Регистратор Кэмпбелла – Стокса

Регистратор Кэмпбелла-Стокса (иногда называемый сферой Стокса ) представляет собой тип регистратора солнечного света . Он был изобретен Джоном Фрэнсисом Кэмпбеллом в 1853 году и модифицирован в 1879 году сэром Джорджем Габриэлем Стоксом . Первоначальная конструкция Кэмпбелла состояла из большой шаровой линзы, помещенной в деревянную чашу, на которой оставлял след Солнца. Усовершенствование Стокса заключалось в том, чтобы сделать корпус из металла и разместить за сферой держатель для карт.

Устройство предназначено для записи часов яркого солнечного света , который прожигает карту памяти.

Эта базовая единица используется до сих пор с небольшими изменениями. Он широко используется за пределами Соединенных Штатов ( регистратор солнечного сияния Marvin обычно является инструментом, используемым Национальной метеорологической службой США ).

Технология

Хрустальный шар обычно имеет диаметр 10 см (4 дюйма) и предназначен для фокусировки лучей Солнца на карте, установленной сзади и установленной на подставке. Карта удерживается на месте с помощью трех перекрывающихся наборов канавок, позволяющих учитывать высоту Солнца в разные времена года. Запись каждого дня идет на одну карту. В северном полушарии зимние карты используются с 15 октября по 29 февраля, карты равноденствия — с 1 марта по 11 апреля и с 3 сентября по 14 октября. Таким образом, летние карты используются с 12 апреля по 2 сентября. На каждой карте указан час, местный полдень находится в центре, и читается по десятым частям.

В северном полушарии устройство устанавливается на подставке, обращенной на юг, чтобы обеспечить возможность регистрации максимального количества солнечного света. Важно разместить устройство в месте, где солнце не будет закрыто зданиями, деревьями или флагштоками.

Модификацией стандартной единицы для полярных регионов является добавление второй сферы и карты, обращенной на север, для регистрации солнечного света летом, когда он остается на небе в течение 24 часов.

Преимущества

Главным преимуществом этого типа регистратора является его простота и удобство в использовании. В нем нет движущихся частей, поэтому он требует минимального обслуживания. Устройство можно использовать в любой точке мира практически без внесения изменений в конструкцию. с электрическим приводом Пиранометры могут выполнять ту же работу, но самописец Кэмпбелла-Стокса использует солнечную энергию.

Недостатки

Когда Солнце находится низко в небе, у него может не хватить сил, чтобы правильно сжечь карту, и поэтому можно измерить только количество яркого солнечного света, а не видимого солнечного света. Это часто происходит на рассвете и в сумерках. Из-за дождя карта может порваться при ее извлечении, что затруднит ее чтение. В районах с сильными морозами и во время ледяного дождя сферу может быть трудно очистить, и ее нельзя будет снять до того, как снова взойдет солнце. Он также восприимчив к внешним, не связанным с погодой факторам, таким как пыль, грязь или засохший птичий помет, скапливающийся на стеклянной сфере, что требует частого осмотра и очистки.

Самая большая проблема заключается в чтении карт. В дни, когда Солнце попеременно закрывается и обнажается облаками, величина выгорания на карте может быть одинаковой как за 30 секунд, так и за 5 минут. Таким образом, чтение карты может отличаться от одного наблюдателя к другому. Сравнения с автоматическими приборами на немецких станциях показали, что летом различия двух систем измерения могут достигать 4 часов в сутки. Средняя разница составила -0,23 ч, т.е. измерения самописца Кэмпбелла-Стокса больше, чем у автоматического. ^{[ 1 ]}

Инструменты стоят 500–2000 долларов США.

Ссылки

^ Ханнак Л., Фридрих К., Имбери Ф. и Каспар Ф.: Сравнение ручных и автоматических измерений продолжительности солнечного света в течение дня на немецких опорных климатических станциях, Adv. наук. Рез., 16, 175–183, https://doi.org/10.5194/asr-16-175-2019 , 2019.

Дальнейшее чтение

Министерство транспорта – Метеорологический отдел (Канада) – Регистраторы солнечного света – Руководство 81, второе издание, 1966 г.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с рекордерами Sunshine, на Викискладе?
Заметки к рукописи Кэмпбелла
3D-изображение самописца Кэмпбелла-Стокса (требуется QuickTime) – Алистер Фрейзер, Университет штата Пенсильвания
Метеорологический словарь AMS: Самописец Кэмпбелла – Стокса – Американское метеорологическое общество
Метеостанция Лос-Анджелеса Пирс-Колледж - предоставляет примеры открытых карточек записей и фотографии записывающего устройства.
Фотография самописца Кэмпбелла 1876 года выпуска - Национальный морской музей, Великобритания.
Фотография самописца Кэмпбелла – Стокса – Environment Canada
Веб-сайт Blake-Larsen Sun Recorder - Sun Recorder Блейка Ларсена

[1] Ханнак Л., Фридрих К., Имбери Ф. и Каспар Ф.: Сравнение ручных и автоматических измерений продолжительности солнечного света в течение дня на немецких опорных климатических станциях, Adv. наук. Рез., 16, 175–183, https://doi.org/10.5194/asr-16-175-2019 , 2019.

[ 1 ]