ца. Благодаря поглощению и рассеянию солнечной энер гии до поверхности Земли доходит только доля солнеч ной постоянной, которая называется прямой солнечной радиацией. Кроме прямой радиации на поверхность Зем ли поступает еще и рассеянная радиация от облаков и самой атмосферы. Совокупность этих составляющих об разует суммарную радиацию. Так как поверхность Ми рового океана является далеко не абсолютно черным телом, то не вся суммарная радиация поглощается ею;
часть |
этой энергии |
отражается |
от водной |
поверхности |
по направлениям, имеющим вертикальную |
составляю |
щую, |
направленную |
навстречу |
солнечному |
потоку. Эта |
радиация называется отраженной. Степень отражения падающей суммарной энергии на поверхность называет ся альбедо. Альбедо представляет собой отношение от раженной радиации к общему потоку, падающему па
данную |
поверхность, и выражается в долях единицы |
пли в |
процентах. |
Для водной поверхности величина альбедо в боль шой степени зависит от высоты Солнца, что видно из табл. 34.
Т а б л и ц а 34
Альбедо водной поверхности
В ы с о т а С о л н ц а , г р а д |
90 |
50 |
45 |
20 |
5 |
Альбедо. % |
2 |
4 |
5 |
12 |
35 |
Для измерения |
|
солнечной |
радиации |
применяются |
два типа приборов: пиргелиометры, измеряющие напря женность солнечной радиации в абсолютных единицах, и актинометры, дающие величину радиации в относи тельных единицах.
В экспедиционных условиях актинометрические на блюдения выполняются с помощью походного актино метра конструкции Янишевского (рис. 96). Этот прибор часто называют походным альбедометром. Он позволяет измерять интенсивность суммарной, рассеянной и отра женной радиации с длинами волн от 0,3 до 2,4 мкм, приходящейся на горизонтальную поверхность.
Принцип действия альбедометра основан на погло щении тепловой энергии и превращении ее в электриче скую термоэлектрической батареей, спаи которой окра шены в черный и белый цвета. Выводы термобатареи соединены с клеммами, к которым подключается спе циальный гальванометр типа ГСА-1 . Приемники защи щены от ветра и осадков стеклянным полусферическим
Рис. 96. Альбедометр в кардановом подвесе
колпаком. Сам прибор имеет карданов подвес, что поз воляет удерживать его в горизонтальном положении при
|
|
|
|
|
|
измерении |
солнечной |
радиации. |
|
Когда |
альбедометр |
расположен приемником вверх, |
им измеряется |
суммарная |
радиация Солнца и |
неба, |
а при затенении |
приемника |
специальным экраном |
его |
показания будут соответствовать только рассеянной ра диации. Тогда прямая радиация будет представлена как разность этих показаний. Если же приемник на править в сторону водной поверхности (вниз), то
его показания будут соответствовать количеству отра женной радиации. Тогда альбедо А в % определится по формуле
|
А = А . 100, |
(10.13) |
|
‘'С |
|
где J0 — количество |
отраженной радиации; |
|
Ус — суммарная |
радиация. |
|
Порядок измерений |
регламентируется специальными |
руководствами. |
|
|
§45. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ |
|
Аэрология — раздел |
метеорологии, изучающий |
физи |
ческие процессы, протекающие в верхних слоях атмо сферы. Аэрология располагает своими специфическими методами и приборами для исследования распределения метеорологических элементов по вертикали, поэтому к производству аэрологических наблюдений привлекаются специально подготовленные наблюдатели.
В экспедиционных условиях аэрологические наблю дения обычно сводятся к измерениям температуры, влажности, давления воздуха и ветра на различных высотах. До высот 30—40 км применяются приборы, называемые радиозондами, а для измерений на боль ших высотах — метеорологические ракеты.
Радиозонды — приборы разового _действия, они пу скаются в свободный полет на шарах-пилотах или сбра сываются с самолетов и опускаются на парашютах.
Шар-пилот представляет собой резиновую оболочку, изготовленную из высокоэластичной резины, которую перед запуском наполняют водородом (можно и ге лием). Шаропилотные оболочки нумеруются таким об разом, что номер оболочки соответствует диаметру в сантиметрах в ненаполненном состоянии.
Водород на корабле хранится в стальных цельнотя нутых баллонах, снабженных специальным краном, поз воляющим наполнять шаропилотные оболочки. Водород взрывоопасен, поэтому его хранение на корабле требует большой предосторожности и внимания.
Радиозонды на кораблях и судах применяются двух типов: А-22 и РКЗ-1, которые отличаются конструкцией системы шифрования сигналов. Всякий радиозонд со
стоит из трех узлов: датчиков, кодирующего устройства и радиопередатчика. Датчиком температуры является биметаллическая пластинка, датчиком влажности — жи вотная пленка, датчиком давления — анероидная короб ка. Кодирующее устройство предназначено для фикса ции стрелок датчиков и выработки электрических им пульсов, которые и передаются радиопередатчиком от крыто в эфир.
Радиозонд А-22 работает с полуавтоматическим ре гистратором, который расшифровывает сигналы радио зонда, принятые опёратором на слух. Радиозонд типа РКЗ-1 применяется с автоматическим регистраторомчастотомером, фиксирующим на бумажной ленте циф ры и ординатные отметки, соответствующие значению температуры, влажности и давления в определенный момент времени.
Определение ветра на высотах (ветровое зондирова ние) производится с помощью радиопилотов. Радиопи лот представляет собой обычный шар-пилот, к которому подвешен пассивный отражатель радиоволн. Радиопи лот, пущенный в свободный полет, при отсутствии ветра будет подниматься вертикально вверх, а при наличии ветра — смещаться вдоль линии действия ветра. Тогда величина и направление горизонтального смещения (т. е. проекция пути радиопилота) за единицу времени будут соответствовать среднему ветру в слое, толщина которого определится разностью высот радиопилота в моменты t0 и t\. Таким образом, на каждый момент вре мени полета радиопилота можно построить прямоуголь ный треугольник и из него определить скорость ветра. На рис. 97 показано построение радиопилотного тре угольника на моменты tx и t2. Из чертежа следует, что высота радиопилота в момент tx равна Ни в момент/ 2 — Н2. Скорость ветра на эти моменты времени соответст венно будет равна ѵи ѵ2, а направление — А {, А2.
Положение отражателя в пространстве можно опре делить по трем текущим координатам: наклонной даль ности Дн (дистанция), вертикальному углу ß (угол воз вышения) и горизонтальному углу а (азимут). Для по лучения этих координат используются радиолокацион ные станции. Опыт использования радиолокации в аэро логии показал, что наибольшим преимуществом обла дают радиолокационные станции, работающие на вол-
пах сантиметрового диапазона, которые обеспечивают
большую точность |
определения |
текущих |
координат, а |
следовательно, и значений ветра |
и уверенно работают |
с малогабаритными |
отражателями. |
производить, |
Определение ветра на высотах можно |
используя сигналы радиозонда, который является ак тивным излучателем, но для этого необходим специали зированный радиотеодолит.
Рис. 97. Проекции пути радиопилота на горизонтальную пло скость
Обработка результатов наблюдений за радиопилотом состоит в построении проекции пути радиопилота на каждую минуту полета, вычисления высот середины слоев, к которым относится вычисленный ветер, и уста новлению особых точек, в которых наблюдаются резкие изменения значений метеорологических элементов. Ре зультаты комплексного температурно-ветрового зонди рования атмосферы кодируются по коду КН-04С.