N4 и N5. Для определения знака радиационного баланса на вилке провода, соединяющего гальванометр с балансомером, должны быть поставлены знаки «+» (плюс) и «—» (минус). С этой целью необходимо балансомер установить горизонтально приемной стороной вверх, осветить его солнцем и включить вилку. Если стрелка отклонится вправо, то на верхней стороне ее ставят знак «+», а на нижней « ».

Обработка наблюдений. Из трех отсчетов по балансомеру и по ане-

Для определения исправленного отсчета N к среднему значению

N вводят шкаловую поправку ΔN из поверочного свидетельства гальванометра и вычитают место нуля NО:

N N N N0.

Для вычисления радиационного баланса исправленный отсчет умножают на переводный множитель а0 и поправочный множитель k, который определяют из поверочного свидетельства по средней скорости ветра (см. табл. 3.1):

B = akN.

Если измерения производились с теневым экраном, то сначала вычисляют баланс без прямой солнечной радиации В S' = akN, а радиационный баланс В определяют после расчета интенсивности прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность S

B = akN + S .

3.2. Приборы для определения продолжительности солнечного сияния и освещенности

Гелиограф универсальный ГУ служит для регистрации продолжительности солнечного сияния, т. е. промежутков времени, в течение которых светило солнце.

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

24

Устройство гелиографа (рис. 3.7). Основной частью гелиографа является стеклянный шар 1 диаметром 98 мм, укрепленный в дугообразном держателе 2 сферическими шайбами 3 и 4, винтом 5 и контргайкой 6. На расстоянии главного фокуса от шара на дугообразном держателе укреплена сферическая чашка 7, на внутренней стороне которой

нии В, на север в положении Г. Лимб 9 крепится на двух вертикальных стойках 13 к чугунному основанию 14.

Гелиограф устанавливают соответственно широте места по шкале широт 15 и неподвижному указателю 16. Шкала широт в положении, соответствующем широте места, фиксируется винтом 17.

Установка. Гелиограф устанавливают горизонтально на открытой площадке, доступной солнечным лучам в течение всего дня, на столбе высотой не менее 2 м или на крыше здания, ориентируя его по широте и географическому меридиану. Ослабляя винт 17 и поворачивая верхнюю

25

часть прибора до совпадения данной широты с указателем 16, гелиограф устанавливают по широте. После этого его ориентируют по меридиану. Для этого гелиограф устанавливают на середине подставки шаром на юг и поворачивают так, чтобы в момент истинного полдня фокус находился на полуденной линии ленты. В таком положении основание прибора закрепляют тремя винтами.

В пазы чашки закладывают бумажные ленты 18 соответственно времени года: в верхнюю пару пазов зимой (с 16 октября до конца февраля), в среднюю весной и осенью (с 1 марта по 15 апреля и с 1 сентября по 15 октября), в нижнюю летом (с 16 апреля по 31 августа). В верхние и нижние пары пазов закладывают изогнутые, а в среднюю пару прямые ленты.

Наблюдения. В зависимости от времени года бумажную ленту закладывают в одну из пар пазов чашки. В короткие дни, когда солнце находится над горизонтом не более 9 ч, ленту меняют после захода солнца один раз в сутки. Шар в этом случае всегда повернут на юг (в положении Б).

При продолжительности дня от 9 до 18 ч ленту меняют два раза в сутки: первый раз после захода, второй в 12 ч. Одновременно со сменой лент меняют положение шара. При вечерней смене лент шар поворачивают на восток (в положение А), а при смене в полдень на запад (в положение В). Если продолжительность дня от восхода до захода солнца превышает 18 ч, смену лент и поворот шара производят три раза в сутки в 4, 12 и 20 ч. При смене ленты и повороте шара в 4 ч указатель совмещают с индексом А, в 12 ч с индексом В, в 20 ч с индексом Г.

Во время смены лент шар гелиографа затеняют. Ленту меняют, даже если на ней не окажется следов прожога (пасмурные дни). На обороте каждой ленты отмечают порядковый номер (начиная с 1-го числа каждого месяца), название метеостанции, год, месяц, число, время в часах и минутах, когда лента была установлена и вынута.

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 тряпкой; если он покрыт инеем или изморозью, тряпку надо смочить спиртом или авиационным бензином.

Обработка лент. Продолжительность солнечного сияния определяют по прожогу лент гелиографа за каждый час в десятых долях часа и заносят в соответствующие таблицы. Если прожог распространился на

26

все деление, записывают целый час, если на половину деления, записывают 0,5 ч. Суммируя продолжительность солнечного сияния за каждый час, получают суточную продолжительность солнечного сияния

(табл. 3.2).

Зная количество часов солнечного сияния за отдельные дни, можно определить продолжительность солнечного сияния за любой период (декаду, месяц, вегетационный период, год).

Люксметр Ю-16 (рис. 3.8) применяется для измерения естественного освещения и освещения, создаваемого лампами накаливания и люминесцентными лампами. Принцип его действия основан на явлении фотоэлектрического эффекта.

Устройство. Люксметр типа Ю-16 состоит из фотоэлемента 1, измерителя 4, соединительного провода 3 и поглотителя 2.

Приемной частью люксметра является селеновый фотоэлемент 1 прямоугольной формы. Рабочая площадь его 25 см2. Фотоэлемент заключен в пластмассовый корпус с металлической оправой. Для увеличения пределов измерения освещенности в 100 раз на корпус фотоэлемента надевается поглотитель 2, который состоит из двух нейтральных оргстекол молочного цвета и металлической решетки между ними, вмонтированных в металли-

ческую рамку.

Измеритель люксметра представляет собой магни-

Рис. 3.8. Люксметр Ю-16

27

тоэлектрический стрелоч-ный прибор, помещенный в пластмассовый корпус 4. В средней части лицевой стороны корпуса имеется разделенная на 50 делений шкала 5 с тремя рядами цифр, соответствующих трем пределам измерения освещенности до 25 100 500 лк. При применении поглотителя пределы измерения увеличиваются соответственно до 2500 10000 50000 лк. В нижней части корпуса находится корректор 6 для установки стрелки в нулевое положение, а в верхней части – ручка переключения пределов измерения 7 и зажимы 8 для присоединения фотоэлемента. Левый зажим обозначен знаком минус « »).

Для хранения и переноски люксметр помещен в специальный футляр с гнездами, в которые укладываются измеритель и фотоэлемент с поглотителем.

Установка и наблюдения. Измеритель и фотоэлемент люксметра устанавливают горизонтально и проверяют положение стрелки. Если стрелка не совпадает с нулем шкалы, то ее устанавливают на нулевое деление корректором 6. После этого к измерителю присоединяют фотоэлемент, соблюдая полярность, указанную на зажимах и проводах. Измерения производят через 4-5 секунд. Для того чтобы предохранить прибор от перегрузок, измерения начинают с предела 50 000 лк, постепенно переходя на более чувствительные пределы, пока стрелка не окажется в рабочей части шкалы. Подобрав нужный предел измерения, отсчитывают положение стрелки. Погрешность измерения по люксметру около 10%, причем наибольшая погрешность отмечается в начале шкалы. Поэтому для большей точности измерения при малых отклонениях стрелки рекомендуется переключать прибор на меньший предел измерения.

Для определения освещенности необходимо отсчитанное число делений на шкале умножить на цену деления (предел измерения, деленный на 50) и на поправочный коэффициент, значения которого для некоторых источников света даны в табл. 3.3.

При измерении с поглотителем полученную величину увеличивают еще в 100 раз.

28

Пример. Определить освещенность естественным светом. Отсчет по измерителю равен 40 делениям по шкале от 0 до 100 лк. Измерения происходили с поглотителем.

Освещенность в нашем примере 40 10050 0,8 100 = 6400 лк.

Солнечный ультрафиолетовый радиометр СУФР-Сп-К (рис. 3.9) регистриру-

ет поток энергии коротковолнового излучения Солнца в динамическом диапазоне от 0,1 до 30 эрг/с*см2 в четырех спектральных участках: = 0,3…2,5 нм; = 0,3…12 нм;

= 121,6 нм; < 130 нм.

Случайная составляющая основной предельной погрешности измерения светового Рис. 3.9. Солнечный ультра-

лонов при воздействии всех дестабилизирующих факторов не превышает 30% от номинального значения при нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150-69.

Информация с прибора СУФР-Сп-К выводится по трем телеметрическим каналам в виде напряжения положительной полярности от 0 до

6 В.

Время экспонирования детекторных пластин и время измерения сигнала термолюминесценции составляет (18,5 + 0,5) с.

Мощность, потребляемая прибором, не более 12 Вт при напряжении питания 27 В.

Масса прибора составляет (3,6+0,3) кг.

Габаритные размеры прибора не более, мм: высота 136; ширина 180; длина 295.

Фотометр биометрический наземный Фон

(рис. 3.10) представляет собой оптико-механи- ческий прибор, предназначенный для оценки состояния сельскохозяйственных культур и прогнозирования их продуктивно-

Рис. 3.10. Общий вид биометрического фотометра сти по значениям Фон БВ 701

29

измеряемых отношений световых потоков солнечной радиации, отраженных от подстилающей поверхности и падающих на длинах волн 670

и 800 нм.

Измерения фотометром проводятся по РД 52.33.329-93 «Методика выполнения измерений с помощью биометрических фотометров Фон».

При построении градуировочных зависимостей в полевых условиях фотометр позволяет определять площадь листовой поверхности, густоту стояния растений, вес наземной фитомассы, степень поражения заболеваниями с погрешностью не более 5%.

При проведении регулярных измерений в течение вегетационного периода получаемые данные позволяют давать количественную оценку состояния посевов и прогнозировать ожидаемую урожайность по предварительно построенным зависимостям.

Контрольные вопросы

1.Как можно получить прямую солнечную радиацию, пользуясь пиранометром?

2.Для какой цели берут нулевое положение стрелки гальванометра до и после наблюдений?

3.Что измеряют балансомером Янишевского?

4.Почему приемные поверхности балансомера не защищены стеклянными колпаками?

5.Какие виды радиации поступают на каждую из приемных поверхностей балансомера в естественных условиях?

6.Что такое солнечная постоянная?

7.Перечислите известные вам абсолютные и относительные актинометры.

8.От каких факторов зависит величина напряженности прямой солнечной радиации?

9.Как влияет облачность на величину интенсивности рассеянной радиации? 10.При каких условиях наблюдаются максимальные значения рассеянной

радиации?

11.Что покажет пиранометр без стеклянного колпака?

12.Какую долю в процентах составляет (приблизительно) годовая сумма рассеянной радиации от общего прохода тепла солнечной радиации на горизонтальную поверхность?

13.От каких факторов зависит интенсивность рассеянной радиации (от всего неба)?

14.Что представляет собой приемник радиации в пиранометре Янишевского? 15.Какая естественная земная поверхность имеет наибольшее альбедо? 16.Каковы достоинства и недостатки селенового фотоэлемента?

17. Можно ли использовать селеновый фотоэлемент для наблюдений освещенности? Какова должна быть при этом установка фотоэлемента?

30