Energia slnečného
žiarenia sa podiela na všetkých procesoch prebiehajúcich na Zemi i v atmosfére
Zeme. Z toho pramení aj záujem o jej meranie pre najrôznejšie odbory ľudskej
činnosti. Najväčší záujem je o intenzitu jednotlivých zložiek radiačnej
bilancie, nakoľko umožňujú skúmať energetické pomery zemského povrchu a
atmosféry, ďalej tepelnú bilanciu Zeme a výpar.
Rozsiahle spektrum
možností je vo využití radiačných meraní ako podkladov pri tvorbe a ochrane
životného prostredia. Napríklad na základe súčasných meraní intenzít žiarenia
v oblasti silne znečistenej exhalátmi a mimo takýchto oblastí možno posúdiť
množstvo exhalátov, a to plynných aj pevných. Hlavne merania v jednotlivých
spektrálnych oblastiach žiarenia by najviac pomohli analyzovať aj zloženie
exhalátov. Radiačné merania je vhodné využiť aj pri sledovaní fotooxidačných
procesov, v dôsledku ktorých dochádza k premene
niektorých zložiek plynných exhalátov na často ešte škodlivejšie formy.
Hodnoty radiačnej bilancie sa využívajú na predpoveď stability ovzdušia
pre riadené vypúšťanie škodlivých látok do ovzdušia. Na pozaďových staniciach
čistoty ovzdušia WMO doporučuje merať bilanciu žiarenia.
Slnečné žiarenie
je tiež zdrojom tepelnej energie a ultrafialového žiarenia a je hlavným
činitelom pri fotosyntéze. V ostatných rokoch rastie záujem laickej i odbornej
verejnosti o hodnoty ultrafialového žiarenia a hrúbku ozónovej vrstvy,
chrániacej ľudský organizmus pred ultrafialovým
žiarením.
Taktiež celý
rad technických odborov (urbanistika, vodohospodárstvo, rôzne chemické
odvetvia) využívajú radiačné merania.
2. HISTÓRIA RADIAČNÝCH MERANÍ
V roku 1853 J.
F. Campbell navrhol na meranie trvania slnečného svitu heliograf, založený
na princípe prepaľovania papierovej pásky slnečnými lúčmi, sústredenými
spojnou šošovkou. O niekoľko rokov neskôr Georg G. Stokes tento prístroj
upravil, a tým položil základ meraniu slnečného žiarenia.
Počiatok meraní
slnečného žiarenia na Slovensku sa datuje k roku 1900, kedy bol v Hurbanove
inštalovaný Campbell-Stockesov heliograf a začalo sa aj u nás s meraním
slnečného svitu.
Koncom 19. storočia
sa tiež konali prvé merania intenzity priameho slnečného žiarenia, za priaznivých
poveternostných podmienok. Kontinuálne meranie slnečného (globálneho) žiarenia
sa začali na Slovensku v roku 1939 v Hurbanove. Postupne sa rozširoval
počet meraných zložiek radiačnej bilancie a v roku 1957 sa HMÚ aktívne
zapojilo do výskumného programu Medzinárodného geofyzikálneho roka a do
medzinárodnej geofyzikálnej spolupráce. Tým sa vytvoril predpoklad pre
ďalší rozvoj meraní slnečnej radiácie na Slovensku. Postupne pribúdali
nové merané zložky slnečného žiarenia a zlepšovalo sa prístrojové vybavenie
na jednotlivých pozorovacích miestach.
Údaje sú ďalej
poskytované na základe požiadaviek pre riešenie rôznych hospodárských,
technických a výskumných úloh.
3. PREHĽAD SPRACOVANÝCH ÚDAJOV
V archíve SHMÚ
sú zoskupené celé rady radiačných meraní pričom mnohé z nich sú uložené
na rôznych médiách ústavného počítača. V databanke údajov sú v súčasnosti
zaznamenané merania klimatologických prvkov od roku 1961 a radiačných prvkov
od roku 1981 doteraz.
Najdlhší pozorovací
rad radiačných prvkov na Slovensku je v Hurbanove, a to:
- slnečný svit od r. 1901 (uložené na
disketových jednotkách)
- globálne žiarenie od r. 1939 uložené
v archíve ústavu a od r. 1981 v databanke)
Slnečný svit a oblačnosť boli spracované
v tomto rozsahu:
- Hurbanovo 1901 - 1970, 1951 - 1980, 1961 - 1990
- Lomnický štít 1941 - 1944, 1947 - 1972, 1951 - 1980, 1961 - 1990
- spolu 44 staníc SR 1961 - 1972 (aj mapové spracovanie)
- a 33 staníc 1961 - 1990
Globálne žiarenie na základe nameraných
údajov:
- Bratislava, Koliba 1958 - 1975, 1971 - 1980, 1981 -1990
- Hurbanovo 1958 - 1975, 1981 - 1990
- Štrbské Pleso 1964 - 1975, 1971 - 1980, 1981 - 1990
- Lomnický štít 1941 - 1944, 1958 - 1975, 1971 - 1980
Radiačná bilancia:
- Bratislava, Koliba 1971 - 1976
- Jaslovské Bohunice 1969 - 1977
Difúzne žiarenie:
- Bratislava, Koliba 1966 - 1970, 1971 - 1980, 1981 - 1990
Žiarenie na severnú, zvislú stenu:
- Bratislava, Koliba 1975 - 1977
Cirkumglobálne žiarenie:
- Bratislava, Koliba 1958 - 1972
- Štrbské Pleso 1963 - 1966
Doteraz najnovšie
publikované spracovanie priestorového rozloženia globálného žiarenia na
území SR je uverejnené v Zborníku prác SHMÚ 33/I., II., ktorý obsahuje
mapy priemerných súm globálneho žiarenia v kWhm-2
za ročné obdobia a za vegetačné obdobie spracované za roky 1951 - 1980.
V súčasnosti sa pod
správou SHMÚ meria slnečné žiarenie na 21 staniciach. Päť staníc tvorí
základnú sieť radiačných staníc (Bratislava - Koliba, Hurbanovo, Banská
Bystrica, Štrbské Pleso, Milhostov). Na všetkých staniciach sa meria globálne
žiarenie, na 3 (Bratislava, Štrbské Pleso, Milhostov) aj difúzne žiarenie,
v Bratislave, Hurbanove a Milhostove tiež fotosynteticky aktívne žiarenie.
Meranie je unifikované, a teda v celej radiačnej staničnej sieti sa globálne
a difúzne žiarenie meria solarimetrami firmy Kipp-Zonen, pričom registrácia
údajov je zabezpečená jednak automatickými radiačnými stanicami IS-32 (autor
Dr. Bjel) na magnetofónove kazety a ako záložné prístroje sa používajú
zapisovače Vareg (fy Metra). Od 1.1.1997 pribudlo v Bratislave meranie
biologicky aktívneho ultrafialového žiarenia pomocou Robertson-Bergeroveho
UV biometra.
Kontinuálne merania celkového atmosferického
ozónu nad územím Slovenska sa vykonávajú v
Gánovciach. Okrem týchto meraní sa na tejto stanici pravidelne monitoruje
aj intenzita ultra-fialového žiarenia (290 - 325 nm).
Stanica Poprad
- Gánovce je súčasťou globálneho ozónového pozorovacieho systému (GOOS).
Namerané výsledky sa mesačne zasielajú do Svetového centra ozónových dát
(WODC) v Toronte.
Informácie o
stave ozónovej vrstvy a o intenzite škodlivého slnečného ultrafialového
žiarenia je poskytované denne obyvateľstvu prostredníctvom TA SR.
Frekvencia merania:
1. v základnej radiačnej sieti
- kontinuálne meranie intenzity globálného,
difúzného a fotosynteticky aktívného žiarenia integrátormi s hodinovým
záznamom v celej hodine stredného miestného
času,
- na jednej stanici hodinové údaje UV-B
žiarenia (biologicky aktívne spektrum - erytema),
2. meranie pri JE automatickými stanicami
- scanovanie intenzít žiarenia s intervalom
10 s a hodinovým záznamom,
3. mimo unifikovanú sieť (Gánovce)
- kontinuálne meranie pomocou registračného
prístroja na papierovú pásku, v Gánovciach aj meranie celkového ozónu
a UV-B žiarenia kontinuálne pri priamom žiarení, resp. pri rozptýlenom
žiarení,
4. automatické stanice - meranie globálneho,
na dvoch staniciach aj ultrafialového žiarenia každých 10 s, s 1 min resp.
hodinovým záznamom.
Namerané hodnoty
globálného žiarenia z 3 staníc sa ročne zasielajú do Svetového radiačného
centra dát (WRDC) v St. Peterburgu.
V databanke SHMÚ
sa nachádzajú údaje globálneho a difúzneho žiarenia od roku 1981, pričom
sa pripravuje spätné dopĺňanie týchto údajov. Toto doplnenie predstavuje
nahrávanie hodinových súm globálneho žiarenia od roku 1965 z Bratislavy
a zo Štrbského Plesa, za obdobie 1961 - 1975 z Hurbanova a z Bratislavy
bude doplnené aj difúzne žiarenie od roku 1965. Denné sumy globálneho žiarenia
budú dohraté už od roku 1957 z Bratislavy a od roku 1939 z Hurbanova. Údaje
pred rokom 1981 sú zatiaľ k dispozícii v archíve ústavu na papierových
výkazoch (hodinové sumy žiarenia), alebo na registračných páskach kontinuálny
záznam meraní.
4. NAJDLHŠÍ RAD RADIAČNÝCH MERANÍ
I keď meranie
slnečného svitu siaha do 19. storočia, v tomto príspevku sú spracované
iba údaje z tohto storočia, nakoľko až od roku 1900 je slnkomer umiestnený
stále na tom istom mieste - na streche veže meteorologického observatória
(h=cca 137 m).
Pri skúmaní a
porovnávaní vyhodnotení registrácie slnečného svitu za obdobie 1901 - 1995
bolo zistené, že v prvých dvoch desaťročiach tohto storočia neboli ranné
a večerné hodnoty (pri malých výškach Slnka) zaznamenané. V tomto období
boli ešte používané iné registračné pásky (menej citlivé). Zmeny registračných
pások boli za sledované obdobie vykonané viackrát.
V práci sú spracované
namerané ročné sumy slnečného svitu v Hurbanove. Tieto údaje boli porovnané
s údajmi okolitých staníc (Horecká, 1990).
V príspevku sa
uvádza korelácia s meraniami vo Viedni, nakoľko z tejto stanice bol k dispozícii
homogenizovaný rad za obdobie 1939 až 1990. Výsledky porovnania sú znázornené
na obr. č. 1.
Za uvedené obdobie
je možné vidieť dobrú zhodu v ročných sumách slnečného svitu medzi stanicami
Hurbanovo a Viedeň. Minimum bolo v Hurbanove dosiahnuté v roku 1978, a
to 1664 h. Absolútne minimum 1470 h sa v tomto tisícročí nameralo v roku
1915 a absolútne maximum 2485 h v roku 1946 (obr. .č. 2) - Horecká
a Reichrt, 1981.
Obr. č. 1 Trvanie slnečného svitu v Hurbanove (HU) a vo Viedni (VI)
Na obr. č. 2 je evidentná 80-ročná perioda v dlhodobom chode ročných súm slnečného svitu, čo je pravdepodobne vyvolané cca 80-ročnou zmenou priemernej mohutnosti slnečných škvŕn.
Podobne možno prezentovať výsledky spracovania globálneho žiarenia v Hurbanove, ktoré taktiež za obdobie 1939 - 1995 vykazuje klesajúcu tendenciu (obr. č. 3).
Obr. č. 3 Ročné sumy globálneho žiarenia
v Hurbanove
Grafické vyjadrenie chodu slnečného svitu ukazuje na koreláciu trvania slnečného svitu a slnečného žiarenia so slnečnou aktivitou. Využitie tejto korelácie môže byť nápomocné pri prognóze dlhodobých trendov niektorých prvkov radiačnej bilancie.
5. MERANIE SLNEČNÉHO ŽIARENIA DŇA 11. AUGUSTA 1999
11.august 1999
bude dlho zapísaný v mnohých análoch novodobých dejín ľudstva aj v mysliach
jednotlivcov. V tento teň bola Európa svedkom úžasného divadla. Tieň mesiaca
prekryl na 2 minúty Slnko a takmer
na poludnie nastala noc. Čiastočné zatmenie bolo pozorovateľné aj na Slovensku.
Zaznamenali to aj naše meracie zariadenia v sieti radiačných staníc.
Ani pracovníci
Národného radiačného centra pri SHMÚ nemohli byť mimo tohto diania, a tak
využili možnosť zaznamenať priebeh priameho slnečného žiarenia novým testovaným
snímačom na meranie priameho žiarenia a slnečného svitu SUN-2. V Bratislave
sa robili merania jednak na meteorologickom observatóriu a súčasne na meracej
plošine kalibračného radiačného pracoviska.
Záznam z automatickej
stanice je bodový (po minúte), z integrátora dostávame hodinové integrované
sumy a z registračného prístroja kontinuálny záznam. Výsledky z týchto
meraní, zaznamenané registračným prístrojom Vareg sú uvedené v tomto zborníku
v príspevku Dr. Bochníčka.
Zatmenie Slnka
sa samozrejme prejavilo taktiež v hodinových integrovaných sumách globálneho
a difúzneho žiarenia. Výsledky sú znázornené v grafickej podobe (obr. č.
4 a č. 5).
Nakoľko tesne
pred začiatkom zatmenia sa hlavne v Bratislave obloha vyjasnila, je možné
tento jav sledovať na grafických znázorneniach oboch druhov žiarenia na
všetkých staniciach, avšak smerom na východ s istým časovým posunom.
Pri porovnaní
obr. č. 4 a 5 vidieť, že na rozptýlenom (difúznom) žiarení sa zatmenie
prejavilo výraznejšie ako na globálnom žiarení.
6. ZÁVER
Úlohou tohto príspevku
bolo najmä oboznámiť odbornú astronomickú obec s meraniami slnečného žiarenia
a aktivitami v tejto oblasti v rámci SHMÚ. Nakoľko pracoviská na Astronomickom
a
Meteorologickom
observatóriu v Hurbanove mali dlhý čas spoločnú históriu, snažili sme sa
doplniť prvú časť mozaiky aj o časť meteorologickú.
Predložené výsledky
by mohli byť podnetom k obnoveniu užšej spolupráce pri výskume v týchto
príbuzných a blízkych vedeckých oboroch.
LITERATÚRA
Horecká V.: "Trend of Sunshine in Slovakia", In: Climatic Change in
the Historical and the Instrumental Periods, Brno
1990, ed. R. Brázdil, Masarykova Univerzita
- Brno, 246
Horecka V., Reichrt J., 1981, "Precipitation and sunshine duration
in Hurbanovo in period 1901 - 1980", In: Relations
between sun radiation and atmospherical processes,
Hradec Králové, p. 209-210.