百葉箱的顏色選取,要從百葉箱的作用說起。
很多人問過我,為什麼要把氣象觀測儀器放在百葉箱裡,而不是放在露天,這樣不是更接近實際情況嗎?要知道,天有不測風雲,強風、雨、雪等劇烈天氣時有發生,它們都能對氣象觀測儀器造成損壞。因此,氣象儀器一定需要一個保護殼,以保證長期、有效地測量大氣溫度、溼度等變數。
這個保護殼的選取,主要需要考慮兩個因素:
(一)空氣能夠與外界環境順暢流通,能真實地感應外界空氣溫度和溼度的變化
為了滿足第一個要求,這個保護殼被設計成由百葉組成,四壁由兩層薄的木板條組成,外層百葉條向內傾斜,內層百葉條向外傾斜,百葉條與水平的交角45度。如果裝在封閉的箱子中,就沒有辦法準確測量當時外界的溫度。這個很好理解,我就不多說了。
(二)避免局地日光直接輻射外壁引起的測量誤差
為了滿足第二個要求,我們考慮了這個保護殼的顏色和朝向的科學合理性。
1. 顏色:白色
首先要明確這個保護殼與空氣的材質天差地別,這也會導致其的輻射特性存在差異。白天,空氣對太陽輻射的吸收能力弱於任一種溫度感應元件;夜晚,空氣的紅外輻射能力又弱於任一種溫度感應元件的表面。任何直接暴露在空氣中的測溫元件,其測量值在白天將系統偏高於氣溫,在夜間則系統偏低。為了儘量減小這種由於介質的輻射特性不同導致的輻射誤差,必須對測溫元件採取有效的輻射遮蔽措施。
那麼如何進行輻射遮蔽呢?我們知道,越接近黑體,其對短波輻射的反射率越小、向外紅外輻射能力越強;越不同於黑體,短波反射率越大,紅外輻射能力越弱。根據這樣輻射特性,我們應把百葉箱外壁漆成白色。因為在白天,白色的表面能夠將投射在百葉箱上的大部分Sunny反射掉,儘可能接近空氣本身對短波輻射的吸收情況,箱內的空氣不致因箱壁升溫而烤得很熱;夜晚,白色的表面能夠較少地放出紅外輻射,儘可能接近空氣本身紅外輻射的放出情況,不會因箱壁降溫而變得很冷。
2. 朝向:朝北
朝北也是為了防止觀測時Sunny直接照射箱內的儀器。
以上這樣的結構,使得百葉箱內具有很好的通風效能,同時又使箱內儀器不受太陽直接照射和雨雪的影響,從而保障了白色百葉箱裡所測出來的氣溫和溼度觀測資料具有代表性和穩定性。
氣象百葉箱
百葉箱的顏色選取,要從百葉箱的作用說起。
很多人問過我,為什麼要把氣象觀測儀器放在百葉箱裡,而不是放在露天,這樣不是更接近實際情況嗎?要知道,天有不測風雲,強風、雨、雪等劇烈天氣時有發生,它們都能對氣象觀測儀器造成損壞。因此,氣象儀器一定需要一個保護殼,以保證長期、有效地測量大氣溫度、溼度等變數。
這個保護殼的選取,主要需要考慮兩個因素:
(一)空氣能夠與外界環境順暢流通,能真實地感應外界空氣溫度和溼度的變化
為了滿足第一個要求,這個保護殼被設計成由百葉組成,四壁由兩層薄的木板條組成,外層百葉條向內傾斜,內層百葉條向外傾斜,百葉條與水平的交角45度。如果裝在封閉的箱子中,就沒有辦法準確測量當時外界的溫度。這個很好理解,我就不多說了。
(二)避免局地日光直接輻射外壁引起的測量誤差
為了滿足第二個要求,我們考慮了這個保護殼的顏色和朝向的科學合理性。
1. 顏色:白色
首先要明確這個保護殼與空氣的材質天差地別,這也會導致其的輻射特性存在差異。白天,空氣對太陽輻射的吸收能力弱於任一種溫度感應元件;夜晚,空氣的紅外輻射能力又弱於任一種溫度感應元件的表面。任何直接暴露在空氣中的測溫元件,其測量值在白天將系統偏高於氣溫,在夜間則系統偏低。為了儘量減小這種由於介質的輻射特性不同導致的輻射誤差,必須對測溫元件採取有效的輻射遮蔽措施。
那麼如何進行輻射遮蔽呢?我們知道,越接近黑體,其對短波輻射的反射率越小、向外紅外輻射能力越強;越不同於黑體,短波反射率越大,紅外輻射能力越弱。根據這樣輻射特性,我們應把百葉箱外壁漆成白色。因為在白天,白色的表面能夠將投射在百葉箱上的大部分Sunny反射掉,儘可能接近空氣本身對短波輻射的吸收情況,箱內的空氣不致因箱壁升溫而烤得很熱;夜晚,白色的表面能夠較少地放出紅外輻射,儘可能接近空氣本身紅外輻射的放出情況,不會因箱壁降溫而變得很冷。
2. 朝向:朝北
朝北也是為了防止觀測時Sunny直接照射箱內的儀器。
以上這樣的結構,使得百葉箱內具有很好的通風效能,同時又使箱內儀器不受太陽直接照射和雨雪的影響,從而保障了白色百葉箱裡所測出來的氣溫和溼度觀測資料具有代表性和穩定性。
氣象百葉箱