Ottův slovník naučný/Aktinometrie

Ottův slovník naučný
Aktinometr	Aktinometrie	Aktinomorfní

Údaje o textu
Titulek:	Aktinometrie
Autor:	Josef Pšenička
Zdroj:	Ottův slovník naučný. První díl. Praha: J. Otto, 1888. S. 664–666. Dostupné online.
Licence:	PD old 70

Aktinometrie (řec.) jest měření energie paprsků, nejčastěji paprsků slunečních. Můžeme ji měřiti jejich účinky: osvětlováním, ohříváním nebo chemickou akcí. Děje se to přístrojem, nazvanýmaktinometr (v. t.). Jsou dvojí aktinometry: při jedněch energie záření měří se ohřívací mohutností, při druhých lučebnou činností (aktinismem); světlost měří se fotometry. – Měření jest buď pouze relativní, porovnávají-li se různé intensity záření mezi sebou, nebo absolutní, vyjadřuje-li se množství zářivé energie základními jednotkami pro délku, hmotu a čas (centimetr, gramm, sekunda, po případě minuta). Tak ohřívací moc slunečních paprsků značí se množstvím tepla vyjádřeného kaloriemi, které za jednu minutu (nebo sekundu) kolmo dopadne na plochu 1 cm², při čemž kalorií se vyrozumívá množství tepla, jež stačí k ohřátí 1 gr vody o 1° C. (tak řečená malá kalorie). Soudí se na intensitu záření obyčejně z toho, oč teploměr na slunci ukazuje vyšší teplotu než ve stínu. Aktinometr prvější povstal tedy z teploměru, jehož kulička jest počazena, aby paprsky co možná úplně pohlcovala. Aktinometr Herschelův skládal se ze skleněné nádoby, podobné teploměru, naplněné modrou tekutinou, opatřené libovolnou stupnicí, jejíž stupně byly malé dílky stupňů teploměrných; tato byla ve skříni uvnitř černě natřené a chráněné silnou deskou skleněnou před prouděním vzduchu. Jest to tedy citlivý teploměr, který naznačuje i malé rozdíly teploty. Pozorování děje se tak, že se opětně stanoví teplota na slunci a ve stínu. Určoval jím záření sluneční W. Herschel Kämtz, Forbes a j. Většina pozdějších aktinometrů skládá se ze dvou teploměrů, z nichž prvý má kuličku počazenou, druhý lesklou a hladkou, na př. postříbřenou; onen má udávati teplotu na slunci, tento ve stínu. Teplota na slunci jest ovšem pojem neurčitý, protože závisí nejen na intensitě paprsků slunečních, ale i na mohutnosti pohlcovací tělesa ozářeného pro různé paprsky. Aby se vliv záření okolních předmětův a proudění vzduchu na teploměry zamezil, bývají uzavřeny ve vzduchoprázdných nádobách skleněných. Sklem se totiž propouštějí svítící paprsky sluneční skoro úplně, ale nikoli temné záření okolních předmětů. Takový jest aktinometr Arago-Davyho, který jest na stanicích meteorologických nejvíce rozšířen a slouží ke stálému měření. Přístroje tyto dávají jen výsledky relativní, avšak americký meteorolog Ferrel, upotřebiv zákona Pouilletova o závislosti vyzařování tepla na teplotě jeho a okolí, ukázal, jak lze jejich udajův užiti k absolutnímu měření. Methoda, dle níž se vyšetřování koná, jest tak řečená statická; čeká se podlé ní, až teplota počazeného teploměru ani nestoupá ani neklesá, až tedy tolik tepla zářením slunečním dostává, kolik ho sám vyzařuje. Oba teploměry jsou v jeden přístroj spojeny na způsob differenciálního teploměru v aktinometru Franklandově, který se skládá ze dvou koulí vzduchem naplněných, spojených rourou, v níž sloupek rtuti slouží za index; jedna koule jest opět počazena a zatavena do větší duté, skleněné baňky, z níž vzduch vyčerpán, druhá jest chráněna před zářením polokoulí zinkovou, jež natřena bělobou zinkovou. Absolutní měření provedl poprvé Pouillet roku 1837 (Mémoire sur la chaleur solaire 1838) aktinometrem, který nazval přímým pyrheliometrem. Podstatnou jeho částí jest válcová nádoba ze stříbrného plechu, v průměru 1 dm, vysoká asi 14–15 mm, která obsahuje na 100 gr vody; přední strana paprskům vystavená jest pokryta sazemi, zadní stěnou vchází skrze zátku teploměr, jehož kulička jest ve vodě a rourka v ose delšího užšího válce, na jehož druhém konci jest deska kruhová téhož průměru jako válcová nádoba. Stroj se staví tak, aby paprsky dopadaly kolmo na počazenou plochu, což se pozná po tom, že stín stříbrné nádoby pokrývá právě kruhovou desku. Pohlcenými paprsky se voda ohřívá, což se pozná na teploměru, z čehož se určí množství tepla na desku dopadšího takto: Je-li P cm² plocha, na kterou dopadají paprsky, Q gr váha vody, a ohřeje-li se o t stupňů za 5 minut, obdržela Qt kalorií, tedy dopadlo na 1 cm² za 1 min. ${\frac {Qt}{5.P}}$ kalorií. Ovšem že nutno určiti též množství tepla, jež slouží k ohřátí nádoby samé, což se udává tak řečenou její vodní hodnotou, t. j. váhou vody, která by totéž množství tepla k ohřátí o 1° C. potřebovala, jako nádoba; vypočte se tedy, násobí-li se váha její tepelnou kapacitou. Teplo, jež sloužilo k ohřátí nádoby, připočte se k teplu, jímž se voda ohřála. Rovněž stanoví se množství tepla, jež stroj sám vyzařováním a prouděním vzduchu ztratil na okolí, a to takto: Když voda má teplotu okolního vzduchu, postaví se přístroj do stínu tak, aby z počazené plochy paprsky mohly volně vyzařovati do světového prostoru, a pozoruje se po pět minut vychlazování; pět následujících minut dá se paprskům dopadati kolmo na počazenou plochu, při čemž se vodou stále míchá a pozoruje se zvýšení teploty; na to se dá do první polohy a pozoruje se opět po pět minut, jak sáláním do světového prostoru chladne: je-li t1 počet stupňů, o které teplota se zvýšila na slunci, t2 a t3 počet stupňův, oč se stroj vyzařováním ochladil, ohřál by se slunečním zářením o $t=t_{1}+{\frac {t_{2}+t_{3}}{2}}$ stupňů, což třeba do hořejšího výrazu dosaditi. Aby teplota vody všude byla stejná, stále se promíchává. Secchiův aktinometr, který se podobá Waterstonovu a Soretovu, skládá se ze dvou koncentrických sletovaných válců, jejichž dutina jest vodou neb olejem určité teploty naplněna, a ze dvou teploměrů, z nichž jeden sazemi pokryt jde až k ose válců do dutiny vnitřního a ukazuje teplotu na slunci tím, že naň dopadají paprsky otvorem ve stinítku, a druhý do dutiny mezi oběma válci a ukazuje teplotu okolí. Celý přístroj jest zařízen tak, aby mohl sledovati pohyb slunce. Dopadají-li naň paprsky sluneční kolmo, roste rozdíl obou teploměrův, až se ustálí. U Violleova aktinometru (1875) jest počazený teploměr uvnitř dvojité, duté koule skleněné, která se vodou, proudící skrze dutinu mezi oběma koulemi udržuje na stálé teplotě; druhý teploměr udává teplotu této vody. Z předu jest deska, která může míti různě veliké otvory pro vpouštění paprsků. Malá deska zachycuje stín kuličky teploměru počazeného, aby se poznalo, zdali paprsky kolmo na ni dopadají. I zde se užívá statické methody, dle které se pozoruje teploměr, až se stav jeho ustálí. – V Hirnově aktinometru (actinomètre totaliseur absolu) měří se ohřívací moc paprsků množstvím kapaliny, vypařené v měděné válcové nádobě, pokryté sazemi, která se postaví tak, že osa její jest rovnoběžna s osou zemskou; tudíž paprsky sluneční dopadají na ni po celý den v témž úhlu; na obou koncích jsou kuželité nástavky; z hořejšího vychází roura spirálově zatočená, která se dá do stínu a má teplotu vzduchu. Válec jest částečně naplněn sírouhlíkem, který se teplem slunečním vypařuje a v hadici kondensuje. – Thermoelektrického sloupu, spojeného s galvanometrem, užili k sestrojení aktinometru O. Frölich, Crova a j. Poslední ho upravil v registrující aktinometr neboli aktinograf, který stále zaznamenává záření sluneční. Jeho článek thermoelektrický u novějších strojů skládá se z tyčinky železné a z nového stříbra, 0,2 mm tlusté a 10 mm dlouhé; celá váha obnáší 0,125 gr. Nachází se ve válci cínovém, jehož osa se vždy staví proti slunci strojem hodinovým, aby paprsky dopadaly kolmo na místo spájecí Registrování pohybu magnetky galvanometru děje se fotograficky. Křivka aktinometrická vytvořuje se na proužku papíru gelatinového. na němž jest bromid stříbrnatý; proužek posouvá se strojem hodinovým. Jest od r. 1885 v činnosti na hospodářské škole v Montpellieru. Obdrží se křivky velmi charakteristické; četné záhyby jejich dokazují stálé kolísání intensity slunečního záření. Současná absolutní měření s pyrheliometrem umožňují převádění záznamů tohoto zaznamenávacího aktinometru na míru absolutní. Vlastnosti kovů, že ohříváním se mění jejich elektrická vodivost, upotřebil k sestavení aktinometru S. P. Langley (1880), jehož stroj, nazvaný bolometr, citlivostí a přesností daleko předčí všecky předešlé. Jsou v něm dvě větve pro elektrický proud, spojené můstkem Wheatstoneovým, co možná stejně dlouhé, z drátů železných neb platinových; jedna jest zastřena, druhá přístupna paprskům slunečním; ohřejí-li se dráty, zmenší se jejich vodivost elektrická, proud elektrický se seslabuje a rovnováha na můstku Wheatstoneově se poruší. Jehla galvanometru s ním spojeného se vychýlí, a tato výchylka jest měrou intensity tepelného záření. Tato veličina jest též závislá na síle původního proudu a může se dle toho libovolně zaříditi a tím citlivost stroje regulovati. Vlastní bolometr skládá se ze dvou ebonitových desek (30 mm v průměru), opatřených uprostřed obdélníkovým otvorem 8 mm širokým; zde v ryhách napjaty jsou drátky železné (14–15). Bolometr nachází se v rouře, aby chráněn byl před prouděním vzduchu. – Morize (1884) užil vlastnosti selenu, že se ozařováním zmenšuje jeho vodivost, k sestrojení relativního aktinometru. Týž skládá se z válce, na němž jest 38 proužků měděných, oddělených tolikéž slídovými deskami poněkud menšího průměru, tak že zbývají prázdné prostory, které se vyplní selenem. Na jedné straně spojí se sudé, na druhé liché, měděné proužky, tak že proud má velké plochy pro průchod selenem a proto jest odpor malý. Válec jest isolován a ve vzduchoprázdné nádobě skleněné, která zadržuje temné paprsky z okolních předmětů, tak umístěn, že jeho osa jest rovnoběžna s osou zemskou. Do spojovacího oblouku vloží se stálý zdroj proudu elektrického (Clamondova batterie). Registrující aktinometry mimo Crovu sestrojili též Balfour Stewart, bratří Richardové v Paříži. K aktinometrům, kterými se měří chemická činnost paprsku, náleží aktinometr Ed. Bequerela, pak stroj od Roscoea a Bunsena, H. C. Vogela. – K aktinometrům lze přičísti autografy jasnosti sluneční, kterými se doba záření znamená beze skutečného měření intensity. Nejrozšířenější jest Campbellův, zdokonalený od Stokesa, sestávající z koule, kterou se paprsky soustřeďují a na válcové ploše z lepenky vypalují křivku. Jiný jest M'Leodův a Jordanův, které fotografickým způsobem registrují dobu záření slunečního.

Obrácenou úlohou aktinometru jest stanoviti intensitu nočního vyzařování z volného povrchu předmětův a následkem toho jejich chladnutí. Klimatologicky měří se intensita nočního vyzařování teploměrem minimálním, jenž se zavěsí nad samým trávníkem, anebo teploměrem položeným na zemi a jen nepatrně prstí pokrytým. Témuž účelu sloužil jiný aktinometr Pouilletův, jenž ho též používal k stanovení teploty, kterou by teploměr měl následkem záření světového prostoru a ovzduší. Skládal se z nádoby válcové, nahoře otevřené, dole zavřené, v níž jsou nad sebou čtyři kruhy vyplněné labutím peřím; uprostřed hořejší vrstvy peří jest kulička teploměru vodorovně položeného; přístroj se za jasné noci vystaví záření a teploměr jeho se pozoruje hodinu od hodiny a porovnává se s teploměrem zavěšeným asi půl metru nad povrchem zemským, který udává teplotu vzduchu. Způsobem tím určil Pouillet teplotu světového prostoru na –142° C., Fröhlich na –130°, kdežto Fourrier dodělal se výsledku pouze –60°, což rozhodně příliš málo, protože na povrchu zemském byly pozorovány teploty nižší (–62° v Jakutsku, –68° ve Verchojansku ve vých. Sibiři). Vedlé množství tepla slunečního záření snažili se badatelé z aktinometrických pozorování stanoviti též teplotu slunce, avšak výsledky jsou velmi po. chybné pro nejistotu zákona o vyzařování při teplotách velmi vysokých. Podlé Newtona jest množství tepla vyzářeného za daných okolností z tělesa úměrno rozdílu teploty jeho a okolí, a na základě tohoto zákona určovali Newton, který obdržel pro teplotu slunce 1,699.000° C., Ericsson (2,726.700° C.), Secchi (3,887.075° C.), Waterston (až 10 mil.). Novější vyšetřování, zejména Dulongovo a Petitovo, ukázala, že zákon Newtonův platí jen v úzkých mezích; z pokusů těchto učenců odvodil Pouillet jiný zákon, dle kterého se přišlo však k výsledkům příliš malým; Pouillet shledal 1460° 1760°, Vicaire 1398°, Violle 1500°. Rosetti v Padově shledal jiný zákon o vyzařování, dle něhož určil teplotu slunce na 10.000° C., a vezme-li se v úvahu i pohlcování v atmosféře slunečné, až 20.000° C. Mimochodem podotýkáme, že Zöllner na základě mechanické theorie tepla nalezl ze spektrálně analytických vyšetřování 13.000° a ve hloubce nejméně 25.000° C., Crova ze spektr. fotometrických pozorování obdržel 9000° C. – A. zabývá se též měřením záření jiných těles nebeských, jako měsíce (Mädler, lord Rosse), celého hvězdnatého nebe: tak stanovil Pouillet, že množství tepla, jež země od hvězdnatého nebe obdrží, obnáší 5/6 tepla, jehož se jí dostává od slunce. Ne všecko teplo sluncem a hvězdnatým nebem na zemi vyzařované dopadne až na povrch zemský; značná čásť 25–30% jest ovzduším pohlcena, jak dokazují aktinometrická měření v různých výškách nad hladinou mořskou konaná, zejména od Viollea a Langleye. Podrobněji o vlivu atmosféry na sluneční záření viz atmosférická absorpce. Pka.