Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип солнечного регистратора
Type of sunshine recorder
Рекордер Кэмпбелла — Стокса (иногда называемый сферой Стокса) — это тип солнечного регистратора. Он был изобретен Джоном Фрэнсисом Кэмпбеллом в 1853 году и модифицирован в 1879 году сэром Джорджем Габриэлем Стоуксом. Изначальная конструкция Кэмпбелла состояла из большой шарообразной линзы, установленной в деревянной чаше, на дне которой солнечные лучи выжигали след. Усовершенствование Стоукса заключалось в изготовлении корпуса из металла и установке держателя для карточек позади сферы. Прибор предназначен для регистрации часов ясного солнечного света, который прожигает отверстие в карточке. Эта базовая модель до сих пор используется сегодня с незначительными изменениями. Он широко распространен за пределами Соединенных Штатов (в Национальной метеорологической службе США обычно используется солнечный регистратор Марвина).
The Campbell–Stokes recorder (sometimes called a Stokes sphere) is a type of sunshine recorder. It was invented by John Francis Campbell in 1853 and modified in 1879 by Sir George Gabriel Stokes. The original design by Campbell consisted of large ball lens set into a wooden bowl with the sun burning a trace on the bowl. Stokes's refinement was to make the housing out of metal and to have a card holder set behind the sphere. The unit is designed to record the hours of bright sunshine which will burn a hole through the card. This basic unit is still in use today with very little change. It is widely used outside the United States (the Marvin sunshine recorder is generally the instrument used by the U. S. National Weather Service).
Технология
Кристальный шар обычно имеет диаметр 10 см (4 дюйма) и предназначен для фокусировки солнечных лучей на карту, установленную сзади, на подставке. Карта удерживается в пазах, состоящих из трех перекрывающихся наборов, для учета высоты солнца в различные времена года. Запись каждого дня ведется на отдельной карте. В Северном полушарии зимние карты используются с 15 октября по 29 февраля, карты периода равноденствия – с 1 марта по 11 апреля и с 3 сентября по 14 октября. Соответственно, летние карты используются с 12 апреля по 2 сентября. На каждой карте обозначены часы, местный полдень находится в центре, а показания считываются с точностью до десятых долей. В Северном полушарии прибор устанавливают на подставке, обращенной на юг, чтобы обеспечить максимальную фиксацию солнечного света. Важно разместить прибор в месте, где солнце не будет заблокировано зданиями, деревьями или флагштоками. Модификация стандартного прибора для полярных регионов заключается в добавлении второго шара и карты, ориентированных на север, для регистрации солнечного света летом, когда он находится в небе в течение 24 часов.
The crystal ball is typically 10 cm (4 inches) in diameter, and is designed to focus the rays from the sun onto a card mounted at the back and is set on a stand. The card is held in place by grooves of which there are three overlapping sets, to allow for the altitude of the sun during different seasons of the year. The recording of each day goes onto one card. In the northern hemisphere the winter cards are used from 15 October to 29 February, the equinox cards from 1 March to 11 April and 3 September to 14 October. The summer cards are therefore used from 12 April to 2 September. Each card is marked as to the hour, with local noon being in the centre, and is read in tenths. In the northern hemisphere, the unit is set in a stand facing south to enable the maximum amount of sun to be recorded. It is important to place the unit in an area where the sun will not be blocked by buildings, trees or flagpoles. A modification to the standard unit for polar regions is the addition of a second, north facing, sphere and card, to record the sunlight during the summer when it remains in the sky for 24 hours.
Преимущества
Основным преимуществом этого типа самописца является его простота и удобство использования. В нем нет движущихся частей, поэтому он требует минимального обслуживания. Устройство может использоваться в любой точке мира практически без изменений в конструкции. Электрические пиранометры способны выполнять ту же задачу, но самописец Кэмпбелла-Стокса работает от солнечной энергии.
The major advantage of this type of recorder is its simplicity and ease of use. There are no moving parts and it thus requires very little maintenance. The unit can be used anywhere in the world with little or no modification to the design. Electrically operated pyranometers can do the same work, but the Campbell–Stokes recorder uses solar power.
Недостатки
Когда солнце находится низко над горизонтом, ему может не хватить силы для правильного прожигания карты, и в этом случае прибор измеряет только количество яркого солнечного света, а не общего видимого солнечного света. Это часто происходит на рассвете и в сумерках. Дождь может привести к разрыву карты при извлечении, что затрудняет её чтение. В районах с сильными заморозками и во время ледяного дождя сферу может быть трудно очистить и удалить до появления солнца. Прибор также подвержен воздействию внешних факторов, не связанных с погодой, таких как пыль, грязь или засохшие птичьи экскременты, накапливающиеся на стеклянной сфере, что требует частых осмотров и очистки. Основная проблема заключается в интерпретации результатов, полученных с карт. В дни, когда солнце попеременно скрывается и появляется из-за облаков, степень прожигания карты может быть одинаковой как за 30 секунд, так и за 5 минут. Таким образом, показания карты могут различаться у разных наблюдателей. Сравнение с автоматическими приборами на немецких станциях показало, что летом разница между двумя системами измерений может достигать 4 часов в день. Средняя разница составила −0,23 часа, то есть показания рекордера Кэмпбелла-Стокса выше, чем автоматические. Стоимость приборов составляет от 500 до 2000 долларов США.
When the sun is low in the sky it may not have enough strength to properly burn the card and thus can only measure the amount of bright sunshine as opposed to visible sunshine. This often occurs at dawn and dusk. Rain may cause the card to be torn when removing it and thus making it difficult to read. In areas of high frost and during periods of freezing rain the sphere may be difficult to clean and may not be removed before the sun is shining again. It is also susceptible to external, non weather factors such as dust, dirt or dried bird droppings accumulating on the glass sphere which requires frequent inspection and cleaning. The single biggest problem is in the reading of the cards. On days when the sun is alternately covered and exposed by clouds, the amount of burn on the card may be the same for 30 seconds as for 5 minutes. Thus, the reading of the card may differ from one observer to another. Comparisons with automatic instruments at German stations revealed that during summer the differences of the two measurement systems can reach up to 4 h per day. The mean difference was −0.23 h, i. e. the measurements of the Campbell–Stokes recorder are larger than the automatic. Instruments cost $US500–2,000.