Назначение и устройство пиранометра Янишевского М-80М

Лабораторная работа №1

Определение интенсивности солнечной радиации

Цель работы – ознакомиться с назначением и устройством пиранометра, принципом его работы, научиться проводить исследования интенсивности солнечной (температурной) радиации и обрабатывать полученную информацию.

Задание:

1. Ознакомиться с назначением и устройством пиранометра.

2. Провести три серии измерений рассеянной и суммарной солнечной радиации, попадающей на горизонтальную поверхность.

3. Обработать полученные результаты исследований.

4. В отчёте о работе привести принципиальную схему прибора.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Общие положения

В актинометрии практически значимой является радиация, создаваемая электромагнитным излучением тел, температура которых выше абсолютного нуля в спектральном диапазоне длин волн λ = 0,3…100 мкм.

Радиации с длиной волны 0,1…4 мкм относят к коротковолновой, 4…120 мкм – к длинноволновой. Из всего спектра излучения в жизнидеятельности растений наиболее важную роль играет излучение с длиной волны около 0,38…0,71 мкм, называемое фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Таким образом, ФАР входит в состав коротковолновой радиации. Способностью приводить молекулу хлорофилла в возбуждённое состояние обладает только фотосинтетически активное излучение.

Атмосфера хорошо пропускает коротковолновую и практически полностью поглощает длинноволновую радиацию. Интенсивность солнечной радиации в системе СИ измеряется в ваттах на 1 м², реже в калориях на 1 см² в минуту. Интенсивность радиации 1 кал/(мин*см²) соответствует 698 Вт/м².

В зависимости от источника излучения различают следующие виды радиации:

1. Прямая солнечная радиация создаётся частью солнечного излучения, поступающего на земную поверхность непосредственно от диска Солнца. Прямая радиация измеряется на поверхности, перпендикулярной направлению солнечных лучей.

Прямая радиация, приходящая на горизонтальную поверхность, непосредственно не измеряется, а вычисляется по формуле:

S’ = S₁sinxh_ο, S₁ = S_οp^m,

где S₁ – энергетическая освещённость прямой солнечной радиацией плоскости, перпендикулярной лучам Солнца у земной поверхности;

h_ο – высота Солнца над горизонтом, град;

S_ο – солнечная постоянная;

P – коэффициент прозрачности воздуха;

m – условная оптическая масса атмосферы.

Коэффициент прозрачности показывает, какая часть солнечной радиации достигает поверхности Земли при положении Солнца в зените, когда солнечные лучи проходят одну оптическую массу отмосферы.

Величина m определяется по высоте Солнца над горизонтом. Массе атмосферы при положении Солнца в зените (h_ο = 90^ο) принимается за единицу. Оптическая масса атмосферы при различных высотах Солнца имеет следующие значения:

hο
m		1,16	2,0	2,90	5,60	10,4	15,4	26,0	35,4

2. Рассеянная радиация D задаётся частью солнечного излучения, рассеянного атмосферой и поступающего на горизонтальную поверхность от всего небосвода.

3. Суммарная радиация Q создается солнечным излучением, поступающим на горизонтальную поверхность от диска Солнца, а также рассеянным атмосферой: Q = S’D

Прямая солнечная, рассеянная и суммарная радиации являются коротковолновыми. К длинноволновой радиации относится излучение деятельной поверхности земли Е₃ и атмосферы Е_α.

Земная радиация создаётся тепловым излучением земной поверхности. Отражённая радиация R представляет собой излучение, отражённое от земной поверхности. Различают коротковолновую отражённую радиацию R_k и длинноволновую отражённую радиацию R_д

R = R_k + R_д

Назначение и устройство пиранометра Янишевского М-80М

Пиранометр предназначен для измерения интенсивности суммарной и рассеяной солнечной радиации, приходящей на горизонтальную поверхность непосредственно от Солнца и небесного свода. Он может обеспечить точность измерения порядка ±0,001 кал/(мин*см²)

Принцип действия пиранометра (рис.1) основан на поглощении радиации и превращении тепловой энергии в электрическую термоэлектрической батареей, спаи которой окрашены сажей и магнезией, обладающими разной поглотительной способностью.

Дата добавления: 2015-11-14