การตรวจวัดรังสีดวงอาทิตย์

ฟลักซ์ต่างๆ ของรังสีที่ส่องถึงและออกจากผิวโลกเป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดต่อระบบบรรยากาศและในแง่เศรษฐศาสตร์ ซึ่งการตรวจวัดรังสีมีจุดมุ่งหมายต่างๆดังต่อไปนี้

ก.เพื่อศึกษาการถ่ายเทพลังงานภายในระบบบรรยากาศโลกและการแปรเปลี่ยนตามเวลาและสถานที่

ข. การวิเคราะห์คุณสมบัติและการกระจายของบรรยากาศเนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ เช่น อนุภาค ไอน้ำและโอโซน เป็นต้น

ค. การศึกษาการกระจายและการแปรผันของรังสีตกกระทบ สะท้อนและรังสีสุทธิ

ง. ความจำเป็นทางด้านชีววิทยา การแพทย์ การเกษตร สถาปัตยกรรม และอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับรังสีดวงอาทิตย์

จ. เพื่อการหาค่าจากการตรวจวัดรังสีด้วยดาวเทียม

ปริมาณรังสีอาจแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามแหล่งกำเนิด คือ รังสีดวงอาทิตย์และรังสีโลก

รังสีดวงอาทิตย์(Solar Radiation)

เป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ รังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบขอบบรรยากาศเรียกว่า รังสีที่นอกโลก (Extraterrestrial Solar Radiation) ซึ่ง ประกอบด้วย ช่วงคลื่นสั้น ตั้งแต่ 290-300 นาโนเมตร ถึง 97 เปอร์เซ็นต์ ส่วนของรังสีนอกโลกที่ผ่านชั้นบรรยากาศมาถึงผิวโลกจะถูกกระจายและดูดกลืนโดยโมเลกุลของกาซต่างๆ อนุภาคฝุ่น และเมฆที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ การแบ่งรังสีดวงอาทิตย์ตามคุณสมบัติและช่วงคลื่นได้แก่

รังสีแสงสว่าง (Visible Radiation)

แสงสว่างเป็นรังสีที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ช่วงสเปคตรัมของแสงสว่างต่ำสุด เริ่มตั้งแต่ 360 ถึง 400 นาโนเมตร และสูงสุดอยู่ระหว่าง 360-830 นาโนเมตร(ICI 1987a) ทั้งนี้ 99 เปอร์เซ็นต์ของรังสีแสงสว่างจะอยู่ในช่วง 400-730 รังสีที่ช่วงคลื่นต่ำกว่า 400 นาโนเมตร เรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลต และยาวกว่า 800 นาโนเมตรเรียกว่า รังสีอินฟราเรด 

รังสีอัลตราไวโอเลต

มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แบ่งออกเป็น 3 ช่วง (IEC 1987) คือ

UV-A: 315...400 ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตมากนัก ความเข้มที่ผิวพื้นไม่ขึ้นกับปริมาณโอโซนในบรรยากาศ

UV-B: 280...315 มีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตมาก ความเข้มที่ผิวพื้นขึ้นกับปริมาณโอโซนในบรรยากาศ ความเข้มขึ้นกับความยาวคลื่น 

UV-C: 100...280 ถูกดูดกลืนโดยชั้นบรรยากาศทั้งหมดไม่พบที่ผิวพื้นโลก

รังสีโลก (Terrestrial radiation)

เป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นยาวที่ปลดปล่อยออกที่ผิวโลก และโดยก๊าซต่างๆ ฝุ่นละออง และเมฆในบรรยากาศ โดยบางส่วนถูกดูดกลืนภายในบรรยากาศ โดยที่อุณหภูมิ 300 เคลวิน (27 องศาเซลเซียส) พลังงาน 99.99 เปอร์เซ็นต์ของรังสีโลกมีช่วงคลื่นยาวระหว่าง 3000 นาโนเมตร และ 99 เปอร์เซ็นต์ยาวกว่า 5000 นาโนเมตรและที่อุณหภูมิต่อกว่านี้สเปคตรัมจะมีช่วงคลื่นที่ยาวกว่านี้

ปริมาณรังสีในทางอุตุนิยมวิทยา

รังสีตรง  (Direct solar radiation) รังสีที่ส่องตรงมาที่ผิวโลก

รังสีกระจาย(Diffuse solar radiation) รังสีที่กระจัดกระจายในท้องฟ้า

รังสีแห่งโลก (Global solar radiation) ผลรวมของรังสีตรงและกระจาย

รังสีรวม (Total Radiation) การรวมกันของรังสีโลกและรังสีดวงอาทิตย์

รังสีสุทธิ (Net Radiation) รังสีสุทธิของรังสีดวงอาทิตย์หรือรังสีสุทธิคลื่นยาวที่มีทิศขึ้นและลงหักล้างกัน

ค่าคงที่สุริยะ (Solar Constant) รังสีดวงอาทิตย์ที่ขอบนอกบรรยากาศที่ระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์เฉลี่ย

เครื่องมือวัดรังสีดวงอาทิตย์ในทางอุตุนิยมวิทยา

 

ชนิดเครื่องมือ

พารามิเตอร์ที่วัด

Viewing angle (steradians)

Absolute pyrheliometer

Direct solar radiation    (เพื่อเป็นมาตรฐาน)

5x10-3 (approx. 2.5°half angle)

pyrheliometer

Direct solar radiation

5x10-3 to 2.5 x10-2

Spectral pyrheliometer

Direct solar radiation in broad spectral bands

5x10-3 to 2.5 x10-2

Sun photometer

Direct solar radiation in narrow spectral bands (500+ 2.5 nm, 368 + 2.5 nm)

1x10-3 to 1 x10-2

(Approx. 2.3° full angle)

Pyranometer

Global Radiation, Sky radiation,

Reflected solar radiation

2p

Spectral Pyranometer

Global Radiation in broadband spectral ranges

2p

Net pyranometer

Net global radiation

4p

Pyrgeometer

Upward long-wave radiation,

Downward long-wave radiation

2p

Pyradiometer

Total Radiation

2p

Net Pyrradiometer

Net total radiation

4p

การตรวจวัดรังสีชนิดพิเศษ

Illuminance meter ใช้ตรวจวัด Daylight  (Direct, Diffuse, Global luminance) ช่วงคลื่น 380-780 นาโนเมตรที่ตามนุษย์มองเห็นได้

การตรวจวัดรังสีอัลตราไวโอเลต

โดยเครื่องมือชนิดต่างๆ แบ่งเป็น 3 ชนิด ได้แก่ชนิด Broadband sensors จะอินทิเกรตทั้งสเปคตรัม UV-A และ UV-B ที่กระทบต่อสุขภาพมนุษย์ ชนิด Narrowband sensors ที่อินทิเกรตเฉพาะส่วนทั้งสเปคตรัม UV-A และ/หรือ UV-B และสเปคโตรมิเตอร์ที่ใช้เกรตติงกระจายพลังงานให้เป็นสเปคตรัม


 

web page hit counter