Метэаралогія і кліматалогія
Практыкум
Выдавец: Вышэйшая школа
Памер: 223с.
Мінск 2011
Рыс. 4.8. Схема стрэлачнага гальванометра ГСА-1
Для вымярэння тэрматоку вялікай сілы ў гальванометры маецца дадатковае супраціўленне, якое выведзена на клему «С». У гэтым выпадку прыёмнік актынаметрычных прыбораў падключаецца да клем «+» і «С».
Для выключэння паралакса пры адліках пад шкалой ГСА-1 змяшчаецца люстэркавая палоска. Гальванометр забяспечаны карэктарам месца нуля, вярчэннем якога можна ўстанавіць стрэлку паміж дзяленнямі 0 і 20.
Для засцярогі рамкі ад абрыву пры транспарціроўцы выкарыстоўваюць шрубу-арэцір, якая знаходзіцца ў ніжняй частцы корпуса і замыкае электрычны ланцуг гальванометра.
Цана дзялення розных гальванометраў вагаецца ад 0,5 да 1,0. Адлікі па гальванометры бяруцца ў трохкратнай паўторнасці з дакладнасцю да 0,1 дзялення. Дакладныя даныя аб супраціўленнях і шкальныя папраўкі прыводзяцца ў праверачных пасведчаннях гальванометра.
4.6. Вымярэнне сум радыяцыі любога віду
Электралітычны інтэгратар Х-607. Інтэгратар служыць для непасрэднага вымярэння сум радыяцыі любога віду за пэўны прамежак часу. Ён уяўляе сабой вадародны лічыльнік колькасці электрычнасці ў мікраампер-гадзінах (рыс. 4.9). Інтэгратар складаецца са шкляной камеры, раздзеленай на дзве часткі сітаватай шкляной перагародкай.
Сітаватая шкляная перагародка насычана электралітам водным растворам сернай кіслаты. 3 гэтага раствору складаецца слупок вадкасці ў капіляры. Правы меніск слупка слу-
Рыс. 4 9. Электралітычны інтэгратар Х-607
жыць для адліку паказанняў па шкале. На сітаватай перагародцы замацаваны вялікія і малыя электроды. Тэрмаэлектрычны ток ад прыёмніка актынаметрычнага прыбора паступае праз клему «-» і адну з клем з дадатковым супраціўленнем да вялікіх электродаў і раскладае серную кіслату. Пры гэтым на катодзе вылучаецца вадарод, а на анодзе такая ж колькасць вадароду паглынаецца. Вылучаны вадарод рухае ў капіляры слупок кіслаты. Адлегласць, якую праходзіць слупок кіслаты, прапарцыянальны колькасці электрычнасці, што ўзнікае ў прыёмніку сонечнай радыяцыі. Нумар клемы або дыяпазон з дадатковым супраціўленнем выбіраецца ў залежнасці ад адчувальнасці прыёмнай часткі прыбора і прамежку часу паміж адлікамі.
Цану дзялення а, кал/см2, шкалы інтэгратара вызначаюць па формуле
a = бОЕ^Я/ІО5#, (4.12)
дзе Е ёмістасць шкалы, мА/гадз; ~ сума супраціўлення інтэгратара і прыёмніка; К — адчувальнасць прыёмніка радыяцыі.
Каб вярнуць слупок у зыходнае становішча, выкарыстоўваюць малыя электроды, праз якія з дапамогай камутатаратумблера прапускаецца ток ад элемента сілкавання.
4.7. Актынаметрычная стойка
Стойка прызначана для размяшчэння актынаметрычных прыбораў пры тэрміновых назіраннях (рыс. 4.10). Яна ўяўляе сабой вертыкальную трубу, якая закопваецца ў зямлю. На вертыкальнай трубе замацавана гарызантальная труба, што свабодна паварочваецца вакол восі.
Стойка з’яўляецца месцам, на якім устанаўліваюцца актынометр, піранометр, балансамер, ценявыя экран і кольца.
Рыс. 4.10. Актынаметрычная стойка ПР-24
Ценявое кольца М-41 (рыс. 4.11) прызначана для кругласутачнага зацянення ад прамой сонечнай радыяцыі прыёмнай паверхні піранометра пры вымярэнні рассеянай радыяцыі. Яно ўяўляе сабой дапаможную прыладу, асноўнай часткай якой з’яўляецца гафрыраванае кольца, замацаванае на стойцы, закапанай у зямлю на пэўную глыбіню. Кольца можа паварочвацца ў вертыкальнай плоскасці, што забяспечвае неабходны яго нахіл у залежнасці ад шыраты месца ўстаноўкі. Прыёмная частка піранометра замацоўваецца на кранштэйне, размешчаным на восевай лініі кольца.
Рыс. 4.11. Ценявое кольца
М-41
4.8. Апрацоўка даных вымярэння
Актынометры, піранометры і альбедаметры складаюць групу адносных прыбораў. Кожная пара прыбораў прыёмнік радыяцыі плюс гальванометр патрабуе параўнання з абсалютным прыборам і вывядзення пераводнага множніка.
Пад уздзеяннем прамой сонечнай радыяцыі 5 стрэлка гальванометра адхіляецца на нейкую колькасць дзяленняў N, тады
S=aN,
(4.13)
дзе a — цана дзялення гальванометра, або пераводны множнік для дадзенай пары прыбораў.
Пераводны множнік a, mA (ІО6 А), разлічваецца па формуле
а(Я +ЯГ) a =
к
(4.14)
дзе 7?пр супраціўленне тэрмабатарэі прыёмніка радыяцыі і гальванометра, Ом; Rrсупраціўленне гальванометра, Ом; кадчувальнасць прыёмніка радыяцыі. Велічыні a, к, Rnp і Rr прыводзяцца ў праверачных пасведчаннях прыбораў.
Актынаметрычныя назіранні запісваюцца ў кніжку КМ-12 спецыяльнай формы (дадатак 7). 3 трох адлікаў па гальванометры для кожнага віду радыяцыі знаходзяць сярэдняе значэнне Асярэдн з дакладнасцю да дзясятага значэння дзялення шкалы. Да сярэдняга значэння ўводзіцца шкальная папраўка з адпаведным знакам AV і месца нуля гальванометра Nq са знакам мінус; запісваецца папраўлены адлік Апап.
Да папраўленага адліку па балансамеры ўводзіцца паправачны множнік Фп на скорасць ветру КСярэдн> які бярэцца з праверачнага пасведчання да балансамера. Гэтым самым адлік па балансамеры прыводзіцца да штылю Аш.
Да адліку па актынометры акрамя шкальнай папраўкі і месца нуля ўводзіцца велічыня тэмпературнай папраўкі АА^) з мэтай выключэння ўплыву тэмпературы на паказанні актынометра. Тэмпературныя папраўкі разлічваюцца ў гідраметэаралагічных цэнтрах і прыводзяцца ў праверачных пасведчаннях актынометра і гальванометра. Да паказанняў піранометраў, альбедаметраў і балансамераў тэмпературныя папраўкі не ўводзяцца. Прамая радыяцыя S', што паступае на гарызантальную паверхню, атрымліваецца шляхам множання S на sin h. Альбеда А разлічваюць з дакладнасцю да сотых доляў.
4.9. Геліёграф
Геліёграфам называюць прыбор, які служыць для бесперапыннага запісу працягласці сонечнага ззяння. Працягласць сонечнага ззяння ёсць колькасць гадзін, калі сонечны дыск не закрыты воблакамі, а прамая сонечная радыяцыя роўная або большая за 0,1 кВт/м2 (0,2 кал/см2 ■ мін).
Прыёмнай часткай геліёграфа (рыс. 4.12) з’яўляецца шкляны шар 1, які факусіруе сонечныя промні і накіроўвае іх на папяровую стужку. Стужка ўстаўляецца ў пазы дугападобнай
Рыс. 4.12. Геліёграф і стужкі да яго
металічнай міскі 2 і фіксуецца іголкамі 7 праз спецыяльную адтуліну ў місцы. Сярэдняя лінія стужкі павінна супадаць з рыскай, якая знаходзіцца пасярэдзіне міскі.
Вясной і восенню ўстаўляюць прамыя стужкі ў сярэднія пазы. Зімой і летам устаўляюць крывыя стужкі адпаведна ў верхнія і ніжнія пазы. Сонечныя промні, якія праходзяць праз шкляны шар, збіраюцца ў фокусе і прапальваюць стужку. Па даўжыні прапаліны на стужцы вызначаюць працягласць сонечнага ззяння ў гадзінах.
Міска геліёграфа паварочваецца вакол вертыкальнай восі і замацоўваецца ў неабходным становішчы з дапамогай штыфта 3.
Даўжыня стужкі разлічана на 10 гадз работы геліёграфа. Калі працягласць дня меншая за 10 гадз, стужка змяняецца адзін раз за суткі пасля заходу Сонца. У гэтым выпадку міску геліёграфа ўстанаўліваюць на поўнач і замацоўваюць штыфтам 3 у становішчы Б. Калі працягласць дня складае 10-18 гадз, стужку мяняюць два разы: пасля заходу Сонца і ў сапраўдны поўдзень. У першым выпадку геліёграф паварочваецца на поўдзень літарай A, а ў другім літарай В.
У высокіх шыротах, дзе працягласць сонечнага ззяння за суткі перавышае 18 гадз, прыходзіцца тройчы мяняць стужкі: у 4, 12 і 20 гадз па сярэднім сонечным часе. На стужках, якія здымаюцца з геліёграфа, акрамя даты запісваецца перыяд іх устаноўкі (4—12, 12-20, 20-4 гадз). У адпаведнасці з перыядам устаноўкі стужкі міска геліёграфа фіксуецца ў становішчы A, В і Г.
Геліёграф устанаўліваецца гарызантальна на моцным драўляным слупе вышынёй 2 м. Прыбор арыентуецца па мерыдыяне. У адпаведнасці з шыратой месца назіранняў ствараюць нахіл восі вярчэння міскі. Для гэтага на аснове прыбора маецца шкала шырот 4, індэкс указальніка 5 і шруба 6 для замацавання пэўнага нахілу. Шкляны шар геліёграфа павінен утрымлівацца ў чыстым стане. Наяўнасць пылу, слядоў ападкаў, адкладаў расы, інею, шэрані і галалёду на шары аслабляе прапаліну на стужцы геліёграфа.
Апрацоўка стужкі геліёграфа заключаецца ў вызначэнні працягласці сонечнага ззяння за кожную гадзіну з дакладнасцю да 0,1 гадз. Пры гэтым улічваецца не толькі прапалены след на стужцы, але і лёгкае пацямненне на ёй.
Д Прыклады рашэння задач
Прыклад 1. Вышыня Сонца h = 30°. Каэфіцыент празрыстасці атмасферы р = 0,68. Колькі прамой сонечнай радыяцыі 5 паступае на перпендыкулярную і гарызантальную паверхні?
Рашэнне. Па формуле Бугэ (4.1) разлічваем прамую сонечную радыяцыю S, якая паступае на перпендыкулярную паверхню. У дадатку 6 знаходзім аптычную масу атмасферы т = 2.
S2 = 1,353 • 0,682 = 0,622 кВт/м2.
Колькасць прамой сонечнай радыяцыі S', якая паступае на гарызантальную паверхню, вызначаем па формуле (4.2). 3 дадатку 8 бяром sin 30° = 0,5.
У = 0,622 0,5 = 0,311 кВт/м2.
Прыклад 2. Прамая сонечная радыяцыя S, што паступае на перпендыкулярную паверхню, складае 0,55 кВт/м2. Рассеяная радыяцыя D = 0,31 кВт/м2. Вышыня Сонца h = 65°. Колькі цяпла паглынае паверхня сухога тарфяніку?
Рашэнне. Разлічваем прамую сонечную радыяцыю S', што паступае на гарызантальную паверхню, па формуле (4.2). У дадатку 8 знаходзім sin 65° = 0,906.
S' = 0,55 • 0,906 = 0,50 кВт/м2.
Тады паглынутую радыяцыю Вк разлічваем па формуле (4.5). 3 дадатку 9 бяром альбеда A = 10%.
£к = (0,50 + 0,30)(1 0,1) = 0,7 кВт/м2.
Прыклад 3. Вызначыць эфектыўнае выпраменьванне Еэ паверхні вілыотнага пяску. Тэмпература паверхні 29 °C, а тэмпература паветра 15 °C.
Рашэнне. 3 дадатку 10 бяром для вільготнага пяску 8 = 0,96. Па формуле (4.6) знаходзім Е3 і Ел.
Е3 = 0,96 • 5,67032 ■ 10-11 кВт/(м2К4) • 2934 К.
У дадатку 11 знаходзім значэнне оТ4 = 0,47 кВт/м2. Тады
Е3 = 0,96 • 0,47 = 0,45 кВт/м2;
Еа = 5,67032 • 10-hkBt/(m2 • К4) • 2884 К = 0,39 кВт/м2.
Эфектыўнае выпраменьванне Еэ разлічваецца па формуле (4.7):
Еэ = 0,45 0,39 = 0,06 кВт/м2.
Прыклад 4. Вылічыць радыяцыйны баланс В дзейнага слоя зялёнай густой травы, калі сумарная радыяцыя Q = 0,78 кВт/м2, тэмпература паверхні 55 °C, а тэмпература паветра 20 °C.
Рашэнне. Разлік вядзём па формуле (4.8). 3 дадатку 9 бяром альбеда для зялёнай травы: A = 26% = 0,26. Па формуле (4.6) разлічваем уласнае выпраменьванне зямной паверхні Е3 і сустрэчнае выпраменьванне атмасферы Ей. Для разліку Е3 з дадатку 10 возьмем для густой травы 8 = 0,99, а з дадатку 11 для тэмпературы 55 °C gT4 = 0,66 кВт/м2. Тады Е3 = 0,99 ■ 0,66 = 0,65 кВт/м2.