Cuprins

ACTINOMETRIA. TIPURI DE RADIATII. UNITATI DE MASURA

INSTRUMENTE FOLOSITE IN DETERMINAREA ACTINOMETRICA

PRESIUNEA ATMOSFERICA. UNITATI DE MASURA

INSTRUMENTE FOLOSITE IN DETERMINAREA PRESIUNII

1

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică și presiunii atmosferice

Definiție: Actinometria (greacă „aktin”= rază, „metron”= măsură) este o ramură a meteorologiei ce se ocupă de măsurarea intensității tuturor fluxurilor radiative (radiaţia solară, atmosferică şi terestră) absorbite, difuzate, reflectate, directe, globale, elective dar și a bilanțului radiativ.

Fluxul energiei radiative reprezintă energia radiantă primită de o suprafață în unitatea de timp și se exprimă în cal/cm2/min. Radiația care provine de la Soare este considerate radiație de undă scurtă iar cea emisă de atmosferă și de suprafața terestră radiație de undă lungă. Din radiate de undă scurtă face parte radiația solară direct, radiația difuză, radiația globală și radiația reflectată, iar fluxurile radiative de undă lungă cuprind: radiația terestră, radiația atmosferei și radiația efectivă.

Rolul cel mai însemnat în procesul complex de slăbire a intensității radiației și în modificarea radiației spectrale, îl are procesul de difuzie a radiaților solare, care reprezintă de fapt o reflexive în toate direcțiile. Difuzia radiațiilor solare are loc în od diferit, fiind produsă de moleculele cu dimensiuni inferioare lungimii lor de undă sau de particule cu dimensiuni superioare acestora.

De asemenea, se apreciază că, din cantitatea totală de energie radiantă solară recepționată de sistemul Pământ-atmosferă, o parte este reflectată și difuzată spre spatial cosmic (circa 30%), altă parte este absorbită de atmosferă (17-19%) iar restul (51-53%) est eabsorbită de suprafața terestră, care la rândul său o emite (o radiază) înapoi spre atmosferă.

În practica de specialitate se urmărește determinarea cantității de energie radiantă (F)

incidentă pe o anumită suprafață (S). Raportul FS

reprezintă densitatea superficială a fluxului

care se numește și intensitatea radiației, exprimându-se în cal/cm2/min sau în Langley (ly), știindu-se că 1 ly = 1 cal/cm2 (1 ly – 0,6976 . 106 erg/cm2 ∙ s = 0,0697 watt/cm2).

Deoarece în meteorologie se folosesc, în marea majoritate a cazurilor, unități de măsură calorice pentru definirea fluxurilor radiative, principiul de construcție al instrumentelor utilizate în actinometrie se bazează pe o serie de metode prin care se numără: metoda calorimetrică, metoda termometrică, metoda curentului de apă și metoda de compensare a efectului caloric.

1. Metoda calorimetrică este bazată pe efectul caloric datorat influenței radiației solare și transformării energiei calorice în energie electrică prin intermediul unor termoelemente sau termobaterii. Astfel, atunci când există o intensitate constantă a radiației, creșyterea temperaturii este aproximativ proporțională cu timpul, iar viteza te creștere este proporțională cu intensitatea radiației.

2. Cea de-a doua metodă este bazată pe creșterea temperaturii unui receptor, cu regim staționar, sub influența radiației solare. Cedarea căldurii prin radiație este proporțională cu temperatura absolută a receptorului la puterea a patra. Concluzionând, creșterea temperaturii, măsurată cu aparatele bazate pe principiul descris mai sus, este proporțională cu intensitatea fluxului radiativ.

3. Principiul care stă la baza metodei curentului de apă constă în determinarea diferenței de temperatură a receptorului cu regim staționar. Căldura cedata

2

receptorului este înlăturată, în timpul procesului respectiv, printr-un curent de apă care îl udă neîncetat. Prin măsurarea debitului curentului de apă pe unitatea de timp și diferenței de temperatură a apei înainte și după curgerea ei peste receptor se determină cu exactitate căldura cedată astfel.

4. Metoda compensării efectului caloric se bazează pe diferența de temperatură ce ia naștere între două receptoare absolut identice ca suprafață și coeficient de absorbție. Unul dintre ele este expus radiației de măsurat până când temperatura lui devine constantă, iar celălalt se aduce la aceeași temperatură prin intermediul unui curent electric cunoscut, produs pe cale electrică. Astfel, ambele receptoare primesc cantități egale de căldură într-o unitate de timp. Deoarece cantitatea de căldură primită de la cel de-al doilea receptor se cunoaște, pentru aflarea intensității fluxului de radiație pe care-l primește primul receptor se uzitează

relația: I= cri2 ∙ T

∝∙ SÎn care:

c – o constantă de transformare;r – rezistența curentului de compensație;i – intensitatea curentului de compensație;∝ - coeficientul de absorbție a receptorului;T – timpul de expunere exprimat în secunde;S – suprafața receptorului.

1. Măsurarea intensității radiației solare directe

Intensitatea radiației solare directe se definește ca fiind cantitatea de căldură, exprimată în calorii, pe care o primește , în timp de un minut, o suprafață egală cu 1 cm2, dispusă perpendicular pe direcția razelor, deosebită valoric esențial de aceea recepționată de aceiași suprafață, în aceiași unitate de timp la limita superioară a atmosferei, adică corespunzătoare noțiunii de constantă solară. Valoarea constantei solare este aproape constantă, de 1,94 cal/cm2/min., cu mici variații de 1% determinată de variația în cursul anului a distanței dintre Soare și Pământ și, de activitatea solară. Cu toate acestea valoarea sa nu coboară sub 1,9 cal/cm2/min. și nici nu depășește 2,1 cal/cm2/min.

3

Tipurile de radiaţii

Figura 1.

Măsurarea intensității radiației solare directe

4

1.Pirheliometrul calorimetric de tip Michelson

Instrumente

3.Actinometrul thermoelectric AT-50

2.Actinometrul bimetalic Michelson

4.Pirheliometrul cu compenatie electrica Angström

Piesa receptoare

Tub metallic de forma literei “U”

Lama bimetalica de 0,07 mm grosime, 2 mm latime si 13 mm lungime

Disc subtire de argint, prevazut cu un orificiu central de forma circulara

2 lamele identice de manganin, lungi de 20 de mm, late de 2 mm, groase de 0,2 mm.

1)Radiaţia solară directă (S) reprezintă fracţiunea din radiaţia furnizată de Soare carestrăbate nemodificată atmosfera şi ajunge la nivelul suprafeţei terestre sub forma unuifascicul de raze paralele.2)Radiaţia solară difuză (D) este partea din radiaţia solara care după ce a fost difuzată(de către moleculele gazelor din atmosferă şi de către suspensiile atmosferice generate desursele poluatoare) ajunge la suprafaţa Pământului venind din toate părţile bolţii cereşti.3)Radiaţia globală – radiaţia totală sau insolaţia – (Q) nu este un flux radiativ în sine cireprezintă valoarea însumării algebrice a radiaţiei solare directe cu cea difuză.Q=S+D4)Radiaţia reflectată (Rs) este partea din radiaţia globală care după ce străbatenemodificată atmosfera şi ajunge la nivelul suprafeţei active subadiacente este abătută dela direcţia iniţială fără a suferi modificări de altă natură.Legată de noţiunea de radiaţie reflectată este şi cea dealbedou (A). Albedoul este defapt un raport între radiaţia reflectată şi cea globală exprimat în procente. 100⋅= Q Rs AAlbedoul redă cel mai sugestiv proprietăţile de reflectare şi de absorbţie pentru radiaţiiale diferitelor tipuri de suprafeţe active.5) Radiaţia atmosferei (Ea) reprezintă fluxul de radiaţii pe care-l emite neîncetatatmosfera. Se mai numeşte contraradiaţia atmosferei.6) Radiaţia terestră (Et) este fluxul radiativ continuu emis de către Pământ.7) Radiaţia efectivă (Eef) este dată de diferenţa dintre radiaţia terestră şi cea atmosferică. Eef = Et –Ea2 8)Bilanţul radiativ (B) este diferenţa dintre suma tuturor fluxurilor radiative (de undăscurtă sau lungă) primite (absorbite) de o suprafaţă oarecare şi suma tuturor fluxurilor radiative de undă lungă sau scurtă cedate de către aceasta.B = (S+D+Ea) – (Rs+Et) = Q-Rs-Eef = Q (1-A) – Eef.

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică

La stațiile actinometrice din România intensitatea radiației solare directe se măsoară cu diferite tipuri de pirheliometre (piros – foc; helios – Soare; metron – măsură;) și actinometre (radiometre). Cele mai utilizate sunt: actinometrul termoelectric AT- 50, pirheliometrul calorimetric Michelson, actinometrul bimetalic Michelson și pirheliometrul cu compensație electrică Angström.

A) Actinometrul termoelectric AT – 50

Definiție: Este un instrument radiometric simplu care funcționează pe principiul producerii unui curent termoelectric prin încălzirea diferențiată, sub influența radiațiilor solare, a termosudurilor care alcătuiesc piesa lui receptoare

Alcătuire:

1. Piesa receptoare este alcătuită dintr-un disc de argint prevăzut cu un orificiu înnegrit cu negru de fum pe partea expusă spre Soare, pentru a putea absorbi, în totalitate, razele solare directe. De partea lui inferioară sunt fixate termosudurile interne-centrale ale celor 36 de termoelemente care alcătuiesc bateria termoelectrică a radiometrului termodudurile pericerice sunt prinse de un inel de cupru, care face corp comun cu tubul actinometric, care are aceeași temperatură cu a mediului în care se află instrumentul. Acțiunea directă a radiațiilor solare asupra

5

termosudurilor centrale va determina o temperatură mai ridicată a acestora, față de cele periferice, ce va genera un curent termoelectric.

2. Tubul actinometric este vopsit în negru la interior, unde se găsesc 4 diagrame care au menirea de a ekimina influența vântului și a împiedica reflexia razelor solare. Aceste diafragme sunt nichelate sau aurite pe suprafața exterioară iar pe partea interioară diafragmele sunt înnegrite, astfel încât radiațiile solare să fie absorbite în totaliate.

3. În vederea efectuării determinărilor, actinometrul se instalează astfel încât razele solare să cadă perpendicular pe discul receptor de argint, iar operațiile care conduc la măsurarea intensității radiației solare directe încep prin acoperirea tubului cu capacul metalic. Apoi se așteaptă 15 secunde și se citește poziția zero a acului galvanometrului. În continuare observațiile vizează următoarele aspecte:

a) Se scoate capacul metalic de pe tubul actinometric;b) Se efectuează trei citiri consecutive la intervale de câte 10 secunde,

obținându-se valoarea medie (N) a deviației acului galvanometric;c) Tubul radiometric se acoperă din nou cu capul metalic și se citește poziția

zero a acului galvanometrului care se mediază cu prima.d) Intensitatea radiației solare directe (I) rezultă din înmulțirea numărului de

diviziuni (N) cu care deviază acul galvanometrului cu factorul de transformare K (5MA = 1 cal/cm2.min): I = N.K

6

Actinometrul termoelectric AT - 50

Figura 2.

Actinometrul termoelectric AT – 50 este un instrument relativ, deoarece în comparație cu instrumentele absolute, care măsoară intensitatea fluxului relativ direct în cal/cm2 sau în langley, acest a obține o anumită unitate convențională care se înmulțește ulterior cu un factor de transformare. Acest intrument radiometric se amplasează pe stativul complexului actinometric, 1,5 m înălțime, iar la 1 m se instalează galvanometrul.

B) Pirheliometrul calorimetric Michelson

Definiție: Constituie unul din cele mai vechi tipuri de pirheliometre, fiind un instrument radiometric absolut alcătuit dintr-un tub sub forma literei „U”, înnegrit în interior prin care circulă un curent de apă.

Alcătuire:Pe partea sa interioară există o serie de diafragme, care au rolul de a micșora suprafața

orificiului de pătrundere a razelor solare, făcându-le să cadă sub forma unui flux radiativ.În interiorul tubului se găsesc extremitățile unor conductori de platină legate în

circuitul unui termometru electric. În ideea de a limita influențele mediului înconjurător, tubul pirheliometrului este introdus într-un tub Dewar, cu pereții dubli, argintați, din care s-a scos aerul. Acesta la rându-i se introduce într-un tub de lemn, care are pereții căptușiți cu material termoizolator (vată de sticlă, plută).

Deoarece tubul pirheliometric înnegrit se expune razelor solare directe, acesta se comportă ca un corp absolut negru absorbindu-le în totalitate. Corpul absolut negru este un corp ipotetic, care nu există în natură, ce absoarbe întreaga cantitate de energie radiantă ce cade pe suprafața sa. Capacitatea lui de absorbție este egală cu 1 iar cea de reflexie este 0 ( k = 0, a = 1). În realitate, în natură, cel mai aproape de caracteristicile corpului absolut negru este negrul de fum și negrul de platină, care au capacitatea de absorbție egală cu 0,9.

C) Actinometrul bimetalic Michelson

Definiție: Este un instrument relativ, care, pentru a afla intensitatea radiației solare directe în valori absolute (cal/cm2.min sau ly/cm2.min), înmulțește valorile citite pe scara micrometrică cu un factor de transformare.

Alcătuire:a) Piesa receptoare – este protejată de tubul actinometric fiind formată dintr-o lamă

bimetalică cu o grosime de 0,07 mm și o lățime de 2 mm, obținută prin laminarea la cald a două foițe metalice – una de fier și cealaltă de invar. Această lamelă, pe partea alcătuită din fier, este acoperită cu negru de fum, fixat prin îmbibare cu alcool.

b) Tubul radiometric – este înnegrit cu negru de fum în interior, și are căldura specifică și coeficientul de conductibilitate termică mult mai mare decât lama bimetalică. Deoarece corpul actinometrului este nichelat, acesta reflectă totalitatea fluxurilor radiative incidente pe suprafața sa.

c) Microscopul – este plasat la unul din capetele tubului actinometric, iar la celălalt capăt se instalează piesa receptoare. Pe carcasa tubului actinometric sunt plasate

7

două deschideri, una pentru luminarea oglinzii, în care se formează imaginea firului de cuarț și alta mai mare, pentru pătrunderea razelor solare.

d) Suportul instrumentului.

D) Pirheliometrul cu compensaţie electrică tip Angström

Alcătuire:

a ) Tubul pirheliometric – un tub care prezintă un capac la capăt, capac prin care pătrund razele solare care ajung la două lamele de manganin; are dimensiuni variabile.-dispozitivul de fixare este de fapt un suport metalic circular prevăzut cu orificii în carese vor fixa şuruburile care ajută la instalare.

b ) Suportul de susţinere – are şi rolul de a asigura „punerea în staţie” a pirheliometrului prinintermediul unui sistem compus din trei şuruburi de fixare ce permit orientarea în funcţiede latitudine, unghiul de înclinare a axei Pământului şi poziţia aparentă a Soarelui pe bolta cerească în aşa fel încât razele solare să cadă perpendicular pe suprafaţa terestră (pe piesa receptoare).

8

Figura 3.

Actinometrul bimetalic Michelson

c ) Piesa receptoare – este compusă din două lamele (plăcuţe) extrem de fine şi implicit cu o„sensibilitate” sporită în raport cu acţiunea radiaţiilor solare. Dimensiunile acestora sunt 20x2x0,02 m. Piesa receptoare este montată la partea inferioară a tubului pirheliometric numită capul pirheliometrului. Pe spatele lamelelor se găsesc puncte „de sudură” (lipiturifine) ale unor fire care fac legătura cu bornele unui galvanometru la care pirheliometrul va trebui conectat.

La partea superioară a tubului se poate monta un capac metalic nichelat prevăzutcu două fante longitudinale. Pe spatele capacului este fixată o plăcuţa ce poate fideplasată astfel încât să împiedice total sau parţial accesul radiaţiei solare către lamelele de manganin. Întregul pirheliometru este vopsit în alb la exterior (pentru a reflectaradiaţia solară incidentă) şi în negru la interior (pentru a o absorbi).

9

Pirheliometrul cu compensaţie electrică tip Angström

Figura 4.

2. Măsurarea intensității radiației solare difuze și globale

10

1.Piranometrul absolut Angström

Instrumente

3.Piranometrul thermoelectric Ianisevski

2.Piranometrul relativ Arago-Davy

4.Piranograful Robitsch – model vechi/model nou

Piesa receptoare

4 lame subtiri de manganin (2 vopsite cu negru de fum, 2 vopsite cu alb de magneziu).

2 termometre identice (unul avand rezervorul acoperit cu negru de fum, celalalt cu alb de magneziu).

O termobaterie patrata cu latura de 3 cm, care are in componenta o serie de benzi subtiri de manganin si constantan, legate in serie.

Model vechi: 3 lame bimetalice egale, dispuse orizontal, cele marginale sunt vopsite in alb iar cea din centru in negru.

Model nou: 3 lame bimetalice vopsite in negru la exterior; sunt instalate pe trei lame albe, iar cilindrul cu mecanismul cu ceasornic este situate in partea inferioara a aparatului.

Pentru determinarea intensității radiației solare difuze și totale (globale) se apelează la diferite tipuri de piranometre (gr. Piros – foc ; ano – sus ; metron – măsură), care pot fi absolute (la care intensitatea se exprimă în cal/cm2.min ori ly/min) sau relative (ce determină intensitatea radiațiilor în unități convenționale care se înmulțesc cu un factor de transformare).

La stațiile actinometrice din România cele mai folosite instrumente sunt : piranometrul absolut Angström, piranometrul relativ Arago-Davy, piranometrul termoelectric Ianișevski.

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică

A) Piranometrul absolut Angström

Definiție: exprimă valorile intensității radiației difuze și globale în cal/cm2.min sau ly/min.

Alcătuire:

a) Piesa receptoare este „asigurată” de patru lamele de mangalin vopsite diferit şi protejate de o calotă semisferică de sticlă. Lamelele sunt vopsite două cu negru de fum şidouă cu alb de magneziu şi sunt dispuse alternativ.

b) Calota de sticlă are rol multiplu: protejează piesa receptoare de acţiunea precipitaţiilor, vântului etc. şi acţionează diferenţiat asupra radiaţiilor solare lăsând săajungă către piesa receptoare doar radiaţia solară difuză, cea directă fiind reflectată.

c)  Ecranul de umbrire este un disc metalic vopsit în negru şi susţinut de o tijă. Formula de calcul este: I D,Q = K · i². Se realizează trei măsurători ale D şi totatâtea ale Q, media lor introducându-se în formula de calcul. Trebuie făcută obligatoriuurmătoarea precizare: atunci când se determină radiaţia globală, ecranul de umbrire estedetaşat, iar anexarea lui se face doar în momentul determinării intensităţii radiaţiei difuze.

11

Figura 5.

B) Piranometrul relativ Arago-Davy

Alcătuire:Partea receptoare este reprezentatăde două termometre aproape identicefixate într-

un suport, unul având rezervorul vopsit cu alb de magneziu, iar celălalt cu negru de fum.Timpul necesar pentru crearea uneidiferenţe de temperatură substanţialăeste de 20-23 minute. Diferenţa de temperatură astfel creată poate fiintrodusă în formula de calcul: I D,Q = B (Tn-T, B – factor de transformare corespunzător diferenţei de 1ºC dintre cele douătermometreTn, Ta – temperaturile citite la cele două termometre.

12

Piranometrul relativ Arago-Davy

Figura 6.

C) Piranometrul termoelectric Ianișevski

Definiție: Este un instrument radiometric relativ ce folosește ca piesă receptoare o termobaterie pătrată cu latura de 3 cm, care are în componență o serie de benzi subțiri de manganin și constantan, legate în serie.

Alcătuire:

Piesa receptoare este reprezentată de o termobaterie pătrată cu latura de 3 cm care, pe partea anterioară, este configurată asemănător unei table de şah. Pe partea posterioarăse găsesc sudurile unor termocupluri (87 la număr, pe benzi subţiri de manganin şiconstantan) care prin intermediul unor borne fac legătura cu galvanometrul la care esteconectat piranometrul.

Formula de calcul este: I D,Q = K · n. Trebuie să se ţină seama ca galvanometrul săse găsească la o distanţă de cel puţin 5 m faţă de instrument. Amplasarea instrumentelor şi a aparaturii se face exclusiv pe platforma radiometrică. Toate instrumentele se găsescfixate la capătul liber al unei bucăţi de lemn (50-60 cm lungime, 5-6 cm lăţime), fixată lacelălalt capăt pe un stâlp de lemn cu înălţimea de 1,5 m. Fără nici o excepţie,instrumentarul şi aparatura sunt vopsite în alb la exterior şi în negru la interior.

13

Piranometrul termoelectric Ianișevski – Piesa receptoare

Figura 7.

D) Piranograful Robitsch – model vechi

Alcătuire:- piesa receptoare;- sistem de transmisie si amplificare;- sistem de inregistrare;- o placa de montaj;- cutie de protectie.

Folosește ca piesă receptoare trei lame bimetalice, egale ca dimensiune, dispuse orizontal, cele marginale sunt vopsite în alb, iar cea din centru în negru.

Extremitatea liberă a lamei negre este fixată de sistemul de pârghii transmițător, ce constituie o altă parte componentă, în timp ce lamele albe sunt fixate de o bara metalică, iar celălalt capăt sunt prinse de extremitatea lamei negre.

Piranograful Robitsch se instalează în complexul actinometric cu geamul carcsei orientat spre nord, pentru ca razele solare să nu influențeze mecanismul cu ceasornic al părții înregistratoare.

E) Piranograful Robitsch – model nou

Funcționarea acestui instrument actinometric este asemănătoare cu a piranografului Robitsch – model vechi, având piesa receptoare formată din trei lame bmetalice vopsite în negru la exterior. Ele sunt instalate peste trei alte lame albe, iar cilindrul cu mecanismul cu ceasornic este situat în partea inferioară a aparatului.

Carcasa cilindrică în care sunt amplasate piesa receptoare și un vibrator alimentat cu un curent de 5 – 8 volți, prezintă la partea superioară o calotă semisferică de sticlă, ce protejează părțile componente de influența vântului și precipitațiilor.

Orizaontalizarea aparatului se face prin intermediul nivelei cu bula de aer, montată în corpul lui. Prelucrarea diagramelor piranografului se face prin integrarea orară a curbelor cu ajutorul integrimentului sau al diagramelor speciale de integrare, eroarea admisă fiind de 5-10% .

3.Măsurarea intensității radiației reflectate

14

3.Masurarea intensitatii radiatiei reflectate

15

1.Albedoul de statie

Instrumente

3.Fotoelementul cu seleniu

2.Albedoul portabil

4.Solarimetrul Gorczynski

Piesa receptoare

Un cap de piranometru ce permite intoarcerea la 180S

Capul piranometric O placuta de fier, peste care se aplica un strat de seleniu, iar peste aceasta se gaseste o pelicula extrem de fina de aur sau platina.

O termobaterie formata din mai multe lame metalice, acoperite cu negru de fum.

Radiația totală care ajunge la suprafața terestră este parțial absorbită contribuind la încălzirea solului și parțial reflectată sub numele de radiație reflectată sau reflexă. Proprietatea sau capacitatea de reflexie a diferitelor suprafețe active (zăpadă, sol, vegetație, apă etc.) constituie albedoul care reprezintă raportul dintre radiația reflectată (Rs) și cea globala (Q), pe care o primește acea suprafață, redat sub forma:

A=RsQ∙100

Determinarea intensității radiației reflectate se face cu ajutorul albedometrelor de stație și portabile, al fotoelementului cu seleniu și al solarimetrului Gorczynski, aparate care măsoară albedoul diferitelor tipuri de suprafețe active.

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică

A) Albedometrul de stație

Este un piranometru termoelectric de tip Janisewski prevăzut cu suspensie cardanică (dispozitiv care permite întoarcerea piesei receptoare cu180º). Atunci când se determină radiaţia globală piesa receptoare va fi îndreptată către bolta cerească în timp ce la momentul determinării radiaţiei reflectate ea va fi poziţionatăcătre suprafaţa terestră.

B)Albedometrul portabil

Reprezintă, de fapt, un piranometru Ianișevski ușor modificat, alcătuit dintr-un cap piranometric, fixat de un mâner și o suspensie cardanică, ce permite rotirea capului piranometric și, implicit a piesei receptoare.

Aceste instrument actinometric se utilizează în cadrul cercetărilor științifice microclimatice, având rolul de a sesiza eventualele deosebiri microclimatice, dintr-un anumit areal, în funcție de diferitele tipuri de suprafață activă.

16

C)Fotoelementul cu seleniu

Face parte din categoria fotoelementelor cu strat de blocare ce măsoară capacitatea de reflecție a diverselor tipuri de suprafețe. Stratul de blocare se formează între stratul de seleniu (Se) și pelicula fină de aur (Au)

Piesa receptoare a fotoelementului este dată de o plăcuță de fier (Fe), peste care se aplică un strat de seleniu (Se), iar peste acesta se găsește o peliculă extrem de fină de aur sau platină. Razele solare traversează pelicula de aur și pătrund în stratul de seleniu din ai cărui atomi smulg un număr oarecare de electroni. Aceștia trec prin pelicula situată la suprafața fotoelementului, dar nu se ma pot întoarce în semiconductor din cauza stratului de blocare.

D) Solarimetrul Gorczynski

Se folosește pentru determinarea intensității radiației directe, difuze, globale, reflectate fiind considerat un instrument actinometric complex. Funcționarea acestuia se bazează pe producerea unui curent termoelectric, ce încălzește în mod diferit sudurile cuplului termoelectric, expuse și ferite radiațiilor. Intensitatea curentului produs va fi obținută indirect, pe baza valorii tensiunii curentului exprimată în minivolți.

Pesa receptoare este o termobaterie formată din mai multe lame metalice acoperite cu negru de fum pe suprafețele care se expun fluxurilor radiative. Pe părțile opuse sunt lipite sudurile unui cuplu termoelectric de tip Moll.

17

Albedometru CMA 11

Figura 8.

4.Măsurarea intensității radiației efective

Necesită pirgeometre – instrumente cu citire directă.În ţara noastră, la staţiile cu program radiometric, cel mai întâlnit este

 pirgeometrul tip Savinov – Ianișevki.

18

Tabel 1.

4.Măsurarea intensității radiației efective

Necesită pirgeometre – instrumente cu citire directă.În ţara noastră, la staţiile cu program radiometric, cel mai întâlnit este

 pirgeometrul tip Savinov – Ianișevki.

19

Instrumente

1.Pirgeometrul tip Savinov-Ianişevski

Piesa receptoare

4 lame subţiri demanganin-două acoperite pe partea superioarăcu negru de platin-două nichelate sau aurite.

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică

A)Pirgeometrul tip Savinov – Ianișevki

Acesta are piesa receptoare formată din patru lamelede manganin, vopsite diferit, dispuse alternativ şi protejate de o calotă semisferică desticlă. O particularitate de construcţie este dată de prezenţa unui termometru.

5.Măsurarea bilanțului radiațiilor

Bilanțul de radiații se definește ca fiind diferența dintre fluxurile radiative primite și cele emise de o suprafață oarecare.

În ecuația bilanțului radiației sunt implicate valorile radiației solare, ale radiației atmosferice și ale radiației terestre, care atat la nivelul suprafeței terestre cât și în atmosferă suferă schimbări continue de energie radiantă. Prin urmare, putem vorbi de un bilanț radiativ al suprafeței terestre, al atmosferei și al sistemului Pământ – atmosferă;

20

Pirgeometrul tip Savinov – Ianișevki

Instrumente

21

1.Bilantometrul

Piesa receptoare

2 placi identice obtinute prin impletirea unor fire subtiri de cupru.

Instrumente utilizate în determinarea actinometrică

A)Bilanțometrul

Bilanţometrul are piesa receptoare compusă din lamele obţinute prin împletireaunor fire înnegrite care au suprafaţa exterioară înnegrită şi care sunt dispuse astfel încât întimpul determinării să fie orientate una către suprafaţa terestră, iar cealaltă către boltacerească.

În timpul determinărilor, când ecranul de umbrire se atașează bilanțometrului, pe placa superioară, orientată spre bolta cerească acționează radiația difuză (D) și radiația atmosferei (Ea). În același timp, aceasta pierde, prin emisia radiațiilor de undă lungă cantitatea de radiații E1, astfel încât bilanțul ei este:

B1 = D + Ea – E1

În situațiile când ecranul de umbrire nu se folosește, asupra plăcii superioare acționează și radiația directă (S) iar ecuația bilanțului relativ devine:

B1 = (S + D) + Ea – E1

Placa inferioară poziționată spre suprafața solului, va primi radiație terestră (Et) și radiația reflectată de către această (RS) și va pierde, prin emisie, o cantitate de energie radiantă (E2). Bilanțul în acest caz este:

B2 = Et + RS – E2

22

Bilanțometrul

Încălzirea diferită a celor două plăci receptoare, asupra cărora acționează fluxuri de energie radiantă cu intensități diferite, generează apariția unui curent termoelectric (măsurat de acul galvanometrului), a cărei intensitate este proporțională cu diferența dintre fluxurile primite și cedate de cele două plăci orientate diferit:

B = [( S + D) + Ea – E1] – [Et + RS – E2]

În urma măsurătorilor efectuate, s-a constatat că, viteza vântului influențează sensibilitatea bilanțometrului, motiv pentru care, aceasta se determină în același timp (folosind anemometre) cu valorile bilanțului. Este și motivul pentru care se aplică factorul de corecție pentru viteza vântului, notat în certificatul de etalonare, factor ce reprezintă raportul dintre indicațiile pe timp calm și cele cu vânt de oanumită viteză.

Alcătuirea suportului complexului actinometric:-un stâlp lung de 230-240 ccm, îngropat în sol astfel încât deasupra solului să aibă o

înălțime de 150 cm;-o scândură lungă de 200 cm, așezată orizontal, pe care se amplasează instrumentele

actinometrice;-o măsuță pe care se află o cutie de lemn ce protejează galvanometrul;-o contrafișă și un podium rabatabil din lemn.

Suportul special pe care sunt instalate instrumentele complexului radiometric este vopsit în alb.

23

. Masurarea presiunii atmosferice

24

Barometre cu mercur

Instrumente

Cu rezervor mobilCu rezervor fix

1. Barometrul de tip R. Fuess

1.Barometrul inspectorial

Rezervor cu mercur

2.Barometre aneroide

Cu o singură capsulă Vidi

Cu o coloană de capsule Vidi

2. Barometrul tip URSS

Altimetre Hipsometre

Piesa receptoare

Rezervor de plastic cu mercur 

2 tuburi metalice nichelate

Cadran Rezervor

Piesa receptoare

Piesa receptoare

Definitie: Presiunea mijlocie a aerului, exercitata pe 1cm2 de pe suprafata Pamantului, in conditiile normale de observatie (latitudinea de 45 S, temperatura aerului de 0 S C si la nivelul zero al marii) este egala, conform experientei lui Torricelli, cu presiunea exercitata de o coloana de mercur inalta de 760 mm si cu sectiunea de 1 cm2. Aceasta este asa-zisa presiune atmosferica normala, si ea este egala cu 1033,3 gr. f/cm2. Aceasta valoare reprezinta o atmosfera fizica, in comparatie cu atmosfera tehnica, ce este egala cu 100 gr./cm2.

În practica meteorologică, unitatea de măsură pentru presiunea atmosferică este milibarul (mb) sau hectopascalul și milimetrul coloană de mercur (mmHg). În sistemul internațional se utilizează pascalul (Pa) având ca multiplu hectopascalul (hPa).

În condiții normale, o coloană de mercur cu o înălțime de 760 mm, exercită o presiune de 1013,3 mb, deci:

1 mb = 0,7501 mmHg;1 mmHg = 1,3332 mb.

Pentru transformarea unei anumite valori de presiune din mmHg în mb se înmulțește valoarea respectivă cu 4/3 sau 1,333 (fracția efectivă), iar pentru transformarea mb în mmHg se înmulțește valoarea respectivă cu ¾ sau 0,75.

Presiunea atmosferică se determină la stațiile meteorologice din România atât cu instrumente cu citire directă (barometre cu mercur, barometre aneroide, altimetre), cât și cu instrumente înregistratoare.

Instrumente cu citire directă pentru determinarea presiunii atmosferice

1. Barometrul cu mercur – își bazează funcționarea pe principiul echilibrării presiunii atmosferice de către greutatea coloanei de mercur din tubul barometrului.

Tubul barometric are o lungime de 80 – 86 cm și este confecționat dintr-o sticlă specială. După ce tubul a fost umplut cu mercur, se introduce cu capătul deschis într-un rezervor metalic, în care se află hidrargirul, și care comunică cu mediul înconjurător printr-un orificiu ce se închide cu un șurub pe perioada nefuncționării.

Presiunea aerului, acționând asupra suprafeței mercurului din rezervor, menține la o anumită înălțime mercurul din tub, echilibrând astfel coloana de mercur cu presiunea aerului. O dată cu modificarea presiunii aerului, variază și înălțimea coloanei de mercur din tub.

25

Barometru cu mercur

Figura 11.

Barometrele cu mercur se instalează în biroul stației, în poziție perfect verticală, într-un loc ferit de variațiile bruște ale temperaturii aerului, departe de ușă sau de ferestre.Valoarea citită la barometrul nu reprezintă presiunea aerului reală, ci este necesar să se facă următoarele corecții:

-corecția de temperatură;-corecția de latitudine și altitudine (pentru forța gravitației);-corecția instrumentală (atât valorilor de temperatură cât și celor de

presiune li se aplică această corecție, datorită posibilelor erori de construcție a diferitelor piese componente a instrumentelor).

2. Barometrul aneroid – se instalează pe masa observatorului sau pe o poliță care se fixează lângă barometrul cu mercur. Se ține închis în cutie și se deschide numai pe timpul execuției observației. Se folosește ca instrument de rezervă, fie în cadrul expedițiilor cu caracter topoclimatic și microclimatic

Barometrele aneroide își bazează funcționarea pe principiul deformării sub influența variațiilor de presiune a uneia sau mai multor capsule de tip Vidi.Pentru măsurarea presiunii aerului cu barometrul aneroid se procedează astfel: se citește temperatura la termometrul alipit, apoi se lovește ușor cu degetul pe geamul protector și se citește presiunea după poziția acului pe scara barometrului.

26

Barometru Aneroid

Figura 12.

3.Altimetrul – reprezintă de fapt un barometru aneroid, de care se deosebește prin faptul că, în afara scării barometrice împărțită în milimetri sau milibari, mai are o scară a înălțimilor gradată în metri.

Funcționarea unui altimetru se bazează pe relația care există între mărimile presiunii atmosferice și înălțime (presiunea aerului scade, în medie 1 mm la 10-11 m înălțime). Presiunea atmosferică scade în raport cu altitudinea deoarece și masa atmosferei se diminuează odată cu creșterea altitudinii.

Scara înlimilor este divizată, de regulă, din 10 în 10 m conform următoarei relații:

Ph = 762 (1-0,005 ° ∙ h

273+10 �̊¿6,83.

În care:Ph – presiunea atmosferică la înalțimea h față de nivelul mării;762 – presiunea atmosferică medie la nivelul mării;0,005 S - gradientul termic vertical mediu pentru 1 m înălțime;273 + 10 – tempratura absoută la 10 S C;6,83 – exponent stabilit în funcție de forța graavitației și densitatea aerului.

Altimetrul este considerat un instrument relativ, astfel că indicațiile lui nu sunt foarte precise.

Instrumente înregistratoare

Sunt destinate pentru înregistrarea variațiilor presiunii atmosferice, ele funcționând pe același principiu ca și barometrul aneroid. Deosebirea constă în faptul că piesa sensibilă a acestora este alcătuită dintr-un sistem de mai multe capsule Vidi, iar variațiile presiunii sunt înregistrate în mod continuu pe o barogramă.

Se folosesc mai multe tipuri de barografe la stațiile meteorologice din țara noastră, care diferă prin mici particularități de construcție a pieselor componente: tip J. Richard, Fuess, Lambrecht, rusesc etc. Însă indiferent de tipul de fabricație, se deosebesc trei părți componente:

a) Partea receptoare;b) Partea transmițătoare;c) Partea înregistratoare.

Partea receptoare este dată de o coloană formată din 4 – 12 capsule Vidi care diferă în funcție de barograf.

Partea transmițătoare este formată dintr-un sistem de pârghii metalice, ce transmit și amplifică deformările suferite de coloana de capsule Vidi, sub influența variațiilor presiunii atmosferice.

Partea înregistratoare este formată dintr-un cilindru metalic, în interiorul căruia se găsește un mecanism cu ceas, care la barografele zilnice face o rotație completă în 24 de ore, sau o dată la 7 zile, dacă înregistratorul este de tip săptămânal.

27

Bibliografie:

A.Tișcovschi, D.Diaconu – Meteorologie și Hidrologie (Lucrări practice), Editura Universitară;

Figura 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10 – www.scribd.ro

Figura 2 - A.Tișcovschi, D.Diaconu – Meteorologie și Hidrologie (Lucrări practice), Editura Universitară;

Figura 8 - www.echipot.ro

Figura 11 - www.scrigroup.com

Figura 12 - www.astroshop.ro

Tabel 1 - A.Tișcovschi, D.Diaconu – Meteorologie și Hidrologie (Lucrări practice), Editura Universitară

28