Описание актинометрических приборов.

Результаты экспериментальных измерений и расчетов.

 

U, кВ	<t>, мс	<W>, Дж	E, кВт	S, МВт
2,3	0,35	0,01	1,85	0,029
2,4	0,49	0,06	2,02	0,12
2,5	0,54	0,12	2,19	0,22
2,6	0,58	0,26	2,37	0,45
2,7	0,59	0,38	2,55	0,64
	Кювета №1 Кювета №2 Кювета №3 U, kB 2,6 2,7   2,7   2,6 2,7 t, нс               W, Дж 0,10 0,25   0,025   0,045 0,1

 

3. Построили графики зависимости.

 

График 1.Зависимость времени генерации от напряжения накачки.

 

График 2. Зависимость энергии генерации от напряжения накачки.

График 3. Зависимость мощности генерации от мощности накачки.

График 4. Зависимость энергии генерации от мощности накачки.

 

 

Вывод. В предложенной лабораторной работе изучен рубиновый лазер в режимах свободной генерации и пассивной модуляции добротности. Исходя из полученных и рассчитанных данных, можно заключить, что в режиме пассивной модуляции добротности в зависимости от применяемого раствора можно получить увеличение мощности генерируемых импульсов на порядки в сравнении с режимом свободной генерации.

 

Определение альбедо и радиационного баланса деятельного слоя земной поверхности.

 

Основной целью данной работы является изучение конструкции, принципа действия актинометрических приборов и техники измерения радиационного баланса и его составляющих.

Основные понятия, используемые в метеорологии.

Лучистая энергия, испускаемая солнцем проходит через атмосферу и поступает на поверхность залежи. В метеорологии лучистую энергию солнца принято называть солнечной радиацией. Солнечная радиация является основным источником тепла при испарении воды с поверхности торфяных месторождений. Замеры солнечной радиации - актинометрические наблюдения – проводятся на специализированных станциях.

Слой земной поверхности, в котором поглощается практически вся поступающая радиация, называется деятельным слоем. Для поверхности оголенной почвы деятельный слой составляет несколько миллиметров; для почвы покрытой растительностью включает и слой занятый растительностью.

Лучистая энергия, поступающая на деятельную поверхность непосредственно от солнца в виде параллельных лучей, называется прямой солнечной радиацией.

На актинометрических станциях измеряется прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную к солнечным лучам поверхность (S). Солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность (S') вычисляется по формуле:

 

 

Где - высота солнца над горизонтом.

Часть солнечной радиации, проходя через атмосферу, рассеивается молекулами газов, входящих в состав атмосферы частичками водяного пара (облаками) и твердых веществ, взвешенных в атмосфере. Солнечная радиация, которая приходит на деятельную поверхность после рассеяния в атмосфере; а также отражения облаками называется рассеянной.радиацией (D).

Суммарная радиация (Q) складывается из прямой и рассеянной:

Часть суммарной радиации, отраженная от деятельной поверхности называется отраженной радиацией R. Величина, характеризующая отражательную способность деятельной поверхности, называется альбедо (А). Альбедо определяется отношением отраженной радиации к приходящей суммарной радиации.

 

R=1,7*1*0,0407*0,698=0,048

A= =113.33

 

Наибольшее альбедо имеют поверхности покрытые снегом (70 - 90 %), наименьшее альбедо наблюдается у участков черноземной почвы и темно-бурых торфяных 7-10 %.

К земной поверхности поступает также и длинноволновое излучение (встречное) атмосферы 4 - 40 мкм . В свою очередь, земная поверхность в зависимости от температуры тоже излучает длинноволновую радиацию (собственное излучение) .

 

Разность собственного и встречного излучения называется эффективным излучением .

Обычно эффективное излучение направлено от поверхности в атмосферу.

Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих радиации называется радиационным балансом В:

Или

.

Радиационный баланс в различные периоды времени может быть положительным или отрицательным. Величина радиационного баланса может быть определена, как сумма составляющих по приведенным формулам, или непосредственно измерена специальным прибором. Практически, вся лучистая энергия прямой солнечной, рассеянной и отраженной радиации приходится на область коротких волн(длина волны менее 3 мкм). Поэтому, все указанные потоки лучистой энергии называются коротковолновыми. Радиационный баланс и его составляющие измеряются в кВт / . В настоящее время все приборы отградуированы в другой системе измерений, чаще всего в кал. / мин. Следует иметь в виду, что 1 кал. / = 0,698 кВт / .

Описание актинометрических приборов.

Прямая радиация измеряется актинометрами. Эти приборы построены на принципе превращения лучистой энергии в тепловую. Приемной частью приборов являются зачерненные тонкие металлические пластинки с поглощающей способностью абсолютно черного тела (А=О). В результате поглощения тепла температура зачерненных пластин повышается. Разность температур пластинок и окружающей среды вызывает в термобатареях электродвижущую силу, которая регистрируются чувствительными гальванометрами. На метеорологических станциях применяется гальванометр ГСА (гальванометр стрелочный актинометрический).

Суммарная радиация замеряется пиранометрами системы Янищевского.

Приемной частью пиранометра служит термобатарея, составляемая из узких полосок манганина и константана (металлических сплавов), расположенных в виде зигзагообразного проводника. Спаи батареи поочередно зачернены и выбелены. Черные и белые поля на приемной поверхности соответствуют горячим и холодным спаям. Разность температур спаев термобатареи приводит к возникновению электродвижущей силы, которая регистрируется гальванометром.

Для измерения суммарной, рассеянной и отраженной радиации предназначен походный альбедометр. Походный альбедометр используется, главным образом, при специальных наблюдениях - для сравнительных измерений альбедо различных поверхностей.

Альбедометр походный состоит из головки пиранометра, карданного подвеса и рукояти. Для измерения рассеянной радиации приемник альбедометра затеняют экраном, который прилагается к прибору. Для измерения отраженной радиации головку прибора поворачивают вниз. Для измерения суммарной вверх.

Радиационный баланс измеряется балансомером. У балансомера две приемные поверхности в виде верхней и нижней медных зачерненных пластинок толщиной 0,04 мм. Верхняя пластинка облучается суммарной радиацией Q = S ' + D, а также радиацией

атмосферы E . На нижнюю пластинку попадает отраженная радиация R и излучение земли . К пластинкам прикреплены спаи термоэлементов, посредством которых измеряется температура приемных поверхностей при бора. Если разность температур верхней и нижней пластинок не равна нулю, то возникает термоток, регистрируемый чувствительным гальванометром тока ГСА. С достаточной для практических целей точностью показания гальванометра пропорциональны радиационному балансу.

Для перепада показания гальванометра в величины радиации в паспорте прибора указывается переводный множитель. Показания балансомера зависят от скорости ветра. Для их приведения к штилевым условиям (скорость ветра равна нулю), показания прибора умножаются на поправочный коэффициент, зависящий от скорости ветра. Поправочные коэффициенты приводятся в паспорте прибора.

В полевых условиях балансомер устанавливается горизонтально на высоте от 0,5 (для влажных почв) до 1,5 м (для сухих почв). К балансомеру подключается гальванометр ГСА. Приемная поверхность прибора затеняется специальным экраном. Если же измерения проводятся при отсутствии прямой радиации, то экран не используется. Для измерения прямой солнечной радиации используется актинометр. Таким образом, при измерениях радиационного баланса при наличии прямой радиации используются три прибора: балансомер с экраном, актинометр и анемометр. При отсутствии актинометра баланс можем измерять балансомером без затенения его от солнечных лучей.

Измерения заключаются в снятии отсчетов (не менее З-х) показаний балансомера и анемометра. По показанию балансомера рассчитывается величина радиационного баланса:

Где N – показания гальванометра при балансомере;

- положение стрелки гальванометра при разомкнутой цепи ‘нуль’ гальванометра;

- поправочный множитель на скорость ветра;

- переводной множитель.

По аналогичной формуле по показаниям альбедометра рассчитывается величина суммарной, рассеянной и отраженной радиации; при этом следует учитывать, что показания прибора не зависят от скорости ветра = 1.