اندازه گيري تابش خورشيد

مقدمه

خورشيد يكي از منابع اصلي و بزرگ براي كره خاكي بوده و بطور مستقيم ويا غير مستقيم روي فعل و انفعالات پديده هاي فيزيكي آن مؤثر مي باشد ، تابش خورشيد در رشد نباتات و زندگي انسان وحيوانات نقش بسيار مهمي داشته و در كشاورزي وصنعت بوجود نور بيش از پيش احتياج پيدا مي شود در سازمانهاي مختلف هواشناسي جهان از جمله شبكه هواشناسي كشور ما معمولاً از دونوع وسيله براي اندازه‌گيري تابش خورشيد استفاده مي شود دسته اول آن سري از دستگاههايي مي باشند كه فقط مدت تابش خورشيد را ثبت مي كنند وبنام آفتاب نگار (SUNSHINE RECORDER) معروفند ودسته دوم دستگاههايي هستند كه مقدار شدت تشعشع خورشيد را اندازه گيري وثبت مي كنند .

در اينجا با ساختمان ، طرز كار ونحوه بهره برداري از آفتاب نگار آشنا خواهيم شد.

آفتاب نگار SUNSHINE RECORDER

طول مدت آفتابي بوسيله دستگاهي به نام آفتاب نگار تعيين مي شود . اين دستگاه قادر است فواصل زمان‌هايي را كه در آن فواصل خورشيد مي درخشد بر روي كارت هاي مخصوص ثبت نمايد اين وسيله نخستين بار توسط كمپيل استوكس ساخته شده است.

دستگاه مذكور تشكيل شده است ازيك محفظه شيشه‌اي كروي محتوي آب كه خود محفظه در داخل يك كاسه چوبي قرار دارد محفظه شعاعهاي نوراني خورشيد را شبيه به يك عدسي جمع كرده و روي جدار داخلي كاسه چوبي مي اندازد چوب در اثر اشعه متمركز شده و حرارت حاصله خورشيد سوخته وبتدريج خطي در روي جداره چوب كشيده مي شود .

اين دستگاه بتدريج تكميل گرديده و بصورت امروزي در آمده است ، بجاي كره آبي از يك كره كريستال (عدسي كروي) با قطر تقريبي 9 سانتي متر وكاملا يكنواخت استفاده شده ويك نيم كره فلزي ناقص با قطر حدود 140 سانتي متر جانشين كاسه چوبي گرديده است در نيم كره فلزي ناقص مذكور شيارهاي مخصوص تعبيه شده كه كارت هاي آفتاب نگار(RECORD CARDS) براي فصول مختلف سال را در آنها قرار مي دهند اشعه نوراني خورشيد پس از تابيدن بر روي كره كريستالي از آن عبور كرده ودر پشت آن در يك نقطه روي كارت آفتاب نگار جمع مي شود كارت مذكور در اثر گرماي حاصله داغ شده و مي‌سوزد ، كره كريستالي (عدسي كروي) بوسيله دو عدد پيچ در امتداد قطر خود روي پايه فلزي كه شعاع انحناي آن هم مركز با كره مذكور مي باشد قرار گرفته است . كره كريستالي همراه با پايه فلزي ويك كمان مدرج كه بر روي سطح پايه قرار گرفته اند قابل حركت وتنظيم مي باشد (كمان مذكور بر حسب عرض جغرافيايي درجه بندي گرديده است) اين سطح بوسيله سه عدد قابل تنظيم وبطور افقي روي پايه مربوطه محكم ميگردد.

كارت هاي ثبات RECORD CARDS

كارت هاي آفتاب نگار كه براي ثبت مدت تابش خورشيد مورد استفاده قرار مي گيرند از نظر كيفيت طوري ساخته شده اند كه در مواقع بارندگي معمولا رطوبت جذب نكرده وخيس شدن وانبساطشان قابل ملاحظه نيست رنگ اين كارتها معمولا آبي تيره بوده وتا اشعه خورشيد را بهتر جذب كنند هنگامي كه كارت آفتاب نگار بر روي دستگاه در شيار مربوط به خودش قرار مي گيرد ، اشعه خورشيد پس از عبور از عدسي بر روي كارت جمع شده وكارت مذكور شروع به سوختن مي كند اين سوختگي به صورت نواري به پهناي تقريبي يك ميليمتر بر روي كارت ظاهر مي شود در صورت ابري نبودن هوا نوار مذكور در طول كارت ممتد مي باشد كه مدت آفتابي بر اساس درازي سوختگي بر روي كارت تعيين مي گردد چنانچه در طول روز تابش خورشيد به علت موجود بودن لكه هاي ابر در آسمان انفصالي باشد علائم سوختگي بر روي كارت آفتاب نگار بريده بريده خواهد بود كه اگر آنها را با يكديگر جمع كنيم مدت زمان كلي تابش بدست مي آيد ، بر روي كارتهاي آفتاب نگار درجه بنديهاي بر حسب ساعت وجود دارد كه هنگام محاسبه طول مدت تابش خورشيد (بر حسب ساعت ودهم آن) از آن استفاده مي شود بسته به ارتفاع خورشيد در افق جنوبي سه نوع كارت در فصول مختلف سال مورد استفاده قرار مي گيرند هر يك از اين كارتها در يك جفت بخصوص از شيارهاي نيم كره فلزي ناقص پشت عدسي قرار داده مي شوند كارت ها در فصول مختلف سال بشرح زير بكار برده ميشوند.

1-كارت هاي مستقيم (كارت هاي بهاري وپاييزي)

Straight Cards : Equinoctial Cards

طول اين نوع كارتها حدود 24 سانتيمتر بوده در طول ايام سال در دو نوبت مورد استفاده قرار مي گيرند نوبت اول ، از اول مارس (10 اسفند) تا 11 آوريل(22 فروردين) ونوبت دوم آن از سوم سپتامبر (12 شهريور) تا 14 اكتبر(22 مهر) مي باشد محل استقرار اين نوع كارتها در شيار وسط نيم كره فلزي ناقص مي باشد .

2-كارت هاي قوسي طويل (كارتهاي تابستاني )

Long Curved Cards : Summer Cards

طول اين نوع كارتها حدود 30 سانتيمتر بوده و از تاريخ 12 آوريل (23 فروردين) تا دوم سپتامبر (11 شهريور )مورد استفاده قرار مي گيرد محل استقرارشان در پايين ترين شيار نيم كره فلزي ناقص مي باشد.

3-كارت هاي قوسي شكل كوتاه (كارتهاي زمستاني )

Short Curved Cards : Winter Cards

طول اين كارتها حدود 23 سانتي متر بوده و از تاريخ 15 اكتبر (23 مهر ماه) تا آخرين روز فوريه (9 اسفند) مورد استفاده قرار ميگيرند محل استقرارشان در بالاترين شيار نيم كره فلزي ناقص مي باشد.

يك سنجاق (پيچ نگهدارنده ) بر روي دستگاه وجود دارد كه از حركت كارت در دوره ثبت آفتاب جلوگيري مي كند تعويض كارت آفتاب نگار بعد از غروب آفتاب عليرغم اينكه كارت فرداي آن‌روز سوختگي را نشان خواهد داد يا نخواهد داد اجباري است.

موقعيت آفتاب نگار

Exposure Of The SunShine Recorder

آفتاب نگار بر روي پايه محكمي با ارتفاع حدود 5/1 متري از سطح زمين در ضلع جنوبي محوطه ايستگاه كار گذاشته مي شود. محلي كه تعيين مدت آفتابي در آنجا انجام مي شود بمنظور داشتن ديد مداومي از خورشيد در طي روز (از طلوع تا غروب خورشيد) بايد جايي باز وبدون مانعي در اطراف آن باشد تا حتي ساعتي از روز و يا وقتي از سال سايه اي توسط مانع بر روي دستگاه قرار نگيرد هنگام نصب آفتاب نگار بر روي پايه مربوطه اش دانستن شعاع جغرافيايي محل و يا ظهر محلي ضروري مي‌باشد.

منبع : www.spiegel.de

گردآورنده : مجتبي حمزه نژاد