Презентация "Солнечная радиация" по физике – проект, доклад

Тема 5. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

5.1. Измерение прямой солнечной радиации. Пиргелиометр и актинометр. 5.2. Измерение рассеянной радиации. Пиранометр. 5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер.

5.1. Измерение прямой солнечной радиации. Пиргелиометр и актинометр.

Актинометрические измерения - это измерения различных потоков радиации в атмосфере.

Основными актинометрическими величинами являются следующие.

1. Прямая солнечная радиация. Присутствует только днем при ясном небе.

2. Рассеянная солнечная радиация. Присутствует в светлое время суток.

3. Радиационный баланс. Это алгебраическая сумма всех потоков с верхней полусферы минус сумма всех потоков с нижней полусферы.

Для измерения прямой солнечной радиации используется один из двух приборов ̶ компенсационный пиргелиометр или термоэлектрический актинометр.

Компенсационный пиргелиометр является абсолютным прибором, термоэлектрический актинометр – относительным.

Абсолютные приборы основаны на сравнении измеряемого параметра с другим таким же параметром, значение которого можно регулировать в процессе измерения. Пример – чашечные весы. Абсолютные приборы не требуют калибровки и не имеют шкалы.

Относительные приборы основаны на преобразовании измеряемой величины в другую физическую величину, значение которой измерить достаточно просто. Пример – пружинные весы со стрелкой. Относительные приборы калибруются путем сравнения с абсолютными.

Рис. 5.1.1. Внешний вид компенсационного пиргелиометра Ангстрема.

1 – крышка;

2 – отверстия в крышке;

3, 3’ – черные пластины;

4 – термопара; G – гальванометр;

ma – миллиамперметр.

Пиргелиометр направляют на Солнце.

Одно из отверстий закрывают.

Солнце освещает только одну из пластин. Она нагревается.

Вторую пластину нагревают электрическим током от батареи.

Ток регулируют резистором R.

Разность температур между пластинами контролируют термопарой (4) с гальванометром G.

Наблюдатель добивается нулевых показаний гальванометра, а затем измеряет ток i, нагревающий пластину, по миллиамперметру ma.

Поток тепла на платину, нагреваемую солнечной радиацией:

(5.1.1)

S – прямая солнечная радиация;

– коэффициент поглощения пластиной солнечной радиации;

s – площадь пластины.

Поток тепла на платину, нагреваемую электрическим током i :

R – сопротивление пластины.

(5.1.2)

При равенстве температур пластин оба потока равны:

Тогда получаем:

где k – переводной множитель для данного прибора.

(5.1.3)

Пиргелиометр неудобен для полевых измерений. Измерения занимают длительное время. Он используется только для калибровки актинометра в заводских условиях.

Термоэлектрический актинометр.

Рис. 5.1.3. Внешний вид термоэлектрического актинометра.

Рис. 5.1.4. Термоэлектрический актинометр М-3 (АТ-50). 1 - зачерненный диск, 2 - медное кольцо, 3 - термобатарея, 4 - последовательно сужающиеся диафрагмы, 5 - металлический цилиндр (корпус), 6 - отверстие в диске для наведения актинометра на солнце.

Черный диск нагревается солнечной радиацией.

Медное кольцо имеет температуру воздуха.

Разность температур между диском и кольцом пропорциональна величине прямой солнечной радиации.

Эту разность измеряют с помощью термобатареи и гальванометра.

Прямую солнечную радиацию рассчитывают по формуле:

(5.1.4)

где k – переводной множитель, определяемый на заводе;

N – показания гальванометра в делениях;

N0 – место нуля гальванометра (обычно 3-5 делений).