Геліограф: метеорологічний прилад чи магічна куля для прогнозування погоди?
Геліограф - це метеорологічний прилад, призначений для вимірювання тривалості сонячного сяйва, тобто часу, протягом якого на земну поверхню надходить достатньо інтенсивне пряме сонячне випромінювання.
За рекомендаціями Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО), сонячне сяйво враховується тоді, коли інтенсивність прямої сонячної радіації перевищує 120 Вт/м², тобто Сонце має світити достатньо яскраво, щоб його промені могли бути зафіксовані приладом. Саме такі періоди підсумовуються для визначення добової, місячної або річної тривалості сонячного сяйва.
Як працює геліограф?
Принцип роботи геліографа досить простий і водночас дуже наочний.
Основною частиною приладу є скляна куля, яка працює як збиральна лінза. Сонячні промені, проходячи через неї, фокусуються в одну точку на спеціальній картонній стрічці.
Якщо Сонце світить достатньо яскраво, сфокусований промінь нагріває стрічку настільки, що залишає на ній характерний слід - пропалину. У міру руху Сонця по небосхилу пропалина переміщується вздовж шкали часу на стрічці, утворюючи своєрідний запис сонячного сяйва за день.
Коли Сонце закривають хмари, пропалювання припиняється, тому на стрічці з'являються розриви. Саме за довжиною цих слідів визначають тривалість сонячного сяйва за добу.
Де встановлюють геліограф?
Для отримання достовірних результатів геліограф встановлюють на відкритій ділянці, де протягом дня Сонце не затіняється будівлями, деревами чи іншими об’єктами.
На метеостанціях прилад зазвичай монтують на спеціальному стовпі заввишки близько двох метрів. Під час встановлення його ретельно орієнтують за сторонами горизонту, географічним меридіаном та широтою місцевості. Важливо, щоб геліограф був розташований строго горизонтально.
Навіть незначне відхилення від правильного положення може призвести до неправильного розташування пропалин на реєстраційній стрічці та, як наслідок, до похибок у визначенні тривалості сонячного сяйва. Тому на метеостанціях регулярно перевіряють правильність встановлення приладу та контролюють якість отриманих записів.
Як проводять спостереження на метеостанції?
Хоча принцип роботи геліографа здається простим, для отримання точних даних метеорологи щодня виконують низку обов'язкових процедур.
На прилад встановлюють спеціальну картонну стрічку з часовою шкалою. Залежно від пори року використовують різні типи стрічок, оскільки висота Сонця над горизонтом змінюється протягом року.
Перед початком спостережень працівники метеостанції перевіряють правильність встановлення геліографа, його орієнтування відносно сторін горизонту та чистоту скляної кулі. Навіть тонкий шар пилу, краплі дощу, роса чи іній можуть послабити сонячний промінь і вплинути на якість запису.
Протягом дня сфокусований промінь Сонця залишає на стрічці слід у вигляді пропалини. Якщо небо ясне, лінія пропалювання виходить майже безперервною. Коли Сонце закривають хмари, процес переривається і на стрічці з'являються розриви.
Після заходу Сонця стрічку знімають і аналізують. Метеоролог визначає тривалість кожної пропалини та підраховує сумарний час сонячного сяйва за добу. Результат визначається з точністю до 0,1 години, тобто до шести хвилин.
Чому спостереження за сонячним сяйвом важливі?
Після обробки стрічок інформація заноситься до метеорологічних журналів та електронних баз даних. На основі цих спостережень формуються кліматичні характеристики території, оцінюються умови для розвитку сільськогосподарських культур, а також аналізуються ресурси сонячної енергії.
Таким чином, невелика пропалина на картонній стрічці містить важливу інформацію про кількість сонячного світла, яку отримала місцевість протягом дня.
Дані про тривалість сонячного сяйва використовуються для:
- оцінки агрометеорологічних умов;
- прогнозування розвитку сільськогосподарських культур;
- розрахунків ефективності сонячної енергетики;
- кліматичних досліджень;
- аналізу погодних умов та рекреаційного потенціалу території.
Цікавий факт
Геліограф є одним із найстаріших приладів метеорологічних спостережень, який і сьогодні залишається надійним способом визначення тривалості сонячного сяйва. Незважаючи на появу сучасних автоматичних датчиків, класичний геліограф зі скляною кулею продовжує використовуватися на багатьох метеостанціях світу.
Спостереження за тривалістю сонячного сяйва на цій метеостанції розпочато 14 червня 1924 року. Метеомайданчик декілька разів переносився на нове місце, прилади змінювались, але спостереження не припинялись.
15 січня 1959 року на метеорологічному майданчику авіаційної метеорологічної станції цивільної (АМСЦ) Дніпро було встановлено геліограф і розпочато регулярні спостереження за тривалістю сонячного сяйва.
Перший геліограф на АМСЦ Кривий Ріг встановлено 20 червня 1957 року, а на метеорологічному майданчику аеропорту — 30 серпня 1977 року. 1 березня 1987 року прилад було демонтовано, проте 3 травня 2001 року спостереження за тривалістю сонячного сяйва відновлено. У зв’язку з військовою агресією росії проти України 24 лютого 2022 року спостереження на обох АМСЦ було припинено. Наразі геліограф функціонує лише на метеостанції Комісарівка.
Таким чином, у Дніпропетровській області безперервні спостереження за тривалістю сонячного сяйва ведуться на одній метеостанції, що дало змогу сформувати унікальний багаторічний ряд спостережень тривалістю понад 100 років.
Ці дані використовуються для вивчення кліматичних особливостей регіону, оцінки змін сонячності, а також для забезпечення потреб авіації, сільського господарства, енергетики та наукових досліджень. Сьогодні ці спостереження є важливою складовою кліматичного архіву Дніпропетровщини та допомагають досліджувати зміни сонячності в регіоні протягом десятиліть.