Происхождение названия и создатель
Термин «пиргеометр» имеет греческие корни: он образован от слов «пир» (огонь), «гео» (Земля) и «метр» (измеритель). Этот прибор был создан шведским геофизиком Кнутом Юханом Ангстремом, жившим в 1857–1910 годах, специально для исследований в области теплового излучения земной поверхности.
Назначение и принцип действия
Основная задача пиргеометра — измерение так называемого эффективного излучения земной поверхности. Под этим понятием подразумевается разница между собственным тепловым излучением, которое испускает поверхность Земли, и встречным излучением, поступающим от атмосферы. Для проведения измерений приёмную поверхность устройства поочерёдно направляют в сторону неба и в сторону земли. Разность показаний в этих двух положениях как раз и соответствует величине эффективного излучения, что позволяет количественно оценить теплообмен между планетой и атмосферой.
Термоэлектрический пиргеометр Савинова — Янишевского
Одной из распространённых конструкций является термоэлектрический пиргеометр, усовершенствованный С. И. Савиновым и Ю. Д. Янишевским. Его ключевой элемент — набор последовательно соединённых полосок: одни имеют шероховатую чёрную поверхность, другие — блестящую никелированную. Поскольку чёрные и блестящие поверхности по-разному поглощают и излучают тепловую энергию, между ними возникает разность температур. Эта разность преобразуется в слабый электрический ток (термоток), который затем измеряется с помощью чувствительного гальванометра. Сила тока пропорциональна интенсивности излучения.
Калибровка и эталоны
Для точных количественных измерений пиргеометры требуют калибровки в абсолютных единицах. Традиционно для этого используется эталонный прибор — компенсационный пиргелиометр Ангстрема, показаниям которого сопоставляют данные калибруемого устройства. Альтернативным методом является использование излучения абсолютно чёрного тела, температура и мощность излучения которого известны с высокой точностью, что также позволяет перевести показания прибора в абсолютные величины.
Абсолютный компенсационный пиргеометр Михельсона
Особняком стоит конструкция, разработанная В. А. Михельсоном. Это абсолютный компенсационный прибор, в котором чувствительные полоски расположены и ориентированы особым образом — направлены в противоположные стороны. Такая схема позволяет непосредственно, без дополнительных вычислений и калибровок, определять величину эффективного излучения земной поверхности, что упрощает процесс измерений и повышает их надёжность.