探空儀是指測(cè)量天空不同高度上的大氣物理參數(shù),以確定氣象要素的垂直分布面施放的儀器。這種測(cè)量是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道遙測(cè)來(lái)完成的,所以又稱(chēng)無(wú)線(xiàn)電探空儀。由通信信道聯(lián)結(jié)的無(wú)線(xiàn)電探空儀和地面接收處理設(shè)備構(gòu)成探空系統(tǒng),也叫大氣探測(cè)系統(tǒng),探空儀按用途可分為通用類(lèi)和專(zhuān)用類(lèi)。有電碼式探空儀,電子式探空儀、炮兵專(zhuān)用探空儀、低空探空儀等。
長(zhǎng)期以來(lái),人們?yōu)榱颂綔y(cè)大氣的變化規(guī)律,一直進(jìn)行著不懈的努力,在大氣科學(xué)萌芽時(shí)期,人們主要依靠眼睛觀察天氣現(xiàn)象的變化,憑感官感知冷暖干濕的差異。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們相繼發(fā)明了溫度計(jì)、氣壓計(jì)、濕度計(jì)、風(fēng)速計(jì)等。
最初的近代高空氣象探測(cè)主要是利用載人吊籃和系留氣球攜帶自記儀器的方法。與此同時(shí),還設(shè)計(jì)出種種方法來(lái)保證儀器和資料的回收,如降落傘法(氣球上升一定高度破裂后開(kāi)傘)和雙球法(一球破裂后,另一球不足以支持儀器的重量而下降)都有一定的效果。在人煙稠密的地區(qū),回收率較高,但在人煙稀少的地區(qū),回收就成為極其困難的問(wèn)題。再就是這些辦法都不適宜作業(yè)務(wù)觀測(cè),因?yàn)闀r(shí)間上來(lái)不及,于是人們?cè)O(shè)法讓氣球攜帶發(fā)報(bào)機(jī),把觀測(cè)到的氣象記錄化為電波訊號(hào),即時(shí)發(fā)送到地面上來(lái)。這種試驗(yàn)最早開(kāi)始在1918年,但并沒(méi)有成功。
最早可以用作業(yè)務(wù)的蘇式無(wú)線(xiàn)電探空儀是前蘇聯(lián)莫爾恰諾夫教授研制的。1932年芬蘭人維薩拉也發(fā)明了著名的芬式無(wú)線(xiàn)電探空儀。這類(lèi)探空儀不受惡劣天氣的影響,絕大多數(shù)情況下都能釋放;它可以獲得不同高度的氣象資料,而不需要進(jìn)行回收。因此,這類(lèi)探空儀是現(xiàn)今探測(cè)30-40公里以下高度高空氣象條件的主要儀器,全世界都在使用。
無(wú)線(xiàn)電探空儀的出現(xiàn)和廣泛使用,使人們能夠積累大量的高空氣象資料,加深了對(duì)高空大氣狀況的了解。在此基礎(chǔ)上,瑞典籍美國(guó)科學(xué)家羅斯貝提出了大氣長(zhǎng)波理論,這不僅是三維空間分析和預(yù)報(bào)大型天氣演變過(guò)程方面的創(chuàng)舉,而且也為五十年代業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的問(wèn)世開(kāi)辟了道路。
小小的無(wú)線(xiàn)電探空儀,就像一臺(tái)飛行的發(fā)報(bào)機(jī),隨時(shí)將探測(cè)到的所在高度的氣象資料傳送到地面?!奥槿鸽m小,五臟俱全”,重量不到1公斤的探空儀,主要由感應(yīng)元件、轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)射機(jī)和電源四部分組成。感應(yīng)元件用來(lái)感應(yīng)大氣溫度、壓強(qiáng)、濕度要素的大小與變化;然后通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成相應(yīng)于探測(cè)量的無(wú)線(xiàn)電訊號(hào);而發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的約數(shù)十或數(shù)百兆赫的高頻無(wú)線(xiàn)電振蕩(載波),則能裝載著探測(cè)訊號(hào)向地面發(fā)送;電源提供了整個(gè)探空儀的能量來(lái)源,它占據(jù)了相當(dāng)大的重量。
探空儀經(jīng)過(guò)運(yùn)輸和長(zhǎng)期存放,性能往往會(huì)有所改變。為了保證探測(cè)精度,必須對(duì)探空儀的性能進(jìn)行兩次檢查:一次是在使用探空儀之前的半個(gè)月到一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行,稱(chēng)做“探空儀的就地檢定及靈敏度檢查”,另一次是在施放探空儀之前的半小時(shí)進(jìn)行,稱(chēng)做“基值測(cè)定”.兩者之間的時(shí)間間隔要大于12小時(shí)。
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審核編輯:符乾江
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