مقدمه
خورشید یکی از منابع اصلی و بزرگ برای کره خاکی بوده و بطور مستقیم ویا غیر مستقیم روی فعل و انفعالات پدیده های فیزیکی آن مؤثر می باشد ، تابش خورشید در رشد نباتات و زندگی انسان وحیوانات نقش بسیار مهمی داشته و در کشاورزی وصنعت بوجود نور بیش از پیش احتیاج پیدا می شود در سازمانهای مختلف هواشناسی جهان از جمله شبکه هواشناسی کشور ما معمولاً از دونوع وسیله برای اندازه‌گیری تابش خورشید استفاده می شود دسته اول آن سری از دستگاههایی می باشند که فقط مدت تابش خورشید را ثبت می کنند وبنام آفتاب نگار (SUNSHINE RECORDER) معروفند ودسته دوم دستگاههایی هستند که مقدار شدت تشعشع خورشید را اندازه گیری وثبت می کنند .
در اینجا با ساختمان ، طرز کار ونحوه بهره برداری از آفتاب نگار آشنا خواهیم شد.
آفتاب نگار SUNSHINE RECORDER
طول مدت آفتابی بوسیله دستگاهی به نام آفتاب نگار تعیین می شود . این دستگاه قادر است فواصل زمان‌هایی را که در آن فواصل خورشید می درخشد بر روی کارت های مخصوص ثبت نماید این وسیله نخستین بار توسط کمپیل استوکس ساخته شده است.
دستگاه مذکور تشکیل شده است ازیک محفظه شیشه‌ای کروی محتوی آب که خود محفظه در داخل یک کاسه چوبی قرار دارد محفظه شعاعهای نورانی خورشید را شبیه به یک عدسی جمع کرده و روی جدار داخلی کاسه چوبی می اندازد چوب در اثر اشعه متمرکز شده و حرارت حاصله خورشید سوخته وبتدریج خطی در روی جداره چوب کشیده می شود .
این دستگاه بتدریج تکمیل گردیده و بصورت امروزی در آمده است ، بجای کره آبی از یک کره کریستال (عدسی کروی) با قطر تقریبی ۹ سانتی متر وکاملا یکنواخت استفاده شده ویک نیم کره فلزی ناقص با قطر حدود ۱۴۰ سانتی متر جانشین کاسه چوبی گردیده است در نیم کره فلزی ناقص مذکور شیارهای مخصوص تعبیه شده که کارت های آفتاب نگار(RECORD CARDS) برای فصول مختلف سال را در آنها قرار می دهند اشعه نورانی خورشید پس از تابیدن بر روی کره کریستالی از آن عبور کرده ودر پشت آن در یک نقطه روی کارت آفتاب نگار جمع می شود کارت مذکور در اثر گرمای حاصله داغ شده و می‌سوزد ، کره کریستالی (عدسی کروی) بوسیله دو عدد پیچ در امتداد قطر خود روی پایه فلزی که شعاع انحنای آن هم مرکز با کره مذکور می باشد قرار گرفته است . کره کریستالی همراه با پایه فلزی ویک کمان مدرج که بر روی سطح پایه قرار گرفته اند قابل حرکت وتنظیم می باشد (کمان مذکور بر حسب عرض جغرافیایی درجه بندی گردیده است) این سطح بوسیله سه عدد قابل تنظیم وبطور افقی روی پایه مربوطه محکم میگردد.
کارت های ثبات RECORD CARDS
کارت های آفتاب نگار که برای ثبت مدت تابش خورشید مورد استفاده قرار می گیرند از نظر کیفیت طوری ساخته شده اند که در مواقع بارندگی معمولا رطوبت جذب نکرده وخیس شدن وانبساطشان قابل ملاحظه نیست رنگ این کارتها معمولا آبی تیره بوده وتا اشعه خورشید را بهتر جذب کنند هنگامی که کارت آفتاب نگار بر روی دستگاه در شیار مربوط به خودش قرار می گیرد ، اشعه خورشید پس از عبور از عدسی بر روی کارت جمع شده وکارت مذکور شروع به سوختن می کند این سوختگی به صورت نواری به پهنای تقریبی یک میلیمتر بر روی کارت ظاهر می شود در صورت ابری نبودن هوا نوار مذکور در طول کارت ممتد می باشد که مدت آفتابی بر اساس درازی سوختگی بر روی کارت تعیین می گردد چنانچه در طول روز تابش خورشید به علت موجود بودن لکه های ابر در آسمان انفصالی باشد علائم سوختگی بر روی کارت آفتاب نگار بریده بریده خواهد بود که اگر آنها را با یکدیگر جمع کنیم مدت زمان کلی تابش بدست می آید ، بر روی کارتهای آفتاب نگار درجه بندیهای بر حسب ساعت وجود دارد که هنگام محاسبه طول مدت تابش خورشید (بر حسب ساعت ودهم آن) از آن استفاده می شود بسته به ارتفاع خورشید در افق جنوبی سه نوع کارت در فصول مختلف سال مورد استفاده قرار می گیرند هر یک از این کارتها در یک جفت بخصوص از شیارهای نیم کره فلزی ناقص پشت عدسی قرار داده می شوند کارت ها در فصول مختلف سال بشرح زیر بکار برده میشوند.
۱-کارت های مستقیم (کارت های بهاری وپاییزی)
Straight Cards : Equinoctial Cards
طول این نوع کارتها حدود ۲۴ سانتیمتر بوده در طول ایام سال در دو نوبت مورد استفاده قرار می گیرند نوبت اول ، از اول مارس (۱۰ اسفند) تا ۱۱ آوریل(۲۲ فروردین) ونوبت دوم آن از سوم سپتامبر (۱۲ شهریور) تا ۱۴ اکتبر(۲۲ مهر) می باشد محل استقرار این نوع کارتها در شیار وسط نیم کره فلزی ناقص می باشد .
۲-کارت های قوسی طویل (کارتهای تابستانی )
Long Curved Cards : Summer Cards
طول این نوع کارتها حدود ۳۰ سانتیمتر بوده و از تاریخ ۱۲ آوریل (۲۳ فروردین) تا دوم سپتامبر (۱۱ شهریور )مورد استفاده قرار می گیرد محل استقرارشان در پایین ترین شیار نیم کره فلزی ناقص می باشد.
۳-کارت های قوسی شکل کوتاه (کارتهای زمستانی )
Short Curved Cards : Winter Cards
طول این کارتها حدود ۲۳ سانتی متر بوده و از تاریخ ۱۵ اکتبر (۲۳ مهر ماه) تا آخرین روز فوریه (۹ اسفند) مورد استفاده قرار میگیرند محل استقرارشان در بالاترین شیار نیم کره فلزی ناقص می باشد.
یک سنجاق (پیچ نگهدارنده ) بر روی دستگاه وجود دارد که از حرکت کارت در دوره ثبت آفتاب جلوگیری می کند تعویض کارت آفتاب نگار بعد از غروب آفتاب علیرغم اینکه کارت فردای آن‌روز سوختگی را نشان خواهد داد یا نخواهد داد اجباری است.
موقعیت آفتاب نگار
Exposure Of The SunShine Recorder
آفتاب نگار بر روی پایه محکمی با ارتفاع حدود ۵/۱ متری از سطح زمین در ضلع جنوبی محوطه ایستگاه کار گذاشته می شود. محلی که تعیین مدت آفتابی در آنجا انجام می شود بمنظور داشتن دید مداومی از خورشید در طی روز (از طلوع تا غروب خورشید) باید جایی باز وبدون مانعی در اطراف آن باشد تا حتی ساعتی از روز و یا وقتی از سال سایه ای توسط مانع بر روی دستگاه قرار نگیرد هنگام نصب آفتاب نگار بر روی پایه مربوطه اش دانستن شعاع جغرافیایی محل و یا ظهر محلی ضروری می‌باشد.