暗筒式日照计安装的迹线

吴兰　陈海莉　吴佳妮　唐海荣

摘要：利用海南省保亭县1969-2014年暗筒式日照计观测资料，进行其迹线分析，结果表明：暗筒式日照计的水平、方位、纬度安装不正确，直接影响日照记录的准确性。

关键词：暗筒式日照计；安装；迹线

引言

日照时数的观测是各台站的基本观测项目之一，是用来描述日照时数的长短。暗筒式日照计应安置在开阔的地方，且终年受到太阳光照射的地方。

1.暗筒式日照计的构造原理

暗筒式日照计的主体为一金属圆筒，筒的一端密闭，一端有盖，筒的上部有一块隔光板，筒身上在隔光板的两侧边缘的同一垂直面上，各有一个圆锥形进光孔，两孔前后位置错开，与圆心的夹角为120°。

2.仪器安装检查

暗筒式日照计安装情况直接影响日照记录的准确性，利用感光迹线可以方便准确地检查安装情况。

2.1 底座水平检查

在晴朗的日子，太阳光线是通过进光小孔进入暗筒，使上午和下午的感光迹线以真太阳时12：00为分界，如上午的迹线在12：00时终止，下午的迹线则从12：00时开始记录。

如果底座东西安装不水平，会使暗筒式日照计内的日照纸发生偏移。当太阳光线点照射在相应时刻线上时，就会提早在相应的时刻线上。因为太阳的倾角在一天中是基本不变，当太阳光照点在暗筒上每小时移动15°圆周角时，两条感光迹线等长且对称。如误差角在15°，则日照迹线在上午会提前1小时，下午迹线比正常推迟1小时。所以仪器底座东高西低时，上午迹线终止于12时时间线上，下午又开始于12时时间线上，但对应的北京时间都推迟，且上午迹线长过于下午。

暗筒式日照计底座东低西高时，迹线表现形式刚好与东高西低相反，即上午和下午迹线终止于12时时间线上和始于12时时间线上，但对应的时间都提前，且上午迹线短于下午迹线。

2.2 纬度检查

在北半球，暗筒式日照计对准当地纬度后，地轴与筒轴相平行，感光迹线表现为见（图1），在春、秋分阳光直射赤道时，太阳光线通过进光小孔进入暗筒，自记纸上的感光迹线形成直线（b）线，夏半年（春分至秋分）阳光直射北半球，感光迹线偏低且较长（c）线，冬半年（秋分至春分），阳光直射南半球，感光迹线偏高且较短（a）线。如果纬度安装比实际纬度偏大时，表现为筒轴与地轴已不相平行，所以在春秋分时，日照感光迹线并不是一条垂直于时间刻度线的直线，而是一条偏向南面的曲率，其偏离程度和曲率视水平偏差程度而定，如果安装的纬度偏小，感光迹线则是一条偏向北面的曲率。

2.3 方位检查

暗筒式日照计是利用阳光透过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光药剂的日照纸留下感光迹线，如图3，通过孔A作一个垂直于圆筒的平面ATBA。阳光L通过孔A投射到筒内M点，筒内光线AM在圆筒平面上的投影为AT，AT与暗筒直径AB的夹角为α，AM与圆筒平面ATBA的夹角为θ，于是阳光通过孔口射入筒内的点到圆筒平面上投影的距离MT=AT·Tanθ，而AT=AB·Cosα=2Rcosα，可得：

MT=2R·Cosα·Tanθ

其中R为暗筒半径，θ为太阳倾角，α为时角，因R对某一仪器为定值，θ在一天中基本不变，故一天中MT的长短，仅随α角的变化而变化，即上、下午时间线对应，如9时对15时；10时对14时等的MT等长（见图1与图2）

暗筒式日照计北端偏东时，仪器的纬度设置没有变，变化的是日照纸上的时间刻度线与南北子午线错位，不再平行，暗筒式日照计感光迹线冬半年上午M T短，下午M T长，夏半年上午M T 长，下午M T短。春秋分日不是两条垂直于时间刻线的日照迹线，而是斜交于日照纸上时间刻线的直线，上午感光迹线斜向南边，下午斜向北边，冬半年上午感光迹线稍长于下午，夏半年上午迹线略短于下午。

暗筒式日照计北端偏西，表现形式为冬半年感光迹线上午MT长，下午MT短，夏半年上午MT短，下午MT长，春秋分日感光迹线变成直线且斜交于日照纸上的时间刻线，上午感光迹线斜向北边，下午斜向南边。冬半年上午迹线稍短于下午，夏半年上午感光迹线略长于下午。主要是因为两个隔光板边缘不在同一条南北子午线上，入射点发生微小的变化。

3.结论

1）暗筒式日照计底座东西方向安装不水平，日照纸感光迹线表现为上午和下午迹线不等长。2）暗筒式日照计纬度安装不正确，日照纸感光迹线表现为春秋日不是垂直相交于日照纸的时刻线的直线，而是春秋分前后出现直线。3）暗筒式日照计安装方位不正确，日照纸感光迹线出现上午和下午MT对应时刻线不等长，春秋分日直线与时刻线不相垂直。

参考文献：

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[2]范文娟，谢金霞，杨礼林.日照记录存在问题的分析的原因分析和处理方法[M].气象研究与应用，2009.9.

[3]唐德年.利用感光迹线检查暗筒式日照计安置方法[J].青海气象.2005专刊：8

[4]王琳莉.用感光迹线检查暗筒式日照计构造和安装误差[J].气象科技.2007，35（1）：126-127

作者简介：吴兰（1979.11-），女，工程师，主要从事综合气象观测。endprint