اندازه گیری تابش خورشید

●مقدمه
خورشید یكی از منابع اصلی و بزرگ برای كره خاكی بوده و بطور مستقیم ویا غیر مستقیم روی فعل و انفعالات پدیده های فیزیكی آن مؤثر می باشد ، تابش خورشید در رشد نباتات و زندگی انسان وحیوانات نقش بسیار مهمی داشته و در كشاورزی وصنعت بوجود نور بیش از پیش احتیاج پیدا می شود در سازمانهای مختلف هواشناسی جهان از جمله شبكه هواشناسی كشور ما معمولاً از دونوع وسیله برای اندازه‌گیری تابش خورشید استفاده می شود دسته اول آن سری از دستگاههایی می باشند كه فقط مدت تابش خورشید را ثبت می كنند وبنام آفتاب نگار (SUNSHINE RECORDER) معروفند ودسته دوم دستگاههایی هستند كه مقدار شدت تشعشع خورشید را اندازه گیری وثبت می كنند .
در اینجا با ساختمان ، طرز كار ونحوه بهره برداری از آفتاب نگار آشنا خواهیم شد.
●آفتاب نگار SUNSHINE RECORDER
طول مدت آفتابی بوسیله دستگاهی به نام آفتاب نگار تعیین می شود . این دستگاه قادر است فواصل زمان‌هایی را كه در آن فواصل خورشید می درخشد بر روی كارت های مخصوص ثبت نماید این وسیله نخستین بار توسط كمپیل استوكس ساخته شده است.
دستگاه مذكور تشكیل شده است ازیك محفظه شیشه‌ای كروی محتوی آب كه خود محفظه در داخل یك كاسه چوبی قرار دارد محفظه شعاعهای نورانی خورشید را شبیه به یك عدسی جمع كرده و روی جدار داخلی كاسه چوبی می اندازد چوب در اثر اشعه متمركز شده و حرارت حاصله خورشید سوخته وبتدریج خطی در روی جداره چوب كشیده می شود .
این دستگاه بتدریج تكمیل گردیده و بصورت امروزی در آمده است ، بجای كره آبی از یك كره كریستال (عدسی كروی) با قطر تقریبی ۹ سانتی متر وكاملا یكنواخت استفاده شده ویك نیم كره فلزی ناقص با قطر حدود ۱۴۰ سانتی متر جانشین كاسه چوبی گردیده است در نیم كره فلزی ناقص مذكور شیارهای مخصوص تعبیه شده كه كارت های آفتاب نگار(RECORD CARDS) برای فصول مختلف سال را در آنها قرار می دهند اشعه نورانی خورشید پس از تابیدن بر روی كره كریستالی از آن عبور كرده ودر پشت آن در یك نقطه روی كارت آفتاب نگار جمع می شود كارت مذكور در اثر گرمای حاصله داغ شده و می‌سوزد ، كره كریستالی (عدسی كروی) بوسیله دو عدد پیچ در امتداد قطر خود روی پایه فلزی كه شعاع انحنای آن هم مركز با كره مذكور می باشد قرار گرفته است . كره كریستالی همراه با پایه فلزی ویك كمان مدرج كه بر روی سطح پایه قرار گرفته اند قابل حركت وتنظیم می باشد (كمان مذكور بر حسب عرض جغرافیایی درجه بندی گردیده است) این سطح بوسیله سه عدد قابل تنظیم وبطور افقی روی پایه مربوطه محكم میگردد.
●كارت های ثبات RECORD CARDS
كارت های آفتاب نگار كه برای ثبت مدت تابش خورشید مورد استفاده قرار می گیرند از نظر كیفیت طوری ساخته شده اند كه در مواقع بارندگی معمولا رطوبت جذب نكرده وخیس شدن وانبساطشان قابل ملاحظه نیست رنگ این كارتها معمولا آبی تیره بوده وتا اشعه خورشید را بهتر جذب كنند هنگامی كه كارت آفتاب نگار بر روی دستگاه در شیار مربوط به خودش قرار می گیرد ، اشعه خورشید پس از عبور از عدسی بر روی كارت جمع شده وكارت مذكور شروع به سوختن می كند این سوختگی به صورت نواری به پهنای تقریبی یك میلیمتر بر روی كارت ظاهر می شود در صورت ابری نبودن هوا نوار مذكور در طول كارت ممتد می باشد كه مدت آفتابی بر اساس درازی سوختگی بر روی كارت تعیین می گردد چنانچه در طول روز تابش خورشید به علت موجود بودن لكه های ابر در آسمان انفصالی باشد علائم سوختگی بر روی كارت آفتاب نگار بریده بریده خواهد بود كه اگر آنها را با یكدیگر جمع كنیم مدت زمان كلی تابش بدست می آید ، بر روی كارتهای آفتاب نگار درجه بندیهای بر حسب ساعت وجود دارد كه هنگام محاسبه طول مدت تابش خورشید (بر حسب ساعت ودهم آن) از آن استفاده می شود بسته به ارتفاع خورشید در افق جنوبی سه نوع كارت در فصول مختلف سال مورد استفاده قرار می گیرند هر یك از این كارتها در یك جفت بخصوص از شیارهای نیم كره فلزی ناقص پشت عدسی قرار داده می شوند كارت ها در فصول مختلف سال بشرح زیر بكار برده میشوند.
۱) كارت های مستقیم (كارت های بهاری وپاییزی)
Straight Cards : Equinoctial Cards
طول این نوع كارتها حدود ۲۴ سانتیمتر بوده در طول ایام سال در دو نوبت مورد استفاده قرار می گیرند نوبت اول ، از اول مارس (۱۰ اسفند) تا ۱۱ آوریل(۲۲ فروردین) ونوبت دوم آن از سوم سپتامبر (۱۲ شهریور) تا ۱۴ اكتبر(۲۲ مهر) می باشد محل استقرار این نوع كارتها در شیار وسط نیم كره فلزی ناقص می باشد .
۲) كارت های قوسی طویل (كارتهای تابستانی )
Long Curved Cards : Summer Cards
طول این نوع كارتها حدود ۳۰ سانتیمتر بوده و از تاریخ ۱۲ آوریل (۲۳ فروردین) تا دوم سپتامبر (۱۱ شهریور )مورد استفاده قرار می گیرد محل استقرارشان در پایین ترین شیار نیم كره فلزی ناقص می باشد.
۳) كارت های قوسی شكل كوتاه (كارتهای زمستانی )
Short Curved Cards : Winter Cards
طول این كارتها حدود ۲۳ سانتی متر بوده و از تاریخ ۱۵ اكتبر (۲۳ مهر ماه) تا آخرین روز فوریه (۹ اسفند) مورد استفاده قرار میگیرند محل استقرارشان در بالاترین شیار نیم كره فلزی ناقص می باشد.
یك سنجاق (پیچ نگهدارنده ) بر روی دستگاه وجود دارد كه از حركت كارت در دوره ثبت آفتاب جلوگیری می كند تعویض كارت آفتاب نگار بعد از غروب آفتاب علیرغم اینكه كارت فردای آن‌روز سوختگی را نشان خواهد داد یا نخواهد داد اجباری است.
●موقعیت آفتاب نگار
Exposure Of The SunShine Recorder
آفتاب نگار بر روی پایه محكمی با ارتفاع حدود ۵/۱ متری از سطح زمین در ضلع جنوبی محوطه ایستگاه كار گذاشته می شود. محلی كه تعیین مدت آفتابی در آنجا انجام می شود بمنظور داشتن دید مداومی از خورشید در طی روز (از طلوع تا غروب خورشید) باید جایی باز وبدون مانعی در اطراف آن باشد تا حتی ساعتی از روز و یا وقتی از سال سایه ای توسط مانع بر روی دستگاه قرار نگیرد هنگام نصب آفتاب نگار بر روی پایه مربوطه اش دانستن شعاع جغرافیایی محل و یا ظهر محلی ضروری می‌باشد.

گردآورنده : مجتبی حمزه نژاد

منبع : شبکه فیزیکی هوپا