A NAPSUGÁRZÁS MÉRÉSE

A NAPSUGÁRZÁS
MÉRÉSE

A Napból érkező elektro-
mágneses 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.

Egyenleg
Meteorológiai sugárzástani
Spektrum
szerint:
Irány szerint:
↓ haladó
↑ haladó
4.Visszavert
sugárzás
paraméterek
Rövidhullám
(λ10µm)
PIRGEOMÉTER
6. Légköri
visszasugárzás
7. Felszíni
kisugárzás
8. Hosszúhullámú
sug-i
egyenleg
Teljes sugárzás
PIRRADIOMÉTER
9. Teljes lefelé
haladó sug-i
áramsűrűség
10. Teljes felfelé
haladó sug-i
áramsűrűség
11. Teljes
sugárzási
egyenleg

A sugárzásmérés feladata,
fontossága
1. A teljes sugárzási egyenleg és komponenseinek
meghatározása, időbeli-területi alakulásának vizsgálata.
2. - 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.

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

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

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.

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.

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.

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

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.

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.

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

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

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

Az intenzitásmérők elhelyezése

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.

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