观测日照时数的仪器
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阳光、空气、水是生命起源和延续的三大必需品。相对于空气和水,阳光的变化被关注的少一些。昨日是小暑,充足的阳光让我们感觉到了夏天的热情,很多人希望阳光最好能少一些。不过记者告诉您一组数据,从1951年到现在,济南市平均每年减少13.87小时的阳光。尤其是2012年的光照时间能比1951年少846.1小时!太阳每天都在升起,为何我们身边的阳光却悄悄溜走了这么多?记者昨日探访龟山,为您解开阳光里的疑惑。 文/图 记者 王晓迪
用特殊的感光纸,为阳光计时
时间可以计算、空气质量可以监测,阳光怎么来计时呢?阴天和多云时,光线怎么计时?带着这些让人好奇的问题,记者昨日来到济南龟山观测站,这里有群专门“测光”的人,让他们来给我们解释一下这其中的秘密吧。
工作人员先给记者看了一个标有“日照自记纸”的小本。翻开小本,上面密密麻麻的全是竖线,还标有从5到19的数字。奇怪的是5-12以及12-19的数字被错开标示,一排在上方,一排在下方,而且每一张纸的左下角和右上角都有一个小洞,两个洞之间上方和下方有两条蓝色的弧线。
只看这张纸,也许看不懂,但是经过观测员张旭东一讲解,记者才明白过来。据了解,济南观测日照时数,是采用暗筒式日照计方法统计出来的。这种工具可将每一缕阳光都记录下来,如弧线出现中断,就表明阳光被遮住了,也就是说不管是阴天还是多云,并不是测光员要考虑的因素,他们只看日照计上的数据。
日照计上部是一个黄铜制的圈筒,两边各穿一小孔。两孔距离的角度为120度,但孔要前后错开,以免上午下午日影重合。筒内放一涂有药水的感光纸,光线在上下午都能穿过小孔而射入筒内,使感光纸感光,而留下一条蓝色线条。筒上装一隔光弧板,使上下午光明确分开(除正午一、二分钟内,阳光可同时进入两孔,其余时间阳光均只能从一孔进入)筒口有一盖紧紧盖住筒口,以免日光进入使感光纸失效。从感光纸上感光线条的长度就可计算出日照的时间。
侧光照时间,就是数纸上的小格格
这样说也许大家还是觉得奇怪,纸上到底涂了什么药水,如此神奇?张旭东告诉记者,他们每天将显影和定影药,均匀涂抹在记录日照时数的这张长方形纸上。“这个原理如同老式相机的胶片,其实胶片上都是涂抹药水的,闪光灯打出后,便在胶片上成像。”张旭东说。
每天太阳下山后将观测纸从日照计中抽出,然后换上涂好药水的纸,等太阳再次升起时,又可以记录下一天的日照时数。拿到观测纸后,他们需要先根据“太阳划过的轨迹”画出一条条横线。“每一个小时之间有十条竖线,轨迹划过一条竖线标记为0.1小时,看总共占了多少条竖线,就能数出全天的日照时数。等记录好后,值班人员需要将这张纸放在水中浸泡,直到上面的药水消失,然后再将其晒干。”张旭东说。记者从6月份的日照时数中看到,6月28日的日照时数最多,达到了12.8小时。
每年日照减少13小时,雾霾是影响因素之一
记者查询相关资料发现,1951年,济南日照时数为2992.1小时;2007年,日照时数是有记录以来最少的一年,只有1819.8小时。2012年,济南市区的日照时数为2146小时,比1951年有气象记录以来减少了846.1小时。短短数十年,我们就被“偷走”了800多个小时的阳光。而且根据资料显示,从1951年到2012年,根据历年资料计算得出日照变化趋势为平均每年减少13.87小时。日照变化分为两个时段,即上世纪50-60年代呈上升和缓慢上升时期,70年代以后呈下降和不断加速下降时期。
究其原因,除了每年阴晴天数不定以外,雾霾天的增多也会减少日照时数。就拿近几年来说,PM2.5、PM10渐渐被大家所熟知,而这些颗粒物也在一定程度上影响了光照。当空气中这些颗粒物浓度增加时,密密麻麻的小颗粒就会对阳光有遮挡作用,尤其到了冬天,前几年的济南一周不见阳光的情况并不稀罕。
正午阳光辐射最强,但却不是最热点
除了测日照时间外,龟山上的观测员每天还要测量阳光辐射。记者昨日就见到了这个太阳能辐射仪器。外面一层薄膜,薄膜下是一个由铜线构成的传感器。张旭东说,传感器一半是镀铜,一半是康铜,太阳照射下两者吸收辐射能不一样就产生了温度差,继而产生电动势,最后被记录下来。
太阳辐射、紫外线以及温度都有密切的关系。正午时分太阳直晒着,此时太阳辐射和紫外线最强。这个时候总感觉身上火辣辣的,或许大家觉得中午12:00应该是全天最热的时候了。可是在气象观测员眼中,这其实是个感觉上的“误区”。虽然太阳直射很热,但从空气中的温度来看,正午的温度却低于下午2:00的温度,也就是说下午2:00左右的温度应该是全天最高的。这又是为什么呢?龟山观测站观测员张旭东解释,这是因为正午时分太阳直射,此时是短波辐射,而空气是不吸收短波辐射的。因此能量被地面吸收后,再反射出来,这叫长波辐射。而这一个过程大概需要两个小时的时间,因此,下午2:00左右才是一天内温度最高的时候。