Παρασκευή, 5 Μαΐου 2017

Ένα όργανο καταγραφής της ηλιοφάνειας


Πριν από τους υπολογιστές, οι επιστήμονες που ήθελαν να καταγράψουν την ποσότητα της ηλιοφάνειας σε ένα συγκεκριμένο μέρος έπρεπε να είναι εφευρετικοί.

Έτσι, επινοήθηκαν πολλές συσκευές καταγραφής της ηλιοφάνειας, αλλά η πιο δημοφιλής -και μάλιστα πολύ γρήγορα- ήταν ο καταγραφέας Campbell-Stokes. Στην πραγματικότητα, αρκετοί είναι αυτοί που τον χρησιμοποιούν μέχρι και σήμερα.




Το όργανο μοιάζει σαν μια κρυστάλλινη σφαίρα από κάποια ταινία του Χάρι Πότερ. Ωστόσο, οι ρίζες του είναι σε μεγάλο βαθμό από αυτόν τον κόσμο.

Εφευρέθηκε το 1853 από τον Σκωτσέζο Γαελικό μελετητή Iain Òg Ìle, γνωστό στα αγγλικά ως John Francis Campbell (Τζον Φράνσις Κάμπελλ), ο οποίος εκείνη την εποχή ήταν ο γραμματέας της Επιτροπής Φάρων. Το 1879 προσαρμόστηκε και βελτιώθηκε από τον σερ George Gabriel Stokes (Τζορτζ Γκάμπριελ Στόουκς), έναν φυσικό και μαθηματικό με βάση το πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, γνωστός για τη δουλειά του στην υγρή δυναμική, τη μαθηματική φυσική και, κυρίως, την οπτική.

Το αρχικό όργανο που πλέον βρίσκεται στο Μουσείο Επιστημών στο Λονδίνο - φωτογραφία

Η ιδέα του Κάμπελλ ήταν απλή, αλλά λαμπρή. Μια γυάλινη σφαίρα θα τοποθετούνταν σε ένα ξύλινο κύπελλο και, καθώς η γη γυρίζει, ο ήλιος θα αφήνει ένα ίχνος στο κύπελλο. Το όργανο δούλεψε και μέτρησε το ποσό της ηλιοφάνειας σε μια μέρα, με μια σχετική ακρίβεια. Το μειονέκτημά του όμως ήταν ο αριθμός των κυπέλλων που θα έπρεπε να χρησιμοποιηθούν για τη συλλογή σημαντικών δεδομένων -για παράδειγμα, ενός έτους.


Η ιδιοφυΐα αυτής της απλής ιδέας εξελίχθηκε περαιτέρω. Ο Stokes βελτίωσε το σχέδιο. Αντί να βάλει τη σφαίρα μέσα σε ένα κύπελλο, δημιούργησε ένα μεταλλικό περίβλημα που κρατούσε τη σφαίρα άκαμπτη. Τώρα υπήρχαν δύο κύρια μέρη -η γυάλινη σφαίρα και μια στρογγυλεμένη μεταλλική πλάκα τοποθετημένη πίσω από τη σφαίρα. Στη συνέχεια, ένα κομμάτι βαθμονομημένου θερμικώς ευαίσθητου χαρτιού εγγραφής στερεώθηκε στον καμπύλο συγκρατητήρα πίσω από την σφαίρα. Η αναβάθμιση ήταν εξαιρετικά επιτυχημένη και ο καταγραφέας Campbell-Stokes είναι παγκοσμίως το πιο χρησιμοποιημένο όργανο μέτρησης της ηλιοφάνειας, ή ηλιογράφος.

Ίσως έχετε καταλάβει ήδη πώς λειτουργεί το όργανο. Οι ώρες έντονης ηλιοφάνειας καταγράφονται από τις ακτίνες του ήλιου που διαπερνούν τη σφαίρα, οι οποίες εστιάζονται και δημιουργούν μια τρύπα στην κάρτα που βρίσκεται πίσω από την σφαίρα. Η κάρτα είναι βαθμονομημένη έτσι ώστε να μετράει τις ώρες και τα λεπτά της ημέρας. Την αυγή και το σούρουπο όμως, ο ήλιος αφήνει συνήθως ένα σημάδι και όχι ένα κανονικό κάψιμο και έτσι δεν διαβάζονται εύκολα οι ενδείξεις εκείνες τις ώρες της ημέρας.


Αν ο ήλιος λάμπει όλη την ημέρα, θα υπάρχει μια αδιάσπαστη γραμμή. Αν υπάρχουν ηλιόλουστες φάσεις που τις ακολουθούν συννεφιά τότε θα υπήρχε μια σειρά από μικροσκοπικές κουκίδες και κοντές γραμμές που θα δείχνουν πότε ο ήλιος λάμπει και πότε είναι κρυμμένος.

Ο καταγραφέας Campbell-Stokes υπάρχει σε διάφορα μεγέθη -μερικές αρκετά μεγάλα- αλλά συνήθως η σφαίρα έχει διάμετρο περίπου 4 ίντσες. Καθώς ο ήλιος κινείται καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου, η σφαίρα μένει σταθερή και αλλάζουν οι κάρτες.


Το μεσημέρι τοποθετείται στο κέντρο κάθε κάρτας και διαβάζεται συνήθως σε δέκατα. Το σύνολο του εξοπλισμού πρέπει να είναι στραμμένο προς τα νότια, ώστε να καταγράφεται η μέγιστη ποσότητα ηλιακού φωτός -στο νότιο ημισφαίριο, βόρεια. Δεν πρέπει να το σκιάζει τίποτα καθώς μια σκιά θα αναιρούσε τα αποτελέσματα.

Από τότε που ξεκίνησε η εξερεύνηση των πολικών περιοχών έχει υπάρξει περαιτέρω τροποποίηση. Αντί για μια σφαίρα, υπάρχουν δύο (φωτογραφία κάτω). Μια δεύτερη, που κοιτάζει προς τον βορρά, λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι ο ήλιος παραμένει στον ουρανό για 24 ώρες την ημέρα.


Ο καταγραφέας Campbell-Stokes είναι απίστευτα εύκολος στη χρήση. Επιπλέον, είναι μια πραγματικά παγκόσμια συσκευή, μιας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί οπουδήποτε στον κόσμο. Επίσης, ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι δεν έχει κανένα κινούμενο κομμάτι. Πρόκειται για ένα από τα ελάχιστα κομμάτια επιστημονικού εξοπλισμού που χρειάζεται κάποια ελάχιστη συντήρηση.

Όποιος ενδιαφέρεται να αγοράσει τον δικό του καταγραφέα -ναι, γίνεται και αυτό- θα χρειαστεί απλά... περίπου 2.000 δολάρια.

από: kuriositas

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου