1. Термобатарея, 2) рукоятка, 3) теневой экран, 4) футляр, 5) колодка с шарнирами

Приемником балансомера служат две медные тонкие пластинки, внешние поверхности которых зачернены. Пластинки вмонтированы в круглую оправу в форме диска в конце рукоятки. Одна пластина обращена вверх, а вторая – вниз. Между ними установлены 10 специальных термобатарей. Каждая термобатарея представляет собой медный брусок, покрытый изоляционным слоем, на который намотана константановая лента. Одна половина константановой ленты посеребрена, конец и начало серебряного слоя являются термоспаями. Все батареи соединены между собой последовательно. Провода от первой и последней батарей выведены наружу и пропущены вдоль рукоятки прибора. Шнур присоединяется к гальванометру. Приемник балансомера вместе с оправой закрывается футляром в целях сохранения термобатареи от механического повреждения и защиты от выпадения гидрометеоров.

Принцип работы балансомера основан на том, что все виды радиации, приходящие к деятельной поверхности (S', D, E_a), поглощаются зачерненной приемной поверхностью прибора, обращенной вверх, а все виды радиации, уходящие от деятельной поверхности (R_k , R_д, E_з), поглощаются второй нижней приемной поверхностью. Разность температур четных и нечетных спаев создает напряжение на выводах термобатареи, пропорциональное измеряемой величине B. Но разность температур приемных поверхностей уменьшается при ветре, поэтому при наблюдениях по балансомеру необходимо измерять скорость ветра на уровне прибора и приводить показания балансомера к штилевым условиям. Кроме того, во время измерений по гальванометру при ветреной погоде, стараются зафиксировать амплитуду колебаний стрелки гальванометра, а количество отсчетов увеличивать до 5 раз, чтобы определить более точное среднее значение. Гальванометр стрелочный актинометрический (ГСА-1) предназначен для измерения силы тока, возникающего в термобатареях актинометрических приборов. Гальванометр состоит из корпуса прибора 1 и подставки 2. На передней панели корпуса снизу укреплены клеммы 3, обозначенные « + », Р и С (Рис. 3.5).

Принцип действия прибора основан на взаимодействии двух магнитных полей, создаваемых между полюсами неподвижных постоянных магнитов. При прохождении тока через рамку, подвешенную в магнитном поле, вокруг нее создается электромагнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов, вследствие чего рамка поворачивается вокруг оси.

Рис. 3.5 Общий вид гальванометра ГСА-1

Угол поворота рамки пропорционален силе тока, пропускаемой через рамку гальванометра. Выводы рамки припаяны к клеммам « + » и Р. К рамке присоединена стеклянная стрелка, которая может свободно перемещаться по шкале. К клеммам Р и С припаяны выводы добавочного сопротивления. На клемму С провод балансомера подключается при измерении термотока большой силы.

В нижней части корпуса установлен винт-арретир, который накоротко замыкает электрическую цепь гальванометра. Для установки стрелки гальванометра в интервале от 0 до 20 делений на корпусе сверху имеется корректорный винт 5. Над шкалой укреплена зеркальная полоска и термометр 4. Зеркальная полоска служит для выбора правильного положения глаза во время отсчета по шкале. Изображение стрелки в зеркале должно при отсчете закрываться самой стрелкой. Этим исключается ошибка на параллакс, т.е. искажение отсчета вследствие наблюдения по косому направлению. Термометр служит для определения температуры прибора, которая учитывается при обработке полученных данных.

Электролитический интегратор Х – 603 предназначен для получения суточных сумм суммарной или отраженной радиации в паре с пиранометром ( или альбедометром). Один интегратор может быть применен для измерения сумм радиации только одного вида. Для работы интегратора не требуется какого-либо питания от сети, не считая освещения его шкалы в момент отсчета. Последнюю процедуру легко можно делать с помощью мобильного телефона (Рис. 3.6).

Рис. 3.6 Внешний вид интегратора Х-603

Электролитический интегратор представляет собой счетчик микроампер-часов и позволяет интегрировать во времени малые постоянные токи. Чувствительным элементом прибора служит водородный счетчик количества электричества, представляющий собой электродную камеру. Два электрода, находящиеся в ней, покрыты платиновой чернью и имеют платиновые выводы, выходящие наружу камеры. В электродной камере находится и пористая пластинка-перегородка, пропитанная электролитом. Из этого же раствора состоит и столбик жидкости в капиллярной трубке 9. Правый мениск этого столбика служит для отсчета показаний по шкале. Все свободное пространство внутри водородного счетчика заполнено водородом. Тумблер 8 служит для перемещения столбика жидкости в ту или иную сторону.

Каждый интегратор имеет шесть диапазонов измерения, выбираемых в зависимости от времени года, широты места, вида радиации и типа приемника радиации. Клеммы 1–7 на корпусе обозначены цифрами для включения приемника радиации в соответствующих диапазонах. Конкретные значения сопротивления каждого диапазона указаны в паспорте интегратора.

Принцип работы интегратора заключается в том, что при прохождении электрического тока через электролит на одном из электродов, катоде, выделяется некоторое количество водорода, пропорциональное прошедшему количеству электричества, а следовательно, поступившей сумме радиации. Одновременно такое же количество водорода поглощается на аноде. Общее количество водорода в интеграторе остается постоянным, но водород под действием тока перемещается из одной приэлектродной камеры в другую. При этом со стороны катода давление увеличивается, а со стороны анода уменьшается. Под действием разности давлений столбик жидкости в капилляре перемещается, что и отсчитывают по шкале. Шкала длиной 120 мм разделена на 120 делений, нуль – на расстоянии 20 делений от левого ее конца. Рабочее положение интегратора горизонтальное. К прибору прилагается техническое описание, инструкция по эксплуатации и паспорт.

Установка актинометрических приборов на метеорологических станциях и географических стационарах. В настоящее время для срочных наблюдений используют два типа актинометрических стоек: вращающиеся и неподвижные. На вращающихся стойках, устанавливаемых, как правило, на актинометрических станциях, обеспечивается постоянство положения пиранометра и балансомера относительно солнца и постоянство углов затеняющих приборы экранов. Неподвижные стойки наиболее просты по конструкции, и ее можно изготовить на любом месте наблюдений. Деревянная актинометрическая стойка состоит из столба и горизонтальной рейки, на которой устанавливаются приборы ( Рис. 3. 7).

Рис. 3.7 Размещение приборов на актинометрической стойке

На верху столба на горизонтальной подставке размером 30х30 см устанавливается актинометр термоэлектрический АТ-50 (1), который подсоединяется к первому гальванометру, стоящему в ящике 5. В конце рейки устанавливается балансомер термоэлектрический (3). На расстоянии 20-25 см от ее конца устанавливается пиранометр универсальный М-80 (2). Рядом с данными приборами на шарнирах прикреплены теневые экраны (4). В ящике для гальванометров устанавливается и второй рабочий гальванометр, соединяемый с пиранометром и балансомером. Перед измерениями все приборы устанавливаются горизонтально. Отсчеты по пиранометру и балансомеру производятся параллельно с актинометром. При обычных наблюдениях соблюдается следующая последовательность отсчетов: затенный пиранометр – актинометр – затененный балансомер – актинометр – перевернутый к земле пиранометр – актинометр – затененный пиранометр – актинометр. В ясные и малооблачные дни дополнительные наблюдения производятся по не затененному пиранометру и балансомеру. При наблюдениях по балансомеру одновременно измеряют скорость ветра на высоте прибора.

При проведении актинометрических измерений проводятся вспомогательные наблюдения за облачностью, состоянием солнечного диска, цветом неба, видимостью и состоянием деятельной поверхности на площадке. Особенно важно зафиксировать степень покрытия солнечного диска облаками. Состояние диска солнца отмечается следующими значками:

ʘ² – на диске солнца и в зоне 5º вокруг него незаметно следов облаков;

ʘ – солнце просвечивает сквозь облако, тени от предметов четко различимы,

трубку актинометра можно нацелить на солнце (ловится «зайчик»);

ʘ^о – солнце слабо просвечивает сквозь слой облаков, тени от предметов неразличимы, невозможно поймать «зайчик»);

П – диск солнца не виден из-за плотных облаков при пасмурной погоде;

– диск солнца не виден вследствие закрытости горизонта.

Гелиограф ГУ-1 предназначен для регистрации продолжительности солнечного сияния, т. е. промежутков времени, в течение которых солнечный диск не за­крыт облаками (Рис. 3.8). Приемной частью ге­лиографа является стеклянный шар 1, укреп­ленный в дугообразном держателе ( чашке) 2. В нем имеется три желоба для закла­дывания бумажных лент. Каждый желоб служит для установки соответствующей формы ленты в определенное время года: средний – для переходных сезонов года (с 1 марта по 15 апреля и с 1 сентября по 15 октября), верхний – для зимы (с 16 октября до конца февраля), нижний – для лета (с 16 апреля по 31 августа). В верхние и нижние желоба за­кладывают изогнутые, а в среднюю – прямые ленты.

Правильность закладки лент проверяется по контрольному про­колу иглой 6, закрепленной на штифте. При правильной установке ленты прокол приходится на второе часовое деление от ее середины. Чашка гелиографа вращается около вертикальной оси и закрепляется в нужном положении штифтом 3.

Рис. 3.8 Общий вид гелиографа ГУ-1 и лент для прожигания

В зависимости от времени года в желоба закладывают различное число лент. В короткие дни, когда солнце находится над горизонтом не более 9 часов, ленту меняют после захода солнца один раз в сутки. Шар в этом случае всегда повернут на юг. При продолжительности дня от 9 до 18 часов ленту меняют два раза в сутки: первый раз после за­хода, второй –в 12 часов по среднему солнечному времени. Одновре­менно со сменой лент меняют положение шара. При вечерней смене лент шар поворачивают на восток, а при смене в полдень — на запад. Если продолжи­тельность дня от восхода до захода солнца превышает 18 часов, то смену лент и поворот шара производят три раза в сутки —в 4, 12 и 20 часов по среднему солнечному времени. Во время смены лент шар гелиографа затеняют. Ленту ме­няют, даже если на ней не оказывается следов прожога (пасмур­ные дни).

Гелиограф устанавливают горизонтально на столбе, доступном солнечным лучам в течение всего дня, или на крыше зданий. Чашке прибора придают наклон, соответствующий широте, указанной на шкале 4. Затем чашка закрепляется на заданной широте винтом 5. Гелиограф устанавливают обычно в солнечный день.

Принцип действия ге­лиографа основан на прожигании бумажных лент солнечными лу­чами, собранными в фокусе стеклянного шара.

Периодически необходимо следить за правильностью установки гелиографа относительно горизонтальной плоскости, полуденной линии, широты места наблюдений и содержать шар гелиографа в чистоте. По мере надобности шар следует протирать мягкой по­лотняной тканью; если он покрыт изморозью или инеем, ткань надо смочить спиртом или специальным стеклоочистителем.