3.12.3. Пиранометры

Для измерения потоков суммарной, рассеянной и отраженной лучистой энергии используются пиранометры. В нашей стране наиболее распространены термоэлектрические пиранометры системы Янишевского, приемная поверхность которых представляет систему шахматно или радиально расположенных и последовательно соединенных манганин-константановых термопар, «горячие» спаи которых зачернены сажей, а «холодные» окрашены в белый цвет магнезией. Приемная поверхность закрыта от непосредственного воздействия ветра полусферическим стеклянным колпаком.

При облучении приемной поверхности пиранометра солнечной радиацией вследствие различия в поглощательной способности сажи и магнезии между «горячими» и «холодными» спаями возникает разность температур и пропорциональная ей ЭДС. Если шкала соединенного с термобатареей регистрирующего прибора линейна, то показания его также пропорциональны падающему на приемную поверхность потоку лучистой энергии.

Стеклянный колпак над приемной поверхностью ограничивает область измерения суммарного потока длинами волн от 0,34 мкм до 2,6 мкм. В пределах этой области спектра в зависимости от сорта стекла, толщины и качества его изготовления коэффициент пропускания испытывает некоторые колебания, и это обуславливает зависимость чувствительности термоэлектрических пиранометров от длины волны. Пиранометр позволяет измерять величины потоков суммарной и рассеянной радиации. В последнем случае его приемная поверхность специальным экраном затеняется от действия прямого солнечного излучения.

Чувствительность пиранометра изменяется на 0,1% при изменении температуры окружающего воздуха на 1°С.

Термоэлектрические пиранометры являются основными приборами и для измерения потоков отраженной радиации, необходимых для расчета величин альбедо различных поверхностей. Для этого пиранометр снабжается специальным подвесом, позволяющим устанавливать его приемной поверхностью либо вверх к небосводу, либо вниз к отражающей поверхности. Такой прибор называют альбедометром.

3.12.4. Пиргеометры и балансомеры

Это приборы для измерения потоков длинноволнового излучения океана и атмосферы и полного радиационного баланса. Наиболее распространены у нас термоэлектрические пиргеометры и балансомеры.

Приемная поверхность приборов состоит из двух тонких медных пластин, закрепленных в квадратном вырезе никелированного латунного диска. Наружные поверхности зачернены, а к внутренним через изолирующие прокладки прикреплены спаи термобатарей. При горизонтальном расположении приемных пластин на верхнюю поступают потоки суммарной солнечной радиации и противоизлучения атмосферы, а на нижнюю — потоки отраженной солнечной радиации и собственного излучения подстилающей поверхности. Возникающая разность температур между приемными пластинами в первом приближении пропорциональна радиационному балансу на уровне измерений. Пиргеометр конструктивно отличается от балансомера лишь наличием зачерненного экрана, закрывающего одну из зачерненных пластин. Пиргеометры и балансомеры требуют градуировки по абсолютно черному телу.

Показания балансомеров и пиргеометров зависят от температуры окружающего воздуха, скорости ветра и величины измеряемого радиационного баланса. Отсюда погрешности измерений: 1) суммарного и отраженного 4–5%; 2) длинноволнового 10–15%.

Следует также иметь в виду, что измерения потоков длинноволновой радиации проводят только ночью.