A NAPSUGÁRZÁS MÉRÉSE

Átírás

1 A NAPSUGÁRZÁS MÉRÉSE

2 A Napból érkező elektromágneses sugárzás Ø Terjedéséhez nincs szükség közvetítő közegre. ØHőenergiává anyagi részecskék jelenlétében alakul pl. a légkörön keresztül haladva. Ø Időben viszonylag állandó: a napállandó értéke kb. 1366W/m 2. A Napból a légkör felső rétegére ennyi energia érkezik. Ø A Napból érkező, hullámok formájában terjedő elektromágneses energiának sajátos hullámhossz szerinti eloszlása van spektrális eloszlás. Ø A légkörön áthaladva a sugárzás szóródik, elnyelődik, ill. visszaverődik a felszínre érkező sugárzás veszteséget szenved, gyengül, változik spektrális összetétele.

3 Meteorológiai sugárzástani paraméterek Spektrum szerint: Irány szerint: Rövidhullám (λ<3.5µm) PIRANOMÉTER Hosszúhullám (λ>10µm) PIRGEOMÉTER Teljes sugárzás PIRRADIOMÉTER haladó 1. Globál sugárzás 2. Diffúz sugárzás 3. Direkt sugárzás 6. Légköri visszasugárzás 9. Teljes lefelé haladó sug-i áramsűrűség PIRHELIOMÉTER, AKTINOMÉTER haladó 4.Visszavert sugárzás 7. Felszíni kisugárzás 10. Teljes felfelé haladó sug-i áramsűrűség Egyenleg 5. Rövidhullámú sugárzási egyenleg 8. Hosszúhullámú sug-i egyenleg 11. Teljes sugárzási egyenleg

4 A sugárzásmérés feladata, fontossága 1. A teljes sugárzási egyenleg és komponenseinek meghatározása, időbeli-területi alakulásának vizsgálata Alapvető fontosságú a a földi élet számára, - Az adott hely klímájában objektív adottság, - A globális klímaváltozást előrejelző modellek bemenő paraméterei, - Alternatív energiaforrás, -Műholdas mérések felszíni verifikálásához (ellenőrzéséhez) elengedhetetlenek, - A spektrális intenzitás mérések információt adhatnak különböző hullámhossztartományban elnyelő légköri anyagok koncentrációjáról, pl.: légköri összózon, SO 2, aeroszol optikai mélység.

5 A sugárzás mérése Intenzitás Direkt sugárzás Pirheliométer - direkt (Abbot-féle,Angström-féle) Aktinométer relatív (Michelson-Martin, Linke- Feussner) Rövidhullámú sugárzás Piranométer (Kipp&Zonen, Moll-Gorczynski) Hosszúhullámú sugárzás Pirgeométer Teljes sugárzás Pirradiométer Speciális mérések Napfénytartam Campbell-Stokes intenzitásmérésekből

6 A sugárzás intenzitásának mérése A sugárzás erőssége jellemezhető azzal a hőmennyiséggel, amely akkor keletkezik, ha a sugárzást egy tökéletesen elnyelő testtel elnyeletjük. A sugárzás mértéke az a hőmennyiség, amely a sugárzás irányára merőlegesen állított egységnyi felületen egységnyi idő alatt keletkeznék, ha az a ráeső sugárzást teljesen elnyelné. Mértékegysége:W/m 2 Hőmérsékletmérésre vezethető vissza a sugárzásmérés egy abszolút fekete test hőmérsékletét mérjük. Feszültség mérésre vezethető vissza a termoelektromosság jelenségét használja ki. Termoelem termooszlop

7 Direkt sugárzás - pirheliométerek Abbot-féle pirheliométer - felül nyitott fémhenger, belső fala feketére van festve, - Ebben diafragmák (1-6) csak a direkt sugárzást engedik be, - A henger falán spirál alakban, ismertsebességgel víz áramlik, ez felmelegszik, hőmérsékletét a henger falával való érintkezés előtt (A), majd a falától való távozáskor mérik (A ), - A víz mennyisége és fajhője ismert, a felmelegedésből számítható a sugárzás hőegyenértéke, - Abszolút fekete test.

8 Angström-féle pirheliométer - két egymás mellett fekvő fekete fémszalag termoelem aktív és passzív forrasztási pontjai, - az egyik ki van téve napsütésnek, a másik nincs, ez utóbbit az előbbi hőmérsékletére melegítjük el. árammal, - az ehhez szükséges áram mennyisége egyenlő azzal, amit a napsütötte elnyel, ez A-mérővel mérhető (az áram hőegyenértéke adja a sugárzás erősségét, - Kevésbé tökéletes sugárzáselnyelő.

9 Direkt sugárzás aktinométerek Michelson-Martin-féle aktinométer Nemzetközileg elfogadott alapműszer, Érzékelője: feketére festett bimetall, Ez meggörbülve kvarcszálat mozgat, ezt nagyítón keresztül olvashatjuk le egy skálán, Teljes színkép és egy-egy tartományból érkező sugárzás mérhető. A mérés menete: - az érzékelő részt t ideig sugárzásnak tesszük ki, ekkor T hőmérsékletre melegszik. Ezután t ideig árnyékoljuk, ekkor T 1 hőmérsékletre hűl. T-T 1 arányos a sugárzás erősségével.

10 Linke-Feussner-féle aktinométer Inszolációs hőmérő Korommal bevont gömbű higanyos hőmérő, ez mutatja az elnyelt sugárzást maximumhőmérőként működik, Közelítő értéket ad, már nem használják.

11 Rövidhullámú sugárzás mérése Piranométer termoelektromos elven mérnek. - Érzékelő üvegburával fedett ez választja szét a rövid és hosszúhullámú sugárzást, - Az érzékelő által meghatározott féltérből érkező rövidhullámú sugárzást méri, - Alkalmas szórt és globálsugárzás, lefelé fordítva a felszín kisugárzásának rövidhullámú részének mérésére.

12 Kipp&Zonen-féle piranométer Moll-Gorczynski-féle sugárzásmérő - direkt, szórt és globálsug. mérésére is alkalmas, - Felfogó feje egy több, sorbakapcsolt termoelemből álló termooszlop, - A termoelem aktív (sugárzásnak kitett) és inaktív (leárnyékolt) forrasztási helyei között a sugárzás erősségével arányos feszültségkülönbség keletkezik, ezt millivolt-mérő, vagy pontíró műszer mutatja.

13 Hosszúhullámú sugárzás mérése - pirgeométerek Valamely féltérből érkező összes hosszúhullámú sugárzás mérésére szolgálnak.

14 Teljes sugárzás mérése - pirradiométerek Szerkezetileg hasonlít a piranométerre, azonban lupolen anyagú burája van, amely átengedi a rövid- és hosszúhullámú sugarakat.

15 Speciális mérések Az OMSZ-nál Brewer-spektrofotométer segítségével vizsgálható: - a légköri ózontartalom, - UV-B sugárzás, -SO 2 -koncentráció, - aeroszol optikai mélység.

16 Az intenzitásmérők elhelyezése

17 A napfénytartam mérése Campbell-Stokes-féle napfénytartam mérő - fémállványra szerelt, 96 mm átmérőjű üveggömb, - Ez a direkt sugárzást egy gyújtópontban gyűjti össze, - A napsugarak napi irányváltásai miatt egy gyújtófelületet adnak, - A gömböt körülfogó gömbhéj-részlet belső oldalán lévő papírszalagot pörkölik meg a direkt sugarak.

18 Intenzitásmérésekből A folyamatos mérésekből a 120 W/m 2 -nél nagyobb értékek előfordulásának időtartamát kell meghatározni.