Пиргелиометр

Определение "Пиргелиометр" в словаре Брокгауза и Ефрона

Пиргелиометр — прибор, измеряющий напряжение солнечного лучеиспускания вблизи земной поверхности, т. е. количество тепла, приносимого солнечными лучами на единицу (обыкновенно на 1 кв. стм) земной поверхности. Для подобных приборов сначала употреблялись безразлично названия "П." и "актинометр"; теперь по почину Крова принято актинометром называть прибор, позволяющий сравнивать напряжения солнечного лучеиспускания в некоторых относительных единицах; П. же дает прямо абсолютные количества тепла, приносимого солнечными лучами. За последнее время, особенно благодаря работам русских ученых, актинометрия значительно подвинулась вперед; поэтому в дополнение к сказанному об актинометре (см.) нужно добавить следующее. П. и относительный актинометр Крова, устроенные после П. Пулье, представляют собой усовершенствование этой методы (см. соотв. статью); почти одновременно с ними был устроен актинометр (вернее, П.) Виолля. Эти три прибора дали возможность Крова в Монпельи, Савельеву в Киеве, Клоссовскому в Одессе и др. сделать ряд наблюдений над суточным и годовым ходом солнечного лучеиспускания, а также над поглощением солнечных лучей земной атмосферой; эти наблюдения послужили основой современного учения о напряжении солнечного лучеиспускания. В 1892 г. проф. О. Хвольсон подверг разбору все известные методы актинометрических наблюдений и пришел к заключению, что только метода Ангстрема может дать верные результаты, и построил новые П. и актинометр, дающие достаточно надежные, по его мнению, результаты. Но не все метеорологи согласились с мнением его: точность, которую требует О. Д. Хвольсон для таких быстро меняющихся величин, как напряжение солнечного лучеиспускания вблизи земной поверхности, излишня — особенно, когда приходится в этой совершенно еще не разработанной области прокладывать первые пути для исследований. Самые приборы Хвольсона, вошедшие в употребление на некоторых метеорологических русских обсерваториях, давая теоретически верные и надежные результаты, на практике еще не были подвергнуты сравнению с какой-либо другой, не менее надежной методой. Поэтому одновременно с приборами Хвольсона на русских метеорологических станциях одинаково пользуются актинометром Виолля, особенно после тех изменений, которые были указаны Лэнглеем в самой методе наблюдений этим прибором, а в конструктивном отношении сделаны Савельевым.

Актинометр (правильнее — П.) Виолля состоит из медного полированного и никелированного снаружи шара, внутри которого помещен второй, концентричный с ним шар меньшего диаметра, зачерненный изнутри. Промежуток между шарами наполняется водой или, если понадобится, льдом; особый термометр показывает температуру этой воды или льда. Сквозь оба шара проходят три трубки: две из них, составляющие одна продолжение другой, оканчиваются насаженными на концы их дисками, третья служит для введения в прибор актинометрического термометра. Весь прибор поддерживается треногой и подставкой, позволяющими ему вращаться около горизонтальной и вертикальной осей. Ему придают такое положение, чтобы тень от одного диска правильно и концентрично покрывала другой, больший диск. При такой установке солнечные лучи, проникая внутрь прибора через отверстие в центре диска, обращенного к солнцу, падают на покрытый сажей шарик актинометрического термометра, установленный в центре прибора. Наблюдение после установки прибора продолжается пять-шесть минут и состоит из последовательных отсчетов актинометрического термометра в конце каждой минуты. В начале наблюдения отверстие в диске, обращенном к солнцу, открыто, лучи солнца нагревают актинометрический термометр, на что нужно две-три минуты. Затем отверстие диска закрывают и наблюдают понижение температуры актинометрического термометра вследствие передачи тепла лучеиспусканием от термометра к стенкам внутреннего шара. Температура этого последнего наблюдается в начале и конце каждого измерения. Из таких ежеминутных отсчетов можно вычислить истинное повышение температуры актинометрического термометра под влиянием солнечных лучей в единицу времени; зная, кроме того, теплоемкость термометра и потерю тепла по его трубке, можно вычислить абсолютное количество тепла, получаемое термометром в минуту. Принимая, наконец, во внимание поверхность отверстия, сквозь которое лучи солнца проникали в прибор, нетрудно определить и количество тепла, падающее во время измерения в 1 минуту на 1 кв. стм поверхности, перпендикулярной к солнечному лучу, что и составляет задачу актинометрического измерения.

В П. проф. Хвольсона две медные, зачерненные сверху пластинки служат поочередно нагреваемым солнцем телом. Повышение температуры в нагреваемой пластинке измеряется следующим путем: к пластинкам припаяны посередине их две проволоки: медная и нейзильберная, составляющие в месте спая термоэлемент и соединенные с гальванометром, в котором отклонения стрелки пропорциональны разности температур обеих пластинок. Особый штатив, позволяющий установить весь прибор параллактически, поддерживает медные пластинки. Два легких экрана из тройных алюминиевых пластинок дают возможность подвергать попеременно то ту, то другую медную пластинку действию солнечных лучей. Определив теплоемкость медных пластинок, величины их поверхностей, разность температур под влиянием нагревания одной из них солнцем в течение определенного времени, можно простым вычислением определить количество тепла, полученного нагреваемой пластинкой. Отдельным опытом надо перевести показания наблюдаемого гальванометра в разности температуры двух пластинок. Этот прибор довольно сложен, измерения посредством него деликатны, почему он не всем наблюдателям доступен; но он может служить нормальным прибором, с которым могли бы быть сравниваемы доступные наблюдателям актинометры.

В другом приборе, назначенном для относительных измерений, в актинометре проф. Хвольсона, также определяется разность температур двух тел, из которых одно нагревается солнцем, другое находится в тени. Этими телами служат два термометра, спиральные резервуары которых, обращенные кверху, заключены в латунные коробочки, наполненные медной бронзой; сверху обе коробочки зачернены. Термометры прикреплены к медным полосам, которые посредством зубчаток и боковых кремальер могут перемещается вверх и вниз. Для отсчета термометров служит лупа, передвигающаяся вдоль прибора. Тройными алюминиевыми экранами, вращающимися на стержнях, коробочки могут быть затенены или подвергнуты действию солнечных лучей. Весь прибор укреплен на подставке, позволяющей установить зачерненные поверхности коробочек перпендикулярно к освещающим их лучам солнца. Для определения прибором интенсивности солнечного лучеиспускания измеряют разности температур обоих термометров, освещая один из них и затеняя другой через равные промежутки времени. Для этого устанавливают лупу около того места, где находятся концы ртутных столбиков в термометрах. В лупу наблюдатель видит ртутные столбики и шкалы обоих термометров, особую посеребренную пластинку с черной чертой в промежутке между ними и черную проволочную нить несколько выше термометров. Пластинка с чертой и нить, скрепленные с лупой, служат для правильной установки глаза при отсчете. Освещая одну из коробочек, тогда как другая остается в тени, и замечая повышение температуры в нагреваемом термометре, начинают вращать зубчатки так, чтобы концы ртутных столбиков в термометрах оставались все время на черной нити; через ¹/₂ минуты после начала наблюдения движение останавливают и делают отсчет показаний обоих термометров; затем вращение головок и движение термометров снова начинают и через новую ¹/₂ минуты снова его останавливают, чтобы сделать отсчет. Такое наблюдение продолжается 2,5 минуты, причем будет определено пять разностей температур, которые дадут два независимых друг от друга значения для напряжения солнечного лучеиспускания. Если сравнением с П. для прибора определен множитель, на который следует помножить получаемую из непосредственных отсчетов величину, то получаются количества тепла, приносимого солнечными лучами, прямо в абсолютной мере (в калориях). Подробности относительно приборов и методов измерения см. Хвольсон, "О современном состоянии актинометрии" (СПб., 1892; прил. к LXIX т. "Зап. Акад. наук"); его же "Построение актинометра и пиргелиометра" (СПб., 1893;. прил. к LХХII т. "Зап. Акд. наук"; тоже в "Rep. f. Met.", т. XV, № 1 и т. XVI, № 5; извлечение — "Мет. вестник", 1894, стр. 1); Р. Савельев, "Актинометр измененной системы Виолля etc." ("Мет. вестник", 1896, 197); R. Savelief, "Annales de Chim. et de Ph." (6 copia XXVIII, 1883, март). Общее обозрение см. у Лачинова: "Основы метеорологии" (СПб., 1895, 17).

Г. Л.