Реферати українською » Авиация и космонавтика » Організація і проведення актінометріческой спостережень під час сонячного затемнення


Реферат Організація і проведення актінометріческой спостережень під час сонячного затемнення

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>РЕФЕРАТ НА ТЕМУ

>ОРГАНИЗАЦИЯ ІПРОВЕДЕНИЕАКТИНОМЕТРИЧЕСКИХНАБЛЮДЕНИЙ ПІД ЧАС СОНЯЧНОГОЗАТМЕНИЯ

Підготував:

Юрій Москаленко


Завданнямактинометрических спостережень, проведених під час сонячного затемнення, вивчення тих змін радіаційного режиму атмосфери і земної поверхні, які викликаються затьмаренням. Будучи наслідком зміни припливу сонячної радіації до верхньої кордоні атмосфери, зміна радіаційних умов саме є причиною виникнення багатьох явищ і соціальних змін фізичного стану атмосфери, також можна побачити під час затемнення. Цим фактом цілком визначається геофізичне значенняактинометрических спостережень.

Щоб спостереження під час затемнення дати найцінніші результати, до проведення його потрібно ретельно й завчасно підготуватися. Насамперед, залежно наявних можливостей, мусить бути точно встановлено програма спостережень.

Повна програмаактинометрических спостережень під час затемнення включає виміру всіх основних елементів радіаційного режиму: прямий сонячної радіації, розсіяною радіації, довгохвильової радіації атмосфери, минаючої від земної поверхні радіації і радіаційного балансу. Мінімальна програма складається з вимірів інтенсивності прямий сонячної радіації.

Призначені для спостережень прилади мали бути зацікавленими приведено до ладу, випробувані іпроградуировани. Задля більшої найбільшої точності спостережень бажано, щоб усе прилади були звірені з контрольними незадовго до часу затемнення і вдруге - після затемнення. Принаймні, необхідно провести таку перевірку для приладів,градуируемих дома методом Сонце - тінь, тобто. дляпиранометров, ефективнихпиранометров ібалансомеров.

Так само би мало бути перевірені на радіо годинник, із якими проводитимуться спостереження.Отсчети часу, як і взагалі при геофізичних спостереженнях, повинен мати точність щонайменше 1/2 хв.

Безперервніотсчети поактинометрическим приладам повинні починатися за 15 хвилин на початок затемнення і закінчуватися через 15 хвилин після закінчення. Протягом години на початок безперервнихотсчетов і після їх завершення слід виміру з проміжками в 10-15 хвилин із з метою отримання кривою ходу радіації,невозмущенного затьмаренням.

Пряма сонячна радіація може вимірюватися новими термоелектричнимиактинометрами системиЯнишевского чи пластинчастими біметалевимиактинометрами системиМихельсона чиМихельсона -Калитина, які мали стала вельми поширеною у СРСР до 1950 р. Ці прилади найбільш зручними є у зверненні й дають найбільш надійні і точні результати. Проте через брак такихактинометров слід зважати на приладами старіших конструкцій, якщо з допомогою можна провести хоча б відносні виміру інтенсивності радіації. Для аматорських і шкільних спостережень можна вдаватися ">актинометр" найпростіший конструкції, що з пари однакових термометрів, одного з якихвичернен резервуар.

Цінність вимірів прямий сонячної радіації значно зростає, якщо вимірюється як загальна інтенсивність радіації, а й виходять деякі даних про її спектральному складі. Такі найбільш просто можна отримати шляхом проведення вимірів зі світлофільтрами, проникними радіацію лише у певному діапазоні довжин хвиль. Застосовувані світлофільтри повинен мати різку кордон пропускання та його спектральна характеристика має бути відома. Цій умові задовольняють стандартні фільтриШотта марокOG1 іRG2, пропускають промені з довжинами хвиль, великими відповідно 525 і 625m. Такими фільтрами булоснабжено дуже багатоактинометровМихельсона іМихельсона -Калитина, що випускалися в нас у період 1930-1940 рр. Спостереження, виготовлені по черзі з тими фільтрами і фільтрів, дають можливість виміряти інтенсивність радіації у трьох ділянках спектра: від 290 до 525m (різницю інтенсивностей радіації, вимірюваних без фільтра і з фільтромOG1), від 525 до 625mj* (різницю інтенсивностей, вимірюваних з фільтрамиOG1 іRG2) і південь від 625 до 2000m (інтенсивність радіації,пропускаемой фільтромRG2).

Після обробітку спостережень зі світлофільтрами визмеренную величину радіації, пропущеній фільтром, необхідно провести поправку на відбиток певної частини падаючої радіації скляними поверхнями фільтра, і навіть на неповне пропускання радіації у сфері пропускання. Для визначення цієї поправки треба зазначити як марку фільтра, але його товщину з точністю до 0,1 мм. Більшістьактинометров,снабженних фільтрами, має фільтриOG1 завтовшки 1,6 мм і фільтриRG2 завтовшки 2,1 мм. Для таких фільтрів величину поправкового множника (який потрібно множитиизмеренную з фільтром величину інтенсивності) можна взяти рівної 1,16 для жовтого фільтраOG1 і 1,19 задля дотепного фільтраRG2.

Крім фільтрівШотта, при вимірах можна буде застосувати світлофільтри марокЖС і КС, що випускалися Ізюмським заводом оптичного скла.

Нарешті, спостереження можна робити і зі звичайними фотографічними світлофільтрами, які теж виготовляються з оптичного скла, здебільшого марокЖС (жовті) і ОС (помаранчеві). Такі світлофільтри до чи ж після проведення спостереження повинні прагнути бути досліджені задля встановлення їх спектральних характеристик та визначенням поправок на відбиток і неповне пропускання радіації.

Якщо спостережень використовується біметалевийактинометр, то, при безперервних вимірах радіаціїотсчети із закритої й відкритої кришкою чергуються через кожні 30 секунд. При спостереженнях з фільтрами зміна фільтрів повинна перевірятися за кожнимотсчетом при відкритої кришці. Якщо спостереження виробляються з цими двома фільтрами, то, при такого порядкуотсчетов значення інтенсивності радіації кожної вимірюваною області спектра будуть виходити з проміжками в 3 хвилини. Така частотаотсчетов цілком достатня для впевненого побудови безупинної кривою зміни інтенсивності радіації під час затемнення.

На вимірах радіації пластинчастимактинометром під час затемнення буде зайнятий один спостерігач, який повністю завантажений цієї роботи вже зможе брати участь у інших спостереженнях.

Як приклад форми записи спостережень наводиться наступна виписка із записної книжки спостерігача (в книжку внесено також результати первинної обробки даних):

Дата: 9 липня 1945 р.

Місце спостереження: Карадаг, Судацького району, Кримської обл.

Широта:44°54.Долгота: 35° 12'.

Прилад:АктинометрМихельсона № 50509.

Ціна розподілу шкалиактинометра: 0,03 >кал/см2 хв.

 

Значення радіації враховано тут із урахуванням поправок на відбиток і неповне пропускання.

При спостереженнях зактинометром без фільтрів запис відповідно спрощується.

Спостереження з термоелектричнимиактинометрами не можуть вироблятися і записуватися цілком як і, як було вище, якщо вимірюється лише одне пряма радіація. Але те разі, коли одночасно і інші елементи радіаційного режиму, порядок роботи істотно змінюється. Викликається це й зміна тим, що з всіх термоелектричнихприемников радіації вимір сили струму зазвичай виробляється у тому ж гальванометром, якого по черзі приєднуютьсяприемники, використовувані для вимірів. І тут одне із спостерігачів має продукувати і записувати лишеотсчети погальванометру, все-таки необхідні маніпуляції зприемниками, перемикання й додаткові спостереження їх необхідно виконувати інших спостерігачів. У цьомуотсчети на одне й того вимірюваного елемента бажано розділяти проміжками трохи більше 3 хвилин, бо за більш рідкіснихотсчетах буде утруднено побудова кривих, виражають хід відповідних елементів радіаційного режиму.

Як приклад спостережень прямий сонячної радіації нарис.43 представлені графічно результати вимірів, вироблених в Карадазі під час приватного затемнення Сонця 9 липня 1945 р. Оскільки спостереження проводилися з фільтрамиRG2 іОG1 тоотсчети без фільтрів від'єднані одне від друга проміжками в 3 хвилини. Умови спостереження були цілком сприятливі, оскільки небо осторонь Сонця було покрито тонкими пір'ястими хмарами, які під час затемнення кілька разів знаходили на Сонце і знижували (хоча й дуже багато) інтенсивність радіації. Поруч ізпонижениями на кривою ходу радіації можна й невеликі аномальні підвищення інтенсивності (між тим 17 год.30 м. - 17ч.40 м), викликані появою до поля зоруактинометра яскравих хмар, незакривавших сонячного диска, але що проходили неподалік нього.

Окремі крапки над графіці відповідають результатам вимірів. Суцільна криваинтерполирована за цими даними і становить хід інтенсивності радіації, яким він повинен вийти за відсутності хмар.Пунктирная крива представляє нормальний денний хід радіації, що був б без затемнення. Графік наочно демонструє, що затемнення на інтенсивність радіації може бути встановлене з цілком задовільною точністю, попри спотворення, внесені впливом хмарності.

Аналогічні графіки може бути побудовано для ділянок спектра 290-525m, 525-625m> і 625 - 2000m>.

При остаточної обробці спостережень величини інтенсивності радіації цікаво порівняти з величиною фази ірадиирующей площею сонячного диска. Для такого зіставлення можна використовувати як абсолютні величини радіації, а й відносні. У цьому під відносної завбільшки тому випадку розуміється ставлення вимірюваною при даної фазі інтенсивності до тієї інтенсивності, що б без затемнення при незмінних інших умовах. Інтенсивність при відкритому Сонце у разі може бути оцінена графічноїинтерполяцией денного ходу радіації, як це зроблено на рис. 1.

Велике зацікавлення з геофізичної погляду представляє питання про зміну прозорості атмосфери під час затемнення. Причиною зміни прозорості то, можливо, наприклад, посилення конденсаційних процесів у атмосфері в смузі затемнення, завдяки чого можуть зрости кількість й розмірипомутняющих атмосферу водяних крапельок і крижаних кристаликів. З іншого боку, за умов ясного літнього дні, у смузі затемнення повинні слабшати висхідніконвективние потоки нагрітого повітря і тоді замість підняття навіть відбуватися опусканняохлажденного повітря. Такі процеси мають викликати ослаблення конденсації у атмосфері і підвищення її прозорості. Остаточний результат може опинятися різним що за різних станах атмосфери, й у повного з'ясування питання треба проведення достатньої кількості спостережень.

Звичне визначення характеристик прозорості атмосфери до початку затемнення і після закінчення не дає відповіді питання, як змінювалася прозорість під час самого затемнення. Але зміни прозорості можна знайти за змінами спектрального складу радіації. Щоправда, він змінюється у протягом дні й за незмінної прозорості зміною довжини шляху сонячних променів у атмосфері (що ближче обрію Сонце, тим більшої відносної енергією в спектрі мають промені довгих хвиль - червоні і інфрачервоні). Але це денний хід виходить дуже правильним і плавним, і вплив його легко виключити. Рештанеисключенними зміни спектрального складу свідчитимуть про наявність у атмосфері процесів, змінюють її прозорість. Так, зменшення кількості водяних парів повітря зменшує поглинання радіації в довгохвильової частини спектра і підвищує частку цієї маленької частини спектра у загальному потоці сонячної радіації. Така ж дія повинна надавати зменшення ж розмірів та числа частинокконденсационной каламутності, сильнорассеивающихдлинноволновую радіацію. Процеси, що у протилежному напрямі, повинні спричинить відносного підвищенню енергії короткохвильовою радіації.

Конкретний приклад змін спектрального складу сонячної радіації під час затемнення дає мал.2, де представлені результати до Карадазі під час тієї самої приватного затемнення 9 липня 1945 р., про який ішлося раніше. Верхня крива дає зміна довгохвильової частини спектра (625-2000m), нижня - короткохвильовою (290-525m).Ординати обох кривих представляють інтенсивності радіації цієї ділянки спектра, виражені у відсотках стосовно інтенсивності загального потоку радіації.Пунктирние криві представляють нормальний перебіг зміни спектрального складу залежно від висоти Сонця, встановленої по багаторічним даним. При обчисленнях прийнято враховувати всі згадувані раніше поправки.

Як свідчить графік, наступ затемнення справді викликає значних змін спектрального складу, які можна пояснити ні зміною висоти Сонця, ні впливом хмарності (ця остання при обробці спостережень виключено шляхом згладжування кривих ходу радіації, аналогічно як це зроблено на мал.1). Особливо привертає увагу відносне збільшення інтенсивності довгохвильової радіації, що спостерігалося постійно, поки Місяцем було закрите більш 35%радиирующей площі сонячного диска і досягла максимуму під час наступу найбільшої фази (яка для Карадагу становила 0,74). Становить інтерес також помітне зростання інтенсивності короткохвильовою радіації у другій половині затемнення. Наскільки загальний характер мають особливості зміни спектрального складу,обнаруживающиеся нарис.44, сказати що важко через відсутність даних, опрацьованих таким чином. Особливо старанно проведені спостереження над спектральним складом прямий сонячної радіації складають велику цінність.

>Рассеянная радіація неба, падаюча на горизонтальну поверхню, спостерігаєтьсяпиранометромЯнишевского. За цих спостереженняхтермобатареяпиранометра повинна захищатися екраном від впливу прямий сонячної радіації.

>Отсчети інтенсивності розсіяною радіації під час затемнення досить випускати з проміжками в 2-3 хвилини, починаючи і до безперервніотсчети разом зотсчетами прямий сонячної радіації.

За відсутностіактинометра необхідно вимірюватипиранометром як розсіяну, а й сумарну радіацію Сонця і м'якого піднебіння. І тутотсчети розсіяною і сумарною радіації робляться поперемінно з проміжками до однієї хвилину, причому після кожного відліку розсіяною радіації екран прибирається, ітермобатареяпиранометра повністю висвітлюється Сонцем. Після кожного відліку сумарною радіації батарея зновузатеняется екраном. Різниця величин сумарною і розсіяною радіації дає величину прямий сонячної радіації, падаючої на горизонтальну поверхню.

Безперервні виміру однієї розсіяною радіації може вести один спостерігач. Якщо буде й вимірюватися і сумарна радіація, знадобиться участь другого спостерігача, у чиє завдання входитиме лише установка іубирание екрана.

Спостереження інших елементів радіаційного режиму - довгохвильової радіації атмосфери, минаючої від земної поверхні радіації і радіаційного балансу - представляють особливий інтерес, оскільки досі ці елементи під час затемнень не спостерігалися.

>Длинноволновая радіація атмосфери змінюється під час затемнення внаслідок зниження температури нижнього шару атмосфери. На її величину може і впливу ослаблення чи посилення конденсаційних процесів, зміна кількості водяної пари повітря, зміназапиленности тощо. Отже, атмосферна радіація є чутливим індикатором які у атмосфері процесів, і її виміру можуть дати дуже цікаві результати.

Зникаюча від земної поверхні радіація визначається передусім температурою випромінюючої поверхні діяльного шару і має під час затемнення зменшуватися разом з останнім. Вона залежить також від властивостей поверхні. Тому, за вимірах минаючої радіації прилади слід розташовувати від поверхні, найхарактернішій для такого типу ландшафту.

>Результативними узагальнюючими показниками змін загального потоку променистої енергії під час затемнення служать величини прийдешньої радіації і радіаційного балансу. Ці величини може бути підраховані з їхньої що становить.Величини радіаційного балансу можна отримати і шляхом безпосередніх вимірів.

Атмосферне радіація, що йде радіація і радіаційний баланс можуть вимірюватися у тому самим приладом - ефективнимпиранометром, які представляють собоюбалансомер, встановлений над чорної поверхнею. Цей прилад вимірює так звану ефективну радіацію, тобто. різницю між інтенсивністю радіації, падаючої ззовні натермобатарею, і власним випромінюванням приладу. Ця остання обчислюється по температурі

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація