Гелиограф может работать как самописец потому, что движется сам вместе с вращающейся Землей, подставляя Солнцу для прожога то одну точку своей ленты, то другую. Сравнимы с ними только солнечные часы ‑ практически тот же прибор, только не самопишущий.
Облака ‑ один из самых сложных для наблюдения метеорологических элементов, поэтому приборов нет. Нужно на глаз определить степень покрытия небосвода облаками (10% ‑ 1 балл облачности, 30% ‑ 3 балла, весь небосвод покрыт облаками ‑ 10 баллов), род и вид облаков, хотя бы приблизительно ‑ их высоту. Правда, есть метеостанции, запускающие в каждый срок наблюдений шар-пилот, скорость подъема которого известна; скрылся шар в облаках через столько-то секунд ‑ и известна высота. Но, во-первых, далеко не все станции запускают такие шары, во-вторых, шар может проскочить между кучевыми облаками, и, в-третьих ‑ и это самое главное ‑ удачей считается именно последний случай, потому что шар-пилот нужен в первую очередь для определения не высоты облаков, а направления ветра на разных высотах.
Количество осадков ‑ это толщина слоя воды, который образовался бы от выпадения дождя, снега и т.п., если бы вода не стекала и не испарялась. Измеряется в миллиметрах. Прибор (осадкомер) представляет собой просто цилиндрическое ведро, которое помещают на столбе. В каждый срок наблюдений накопившуюся в нем воду сливают в мерный цилиндр с делениями, позволяющий измерять объем с точностью до 0,1 мм. Если осадки твердые (снег, град, крупа), ведро вносят в наблюдательскую, а когда осадки растают, воду сливают в стакан. Летом, а особенно в жаркую погоду, измерять количество выпавших осадков нужно сразу после дождя, иначе вода испарится.
Температура почвы. Снежный покров
Температуру почвы измеряют такими же термометрами, как и в психрометрической будке, только лежат все три на поверхности земли (зимой ‑ на снегу) и не защищены от прямых солнечных лучей. Кроме того, на агрометеорологических станциях измеряют температуру почвы на разных глубинах, обычно 5, 10 и 15 см. Термометры по форме напоминают хоккейную клюшку: резервуар с ртутью помещается горизонтально на нужной глубине, а шкала выступает над поверхностью. Но в показания этих термометров нужно вносить поправки, т.к. выступающая часть корпуса, в частности столбик ртути, подвержены влиянию температуры воздуха и прямых солнечных лучей.
За последние десятилетия все больше входят в научный и технический обиход электронные приборы. Но сохраняют свое место и традиционные измерительные приборы; они обычно служат эталонами, по которым все остальные приборы проверяют, по которым их настраивают.
5. ПЕРСПЕКТИВЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
5.1 Использование альтернативных источников
Увеличивающиеся объемы использования ископаемых видов топлива: нефти, газа и угля приводит к повышению уровня выбросов СО2, что, в свою очередь, вызывает глобальное потепление. Ископаемые виды топлива ограниченный ресурс. Следующим шагом прогресса является разработка источников энергии, минимизирующих выбросы СО2.
Примеры альтернативных источников энергии: биомасса, солнечные батареи, атомные электростанции, ветер, пассивное нагревание и охлаждение, геотермальные источники.
Многие альтернативные источники энергии широко используются уже сейчас. Гидро- и ядерные электростанции генерируют значительную часть энергии в мире. Солнечные батареи, ветро- и биоэлектростанции обеспечивают лишь небольшую часть энергопотребностей региона, но в будущем все может измениться. Приливные и геотермальные электростанции сильно привязаны к определенному местоположению: использовать их можно не всегда и везде. Перспективные технологии, такие как водородные топливные элементы ‑ все еще находятся в стадии разработки.
Преимуществом обладают вода, свет, ветер и растения: в необходимом количестве они есть везде. Сейчас нам нужно найти оптимальный способ использования этих ресурсов.
Все мы согласны с тем, что в перспективе нам придется найти альтернативу ископаемому топливу: нефти, газу и углю. Ископаемое топливо вырабатывает СО2 ‑ газ, способствующий глобальному потеплению. Источники энергии, пришедшие на смену ископаемому топливу, должны быть чище и не оказывать влияния на климат. Дополнительным преимуществом таких идеальных источников должна стать повсеместная доступность. Что же это может быть?
Ответ находится вокруг нас: солнце, ветер, вода, растения и естественное тепло планеты. Некоторые из таких источников существовали всегда. Дерево сжигали для обогрева жилья с тех времен, когда человек научился добывать огонь. Ветряки помогали орошать поля древних персов. В Греции и Риме для вращения колеса использовалась падающая вода. Однако к началу XX века для получения энергии стали использовать дешевые ископаемые источники, которые вытеснили традиционные.
В отличие от ископаемого топлива, энергия света, ветра, воды, растений и геотермальных источников не выделяет диоксид углерода, и не приводит к глобальному потеплению. В отличие от ископаемого топлива, ресурс которого исчерпывается, эти источники энергии возобновляемые, они не исчезнут никогда. Однажды такой способ получения энергии полностью вытеснит ископаемое топливо.
Используемые сейчас альтернативные источники энергии
Идея использования солнечной энергии появилась много лет назад. Но
лишь с 1970-х годов появились технологии, позволяющие воплотить ее в
жизнь. В основе лежит простой принцип. Солнечный свет, падая на коллектор,
концентрируется и превращается в энергию. Реализовать этот принцип можно
несколькими способами, в зависимости от того, как будет использоваться
энергия ‑ для подогрева воды в бассейне или для электроснабжения. Основное
препятствие здесь ‑ стоимость установки. Специальное оборудование стоит
значительно дороже традиционных систем. При этом инвестиции окупятся
лишь за несколько лет. Несмотря на стоимость, солнечная энергия подходит для энергоснабжения в городах. В сельских районах, где возрастает стоимость прокладки силовых кабелей, солнечная энергия ‑ лучший вариант электроснабжения.
На гидроэлектростанциях для вращения турбин используется энергия падающей воды. Такой способ получения электричества требует управления потоком воды, к примеру, рекой, с помощью, например, дамбы. У гидроэлектростанций есть множество преимуществ. Можно сказать, что такой источник ‑ возобновляемый. Генераторы, приводимые в движение водой, не делают выбросов в атмосферу. Поток воды, контролируемый гидроэлектростанцией, определяет количество производимого электричества. В мире из этого источника получают около 20% электричества. Лидируют в использовании гидроэлектростанций Норвегия, Россия, Китай, Канада, США и Бразилия.
Биомассой называют любой вид биологических отходов: отходы деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства, мусор, в качестве топлива также используются некоторые виды зерновых культур. Отходы поставляет промышленность: вырубка леса, строительство, производство бумаги, фермерские хозяйства, твердый мусор с городских свалок и метан ‑ газ, создаваемый на свалках. Некоторые виды трав после ферментации также могут быть использованы в качестве биотоплива.
Биотопливо входит в моду. Производящие его страны надеются в будущем обрести хотя бы частичную независимость от постоянно растущего в цене ископаемого топлива (нефти, угля и газа). Кроме того, считается, что использование биотоплива не должно приводить к росту содержания в атмосфере углекислого газа (СО2). Ведь количество СО2, выделяющегося при его сжигании, равно тому количеству, которое уже было изъято в ходе фотосинтеза растений, используемых как сырье для биотоплива. К сожалению, пока рост производства биотоплива приводит только к дополнительным выбросам СО2 в атмосферу. Особенно тревожная ситуация складывается в тропических районах, где ради плантаций соответствующих культур (прежде всего масличной пальмы) начинают сводить дождевые леса и распахивать саванны.
С переходом на биотопливо, которое начинает замещать традиционное ископаемое топливо, еще недавно были связаны большие надежды. Теоретически рассуждая, использование биотоплива должно привести к сокращению выбросов СО2 в атмосферу, поскольку оно, по сути, является «углерод-нейтральным». Углерод, изъятый из атмосферы в ходе фотосинтеза, просто возвращается в нее при сжигании образовавшегося органического вещества (биотоплива).