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學校自動氣象站的百葉箱設計成“百葉"狀,是科學防護與精準測量的雙重需求體現,其核心原理可從通風、防輻射、抗干擾三個維度展開分析:
一、通風設計:保障空氣自由流通,消除測量誤差
百葉箱的“百葉"結構由兩層木板條組成,外層百葉條向內傾斜,內層百葉條向外傾斜,形成45度夾角。這種設計形成自然通風通道:
空氣對流:當外界空氣流動時,百葉條的傾斜角度引導氣流穿過箱體,避免箱內形成“悶罐效應"。例如,若箱體密閉,內部溫度可能因儀器散熱或陽光直射而升高,導致測量值高于實際大氣溫度。
溫濕度均衡:雙層百葉結構使箱內空氣與外界充分交換,確保溫度計、濕度計感應部分始終接觸自然狀態下的空氣,而非因箱體隔熱或蓄熱產生的偏差值。
數據支撐:相關實驗表明,百葉箱內溫度測量誤差可控制在0.1℃以內,遠優于直接暴露在陽光下的溫度計(誤差可能達2℃以上)。
二、防輻射設計:反射陽光,避免箱體過熱
百葉箱整體涂白漆,結合百葉結構,形成雙重防輻射屏障:
白色反射層:白色表面可反射90%以上的太陽輻射,減少箱體吸熱。若箱體為深色,陽光直射下溫度可能迅速升至50℃以上,導致內部儀器數據失真。
百葉遮陽:傾斜的百葉條像“遮陽棚",阻擋陽光直射箱內儀器。即使陽光角度變化,雙層百葉也能通過多層遮擋確保箱內無直射光。例如,夏季正午陽光強烈時,百葉箱內溫度可比外界低3-5℃,更接近真實大氣溫度。
減少地面反射:百葉箱通常架設在草坪上,草坪對光和熱的反射影響最小,進一步降低地面輻射對箱內溫度的干擾。
三、抗干擾設計:抵御惡劣天氣,延長儀器壽命
百葉箱的“百葉"結構還承擔著保護儀器的功能:
防雨雪:傾斜的百葉條使雨水或雪粒沿斜面滑落,無法直接進入箱內。例如,暴雨天氣中,百葉箱可確保內部儀器干燥,避免濕度計因進水而損壞。
防強風:雙層百葉結構分散風力,減少強風對儀器的物理沖擊。若箱體為密閉設計,強風可能因“風洞效應"導致箱內壓力驟變,影響儀器精度。
防蟲塵:百葉條間隙較小,可阻擋大部分昆蟲和灰塵進入,保持箱內清潔,延長儀器使用壽命。
四、標準化設計:符合氣象觀測規范
百葉箱的“百葉"狀設計是國際氣象觀測的通用標準:
高度統一:箱底距地面1.25米(部分設計為1.5米),此高度空氣流動穩定,且接近人體活動范圍,測量數據更具實用價值。
朝向規范:箱門朝北(北半球),避免陽光直射箱內儀器,同時方便觀測人員讀取數據。
材料要求:通常采用木質或玻璃鋼材質,導熱系數低,減少箱體與外界的熱交換,進一步保障測量準確性。
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