實驗一太陽輻射與日照時間的觀測第1頁/共26頁一、日照時數(shù)的觀測

日照的長短與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關，所以日照時數(shù)是所有氣象臺站必須觀測的項目。太陽中心從出現(xiàn)在一地的東方地平線到進入西方地平線，其直射光線在無地物、云、霧等任何遮蔽的條件下，照射到地面所經(jīng)歷的時間，稱為“可照時數(shù)”。太陽在一個地方實際照射地面的時數(shù)，稱為“日照時數(shù)”。日照時數(shù)以小時為單位，可用日照計測定。日照時數(shù)與可照時數(shù)之比為日照百分率，它可以衡量一個地區(qū)的光照條件。第2頁/共26頁（一）測定日照時數(shù)的儀器（1）暗筒式日照計：一個圓型暗筒上留有小孔，當陽光透過小孔射入筒內(nèi)時，裝在筒內(nèi)涂有感光藥劑的日照紙上便留下感光跡線，利用感光跡線可計算出日照時數(shù)，這是氣象臺站常用的儀器。

第3頁/共26頁（2）聚焦式日照計：利用太陽光經(jīng)玻璃球折射聚焦，在日照紙上留下燒灼的焦痕，根據(jù)焦痕的總長度即可算出日照時數(shù)。第4頁/共26頁（3）光電日照計：根據(jù)1981年WMO第八屆儀器和觀測方法委員會建議，用太陽直接輻射強度≥120瓦/平方米作為日照閾值。使用閾值為120瓦/平方米的直接日射表作為日照基準儀器，當太陽直接輻射照射到受光元件時，受光元件輸出與直接輻射相對應的脈沖電壓，當脈沖電壓幅度超過閾值電壓時，輸出一個時間脈沖，作為日照時數(shù)記錄下來。第5頁/共26頁（二）暗筒式日照計1.構(gòu)造特點：由金屬圓筒、隔光板、緯度刻度盤和支架底座構(gòu)成。金屬圓筒底端密閉，筒口帶蓋，筒的兩側(cè)各有一個進光小孔，兩孔前后位置錯開，與圓心的夾角為120，筒內(nèi)附有壓紙夾。圓筒固定在支架上，松開固定螺釘可繞軸旋轉(zhuǎn)，使圓筒軸與地平角為當?shù)鼐暥龋固栆荒晁募驹谀媳本暥?3.5變化時，就相當于在暗筒洞孔的垂直切面南北23.5范圍內(nèi)變化，故一年內(nèi)太陽光照射時，光線都會落到暗筒內(nèi)。在春、秋分這兩天陽光垂直筒身，感光線是一條垂直圓筒軸的直線，下半年陽光偏于北半球，感光線位于直線的下方，冬半年陽光偏于南半球，陽光跡線偏于直線上方。第6頁/共26頁2.工作原理

暗筒式日照計是利用太陽光通過儀器上的小孔射入筒內(nèi)，使涂有感光藥劑的日照紙上留下感光跡線，通過計算跡線的長度確定一日的日照時數(shù)，隔光板的邊緣與小孔在同一個垂直面上，它使太陽光除了在正午有1-2min可以同時射入兩孔外，其余時間光線只能從一孔射入筒內(nèi)。第7頁/共26頁3.儀器的安裝

日照計要安裝在開闊的、終年從日出到日沒都能受到陽光照射的地方。通常安裝在觀測場內(nèi)或平臺上，如安裝在觀測場內(nèi)，首先埋設鐵架(高度以便于觀測為宜)，鐵架頂部要安裝一塊水平而又牢固的臺座，座面上要精確標出南北線，將日照計安裝在鐵架平臺上，儀器底座要水平，筒口對準正北，并將日照計底座加以固定，然后轉(zhuǎn)動筒身，使支架上的緯度記號線對準緯度盤上當?shù)鼐暥戎?。如觀測場無適宜地點，可安置在平臺或附近較高的建筑物上。第8頁/共26頁4.日照計自記紙的涂藥日照計自記紙使用前需在暗處涂刷感光藥劑，日照記錄的準確性與否與涂藥質(zhì)量關系密切。所用藥劑為顯影藥劑赤血鹽(K3Fe(CN)6)和感光藥劑檸檬酸鐵銨[Fe2(NH4)4(C6H5O7)3]。藥液的配制方法：赤血鹽與水的比例1：10，檸檬酸鐵銨與水的比例為3：10，按此比例，將配好的藥液分別存放于兩容器中，每次配量以能涂刷10張日照紙為宜，以免涂了藥的日照紙久存失效。涂藥方法：將配制好的兩種藥液在暗處等量混合，均勻地涂在空白的日照紙上，或者先將檸檬酸鐵銨藥液涂刷在日照紙上，陰干后逐日應用，每天換下日照紙后，在感光跡線處用脫脂棉涂上赤血鹽，便可顯出藍色跡線。第9頁/共26頁5.日照計自記紙的更換和日照時數(shù)的計算每天在日落以后換自記紙，即使是全日陰雨，沒有日照記錄，也應照常換下，以供日后查考。上紙時，將填好次日日期的日照紙(涂藥一面朝里卷成筒狀)，放入金屬圓筒內(nèi)，使紙上10時線對準筒口白線，14時線對準筒底的白線，紙上的兩個圓孔對準兩個進光孔，壓紙夾交叉處向上，將紙壓緊，蓋好筒蓋。當天換下的日照紙，應根據(jù)感光跡線的長短，在跡線下方用鉛筆分別描劃一直線，然后將日照紙放入足量的清水中浸漂3—5min拿出(全天無日照的自記紙，也應浸漂)，陰干后，再重新檢查感光跡線與鉛筆線是否一致，如感光跡線比鉛筆線長，則應補上這一段鉛筆線，最后按鉛筆線以十分法計算日照數(shù)。將各小時的日照時數(shù)逐一相加，精確到0.1h，即可得到全天的實照時數(shù)。若全天無日照，日照時數(shù)記為0.0。第10頁/共26頁二、太陽輻射的觀測

輻射指太陽、地球和大氣輻射的總稱。通常稱太陽輻射為短波輻射，地球和大氣輻射為長波輻射。觀測的物理量主要是輻射通量密度或輻射強度，標準單位瓦/平方米。第11頁/共26頁（一）氣象上常測定以下幾種輻射量（1）太陽直接輻射，指來自日盤0.5°立體角內(nèi)與該立體角軸垂直的面的太陽輻射。（2）天空輻射（或稱太陽散射輻射），指地平面上收到的來自天穹2π立體角向下的散射輻射。（3）太陽總輻射，指地平面接收的太陽直接輻射和散射輻射之和。（4）反射太陽輻射，指地面反射的太陽總輻射。（5）地球輻射，指由地球（包括大氣）放射的輻射。（6）凈輻射，指向下和向上（太陽和地球）輻射之差。第12頁/共26頁（二）測量輻射的儀器（1）直接日射表：是測定太陽直接輻射的常規(guī)儀器。進光筒對感應面的視張角為10°，感應面是一塊涂黑的錳銅片，它的背面緊貼熱電堆正極，負極接在遮光筒內(nèi)壁，熱電堆的電動勢正比于太陽輻射。用于遙測的直接日射表將進光筒安裝在“赤道架”上，借助電機和齒輪減速器，帶動日射表進光筒準確地自動跟蹤太陽。第13頁/共26頁第14頁/共26頁（2）TBQ-2天空輻射表

第15頁/共26頁TBQ-2天空輻射表

該表用來測量光譜范圍為0.3-3μm的太陽總輻射，也可用來測量入射到斜面上的太陽輻射，如感應面向下可測量反射輻射，如加遮光環(huán)可測量散射輻射。因此，它可廣泛應用于太陽能利用、氣象、農(nóng)業(yè)、建筑材料老化及大氣污染等部門做太陽輻射能量的測量。

第16頁/共26頁第17頁/共26頁TBQ-2天空輻射表的工作原理

該表為熱電效應原理，感應元件采用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應面上，而冷結(jié)點則位于機體內(nèi)，冷熱接點產(chǎn)生溫差電勢。在線性范圍內(nèi)，輸出信號與太陽輻照度成正比。為減小溫度的影響則配有溫度補償線路，為了防止環(huán)境對其性能的影響，則用雙層石英玻璃罩，罩是經(jīng)過精密的光學冷加工磨制而成的。第18頁/共26頁TBQ-2天空輻射表的安裝與使用

該表應安裝在四周空曠，感應面以上沒有任何障礙物的地方。然后將輻射表電纜插頭正對北方，調(diào)整好水平位置，將其牢牢固定，再將總輻射表輸出電纜與記錄器相連接，即可觀測。最好將電纜牢固地固定在安裝架上，以減少斷裂或在有風天發(fā)生間歇中斷現(xiàn)象。第19頁/共26頁TBQ-2天空輻射表的維護玻璃罩應保持清潔，要經(jīng)常用軟布或毛皮擦試。

玻璃罩不可拆卸或松動，以免影響測量精度。

應定期更換干燥劑，以防罩內(nèi)結(jié)水。第20頁/共26頁（3）TBB-1凈輻射表

TBB-1凈輻射表用來測量太陽輻射及地面輻射的凈差值。它的測量范圍為0.3～3μm的短波輻射和3～50μm的地球輻射。第21頁/共26頁TBB-1凈輻射表的工作原理

該表的工作原理為熱電效應原理，感應部分是由康銅及鍍銅組成的熱電堆，熱電堆的上下兩個面緊貼著涂有無光黑漆的感應面，由于上下感應面吸收輻照度不同，因此熱電堆兩端產(chǎn)生溫差，其輸出電動勢與感應面黑體所接收的輻照度差值成正比，當太陽輻射大于地面輻射時輸出為正，反之為負。為了防止惡劣環(huán)境的影響及保護感應面，該表裝有即能透過長波輻射、又能透過短波輻射的聚乙烯薄膜罩。第22頁/共26頁TBB-1凈輻射表的安裝與使用

該表可安裝在專用臺柱上，也可臨時裝在三角架上，如果安裝在臺柱上，要用兩個夾子將表面固定，使感應面離地高度為1.5米，調(diào)節(jié)水平泡使其處于水平位置，擰緊夾子。表的輸出電纜線連接到記錄儀的輸入端即可測量。

第23頁/共26頁（4）ZDS-10F系列多探頭自動換檔數(shù)字式照度計第24頁/共26頁

工作原理光電池是把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電元件。當光線射到硒光電池表面時，入射光透過金屬薄膜4到達半導體硒層2和金屬薄膜4的分界面上，在界面