Для измерения прямой и рассеянной солнечной радиации,
радиационного баланса существует много приборов как с визуальными
отсчетами, так и с автоматической регистрацией.
Ограничимся здесь указанием на общие принципы их построения.
Приборы для измерения прямой солнечной радиации называют
пиргелиометрами и актинометрами, для измерения рассеянной радиации -
пиранометрами, для измерения радиационного баланса - балансомерами.
Для измерения радиации применяется зачерненная металлическая
пластинка, которая по своим поглощательным свойствам идентична
абсолютно черному телу, т. е. поглощает и превращает в тепло
практически всю падающую на нее радиацию. Во многие приборы входят,
кроме того, пластинки с белой поверхностью, почти полностью
отражающие падающую радиацию.
В компенсационном пиргелиометре Ангстрема зачерненная металлическая
пластинка выставляется на солнце, а другая такая же пластинка
остается в тени. Между пластинками возникает разность температур.
Эта разность температур передается спаям термоэлемента, приклеенным
(с изоляцией) к пластинкам, и тем самым возбуждает
термоэлектрический ток. Через затененную пластинку пропускается ток
от батареи, пока пластинка не нагреется до той же температуры, до
которой нагрелась солнечными лучами первая пластинка; тогда
термоэлектрический ток исчезает. По силе пропущенного
<компенсирующего> тока можно определить с помощью закона
Джоуля-Ленца количество тепла, полученное второй пластинкой. Оно
равно количеству тепла, полученному от солнца первой пластинкой.
Есть и другие типы пиргелиометров.
В термоэлектрическом актинометре Савинова-Янишевского приемная часть
представляет собой тонкий металлический зачерненный диск. К нему
через изоляцию приклеены нечетные спаи термобатареи. Четные спаи
термобатареи приклеены также через изоляцию к медному кольцу в
корпусе прибора. Под влиянием солнечной радиации возникает
электрический ток, по силе которого определяют поток радиации. Для
этого нужно знать переводный множитель прибора, который определяется
путем сравнения с абсолютным прибором - пиргелиометром.
В пиранометре приемная часть чаще всего представляет собой батарею
термоэлементов, например из манганина и константана, с зачерненными
и белыми спаями. Прибор выставляется приемной частью в
горизонтальном положении, чтобы воспринимать рассеянную радиацию со
всего небесного свода. От прямой солнечной радиации он затенен
экраном, а от встречного излучения атмосферы защищен стеклянным
колпаком. Под действием рассеянной радиации черные и белые спаи
нагреваются неодинаково и возникает термоэлектрический ток, по силе
которого определяют значение радиации (опять-таки заранее определив
переводный множитель прибора). При измерениях суммарной радиации
пиранометр не затеняют от прямых солнечных лучей.
Радиационный баланс определяется термоэлектрическим балансомером, в
котором одна зачерненная приемная пластинка направлена вверх, к
небу, а другая - вниз, к земной поверхности. Разница в нагревании
пластинок позволяет определить радиационный баланс. Ночью он равен
эффективному излучению.
Для автоматической регистрации измерений термоэлектрический ток,
возникающий в актинометре, пиранометре, балансомере, подают на
самопишущий электронный потенциометр. Изменение силы тока
записывается на движущейся бумажной ленте. При этом актинометр
должен автоматически вращаться так, чтобы его приемная часть
следовала за солнцем, а пиранометр должен быть всегда затенен от
прямой радиации особой кольцевой защитой.
