辐射指太阳、地球和大气辐射的总称。通常称太阳辐射为短波辐射,地球和大气辐射为长波辐射。观测的物理量主要是辐射能流率,或称辐射通量密度或辐射强度,标准单位瓦/平方米。气象上常测定以下几种辐射量:
(1) 太阳直接辐射,指来自日盘0.5°立体角内与该立体角轴垂直的面的太阳辐射。
(2) 天空辐射(或称太阳散射辐射),指地平面上收到的来自天穹2π立体角向下的大气等的散射和反射太阳辐射。
(3) 太阳总辐射,指地平面接收的太阳直接辐射和散射辐射之和。
(4) 反射太阳辐射,指地面反射的太阳总辐射。
(5) 地球辐射,指由地球(包括大气)放射的辐射。
(6) 净辐射,指向下和向上(太阳和地球)辐射之差。
测量辐射的仪器:
(A) 绝对日射表:是测量太阳直接辐射的标准仪器,常用它来确定其它类型仪器的仪器常数。最普通的是埃斯川姆绝对日射表,其感应部分为进光筒内的两块接收系数近似1的黑色锰铜片。观测时,圆筒正对太阳,使一块锰铜片受日光照射而增热,不受照射的锰铜片通过电流加热,调节加热电流直到两块锰铜片温度相等,加热电流平方与辐射强度成正比。根据世界气象组织的决议,从1981年起将使用指定的四种型号作为日射标准仪器,以美国的PACRRADⅢ型绝对日射计为例,接收太阳辐射的主要部分是吸收系数接近于1.0000的探测黑体空腔的锥角部分,在探测空腔后面的补偿空腔,以人工加热法保持和探测空腔具有相同的温度,使探测腔体的热量完全不向后传递,测量空腔和热汇的温度差就可以测得太阳辐射强度。
(B) 直接日射表:是测定太阳直接辐射的常规仪器。进光筒对感应面的视张角为10°,感应面是一块涂黑的锰铜片,它的背面紧贴热电堆正极,负极接在遮光筒内壁,热电堆的电动势正比于太阳辐射。用于遥测的直接日射表将进光筒安装在“赤道架”上,借助电机和齿轮减速器,带动日射表进光筒准确地自动跟踪太阳。
(C) 天空辐射表:它是测定地平面上的太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射仪器。感应部分由黑片和白片组成田字形方格阵,辐射强度正比于黑白片下热电堆的电动势。感应面上有一个半球形防风保护玻璃罩,仪器上方可伸出一块对感应平面视角为10°的遮光板。支架遮光板遮去阳光,仪器只能测到天空散射辐射;除去遮光板则能测到水平面上太阳辐射和散射的总和;反转仪器使感应面向下,则能测到反射辐射。用于遥测的天空辐射表装上遮日环,遮日环以辐射表感应面为中心,直径约30厘米,环宽约5厘米,根据当地纬度和日期,适当调节它的倾角,在一天任何时刻都能遮住太阳的直接辐射。显然由于遮日环的影响使测值偏小,必须加以校正。
(D) 净辐射表:用于测量地表面吸收和支出辐射之差。仪器有上下两片感应面,由绝热材料将其隔开,并分别罩上聚乙烯防风薄膜。向上和向下感应面分别感应地面对辐射的收入和支出,热电堆测量它们的温差,净辐射强度正比于温差电动势。
本文标题:辐射的测量
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