دستگاه ساده که نورخورشید را اندازه می گیرد

برترین ها: این گوی کریستالی واقع در خارج اداره هواشناسی فرودگاه داروین در داروین استرالیا قرار دارد، برای پیشگویی نیست، اما اطلاعات ارزشمندی درباره گذشته می دهد. این فناوری قدیمی که آفتاب‌نگار کمپل استوکس نام دارد، یکی از ساده ترین دستگاه های هواشناسی است که هنوز هم استفاده می شود.

این دستگاه شدت تابش نورآفتاب را در هر روز اندازه می گیرد همانطور که دماسنج دما را یا بارومتر فشار هوا را اندازه می گیرد. دستگاه از یک گوی شیشه ای جامد، که معمولا 10 سانتیمتر قطر دارد تشکیل شده که پرتوهای خورشید را روی یک نقطه روی کاغذ کالیبره شده متمرکز می کند، و منجر به سوختن آن می شود. همانطور که خورشید در آسمان می درخشد، تصویر داغ مسیر خورشید یک مسیر سوزان روی کاغذ ایجاد می کند. شدت و موقعیت سوختگی، زمان و قدرت تابش آفتاب را مشخص می کند.

آفتاب نگار نه توسط یک دانشمندی بلکه توسط نویسنده و محقق مشهور اسکاتلندی، جان فرانسیس کمپل، در سال 1853 اختراع شده است. در آن زمان گوی های شیشه ای شفاف که به عنوان وزنه ای برای نگه داشتن کاغذ استفاده می شد، وقتی کنار پنجره قرار می گرفتند حفره های سوخته مانند جای سیگار روی سطح میز و یا کاغذ ایجاد می کردند. احتراق غیرمنتظره مشابه در نزدیکی لیوان های آب، بطری، پنجره یا کاسه شیشه ای ماهی قرمز اتفاق می افتاد. اگرچه این رفتار شیشه خیلی از مردم را متعجب می کرد، استفاده از آینه ها و لنزها برای متمرکز کردن پرتوهای خورشید از زمان یونان باستان انجام می شده است. در زمان محاصره سیراکوس در قرن دوم پیش از میلاد، ارشمیدس کشتی های دشمن را با تاباندن اشعه های خورشید با استفاده از یک آینه سهموی آتش زد.

جان فرانسیس کمپل تصمیم گرفت با الهام از این موضوع دستگاهی بسازد که شدت تابش خورشید را در طول دوره یک روز ثبت کند. او نتوانست یک گوی شیشه ای به دست بیاورد، بنابراین یک کره زمین شیشه ای توخالی را با آب پر کرد و آن را به یک لنز تبدیل کرد. او گوی را چند اینچ بالاتر از یک کاسه چوبی قرار داد بنابراین پرتوهای متمرکز شده به چوب برخورد می کردند و همانطور که خورشید در آسمان حرکت می کرد پرتوها یک مسیر سوخته روی چوب به جا می گذاشتند. زمانی که ابرها جلوی خورشید را می گرفتند، خط می شکست. طول شکستگی نشان می داد چه مدت خورشید پشت ابر بوده است و محل شکستگی روی چوب نشان می داد چه زمانی از روز بوده است و هرچه سوختگی عمیق تر بود شدت تابش هم بیشتر بود.

دستگاه کمپبل آنقدر ساده و کاربردی بود که به سرعت توسط هواشناسان به تصویب رسید. در سال 1879 فیزیکدان ایرلندی قاب چوبی را با فلز جایگزین کرد و کارت های کاغذی را به آن اضافه کرد تا سوختگی را ثبت و ضبط کند. دستگاه آفتاب‌نگار کمپبل قرن هاست که بدون تغییر باقی مانده است. بیش از یک قرن است که این دستگاه ابزار استانداردی برای ضبط تابش آفتاب در بسیاری از بخش های جهان به شمار می رود که آن را منبع خوبی برای داده های بلندمدت و قابل اعتماد می کند.

بسیاری از کارت های سوخته قدیمی اکنون توسط محققان برای مطالعه و مقایسه میزان تابش آفتاب رسیده به زمین و حتی نوع ابر و ضخامت آن ها در گذشته مورد بررسی قرار می گیرد. اگرچه این ابزار قدیمی اکنون با سنسورهای دیجیتالی جایگزین شده اما هنوز هم می توانید در بسیاری از اداره های هواشناسی و رصدخانه های سراسر جهان آن ها را پیدا کنید.