百叶箱的颜色选取,要从百叶箱的作用说起 。
很多人问过我,为什么要把气象观测仪器放在百叶箱里,而不是放在露天,这样不是更接近实际情况吗?要知道,天有不测风云,强风、雨、雪等剧烈天气时有发生,它们都能对气象观测仪器造成损坏 。因此,气象仪器一定需要一个保护壳,以保证长期、有效地测量大气温度、湿度等变量 。
这个保护壳的选取,主要需要考虑两个因素:
(一)空气能够与外界环境顺畅流通,能真实地感应外界空气温度和湿度的变化
为了满足第一个要求,这个保护壳被设计成由百叶组成,四壁由两层薄的木板条组成,外层百叶条向内倾斜,内层百叶条向外倾斜,百叶条与水平的交角45度 。如果装在封闭的箱子中,就没有办法准确测量当时外界的温度 。这个很好理解,我就不多说了 。
(二)避免局地日光直接辐射外壁引起的测量误差
为了满足第二个要求,我们考虑了这个保护壳的颜色和朝向的科学合理性 。
1. 颜色:白色
首先要明确这个保护壳与空气的材质天差地别,这也会导致其的辐射特性存在差异 。白天,空气对太阳辐射的吸收能力弱于任一种温度感应元件;夜晚,空气的红外辐射能力又弱于任一种温度感应元件的表面 。任何直接暴露在空气中的测温元件,其测量值在白天将系统偏高于气温,在夜间则系统偏低 。为了尽量减小这种由于介质的辐射特性不同导致的辐射误差,必须对测温元件采取有效的辐射屏蔽措施 。
那么如何进行辐射屏蔽呢?我们知道,越接近黑体,其对短波辐射的反射率越小、向外红外辐射能力越强;越不同于黑体,短波反射率越大,红外辐射能力越弱 。根据这样辐射特性,我们应把百叶箱外壁漆成白色 。因为在白天,白色的表面能够将投射在百叶箱上的大部分阳光反射掉,尽可能接近空气本身对短波辐射的吸收情况,箱内的空气不致因箱壁升温而烤得很热;夜晚,白色的表面能够较少地放出红外辐射,尽可能接近空气本身红外辐射的放出情况,不会因箱壁降温而变得很冷 。
2. 朝向:朝北
朝北也是为了防止观测时阳光直接照射箱内的仪器 。
以上这样的结构,使得百叶箱内具有很好的通风性能,同时又使箱内仪器不受太阳直接照射和雨雪的影响,从而保障了白色百叶箱里所测出来的气温和湿度观测数据具有代表性和稳定性 。
文章插图
【观测气象用的百叶箱为什么漆成白色】气象百叶箱
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