Photometer mit Selen-Photoelement zur spektralen Messung der Sonnenstrahlung und zur Bestimmung der Wellenlängenabhängigkeit der Dunsttrübung

Zusammenfassung

Zur laufenden Bestimmung der Dunsttrübung der Atmosphäre standen bisher fast nur Aktinometer zur Verfügung. Diese Geräte besitzen zur Messung der Sonnenstrahlung thermische Empfangselemente; um die Dunsttrübung und ihre Wellenlängenabhängigkeit genau zu erhalten und von der Absorption des Wasserdampfes zu trennen, sind Filtermessungen (Differenzmessungen) und zeitraubende Auswertungen nötig.

Es wurde nun ein handliches Kleinphotometer mit Selen-Photoelement als Empfänger entwickelt, mit dem die Blau- und die Rotstrahlung der Sonne gemessen wird. Zur Auswahl der geeignetsten Photoelemente wurden Messungen über kurzzeitige Ermüdung und Temperaturabhängigkeit des Photostromes sowie über die spektrale Empfindlichkeitsverteilung verschiedener Fabrikate und Typen angestellt. Auch die Temperaturabhängigkeit der Durchlässigkeit verschiedener Filter wird untersucht. Für die Sonnenphotometer werden das Schott-Filter BG 12 und eine dem RG 1 ähnliche, aber viel weniger temperaturabhängige Farbfolie benutzt; die Filterschwerpunkte liegen bei λ 0,44 und 0,64 μ. Eine besondere Einrichtung am Sonnenphotometer erlaubt die direkte Ablesung der optischen LuftmasseM. Die Auswertung der Messungen erfolgt mit dem abgeänderten Trübungsdiagramm nachSchüepp und liefert den TrübungskoeffizientenB sowie den Wellenlängenexponenten α, durch den die Größenverteilung des Aerosols charakterisiert wird; aus der geschätzten SichtweiteS _v undB kann die HöheH _D der homogenen Dunstatmosphäre berechnet werden.

Summary

Until now only actinometers have been used for the routine determination of the turbidity of the atmosphere by haze. These instruments have thermal receivers for solar radiation. Filter measurements (difference measurements) and laborious evaluations are needed to determine the haze extinction and its wavelength dependency and to separate it from the water vapour absorption.

A handy little photometer has now been developed with the aid of which the blue and the red radiation of the sun can be measured. The receiver is a selenium photoelement. For a selection of the best type of photoelement the short time fatigue and the temperature coefficient of the photocurrent as well as the distribution of the spectral sensitivity have been measured. The temperature dependence of the transmission of different glass and foil filters has also been studied. For the new sun photometer the Schott filter BG 12 and a filter like the RG 1 are used; the effective wavelengths of incoming radiation are λ 0,44 and 0,64 μ. The photo-current is measured by a technical microammeter. A special device at the sun photometer allows the direct reading of the optical air massM. The evaluation of the radiation measurements with the modified turbidity diagram bySchüepp leads to the turbidity coefficientB and the wave-length exponent α, by which the size distribution of the aerosol is characterized. From the estimated visibility rangeS _v andB the scale heightH _D of the homogenized haze layer can be calculated.

Résumé

On ne disposait jusqu'ici pour déterminer le trouble atmosphérique que d'actinomètres à éléments récepteurs thermiques pour la mesure du rayonnement solaire. Il faut des filtres et des calculs fastidieux pour obtenir avec exactitude l'extinction de l'aérosol et pour séparer l'extinction de l'absorption par la vapeur d'eau.

L'auteur a mis au point un petit photomètre maniable à cellule au sélénium permettant la mesure des radiations bleues et rouges du soleil. Pour choisir le meilleur type d'éléments photoélectriques, on a exécuté des mesures de fatigue, du coefficient de température du courant photoélectrique, de la distribution spectrale de la sensibilité, ainsi que de l'effet de température sur la transparence des filtres de Schott. Pour le nouveau photomètre on utilise le filtre BG 12 de Schott ainsi qu'une feuille colorée semblable au filtre RG 1 de Schott mais avec une dépendance de température moins prononcée; leurs longueurs d'onde effectives pour le rayonnement solaire sont 0,44 et 0,64 μ. Le courant se mesure au moyen d'un microampèremètre, et une échelle spéciale permet la lecture directe de la masse optiqueM. Le diagramme deSchüepp modifié donne le coefficient de troubleB ainsi que l'exposant α de longueur d'onde qui caractérise la distribution de grandeur de l'aérosol. A partir de la visibilitéS _v et deB on peut calculer la hauteur de l'atmosphère troublée homogène.