CC BY
10
Н. М. ДАНЦИГ (Москва)
Световой климат Москвы
(1933—1938 гг.)
Из Всесоюзного института коммунальной санитарии и гигиены (дир—заслуж. деятель
науки проф. А. Н. Сысин)
На I и II всесоюзных светотехнических конференциях в 1927 и 1929 пг., а затем на I Всесоюзной конференции по естественному освещению в 1931 г. отмечалась необходимость широкого изучения светового климата в большом количестве пунктов Союза 1, так как данные о световом климате необходимы для решения ряда практических задач в промышленности, сельском хозяйстве и других областях. Гигиенистов эти данные интересуют с точки зрения расчета естественного освещения зданий, выбора ориентации окон и фонарей верхнего света, планировки городов, кварталов, парков, организации зеленых насаждений и т. п.
Тем не менее у нас еще нет широкой сети станций по изучению светового климата Союза. Однако некоторых успехов все же мы здесь добились. Под руководством проф. Н. Н. Калягина в Слуцке (под Ленинградом) ведутся систематические наблюдения уже свыше 15 лет, причем накоплен большой материал. В настоящее время проводятся аналогичные работы в Москве и Иркутске. Эпизодические наблюдения ставились также в Харькове, Баку, Казани, Ленинграде, Воронеже, Минске и других городах.
Накопленные данные, конечно, еще не позволяют построить карту светового климата хотя бы по основным поясам Союза. Потребность . же в такой карте столь велика, что не раз делались попытки построения ее синтетическим путем. Впервые это пытался осуществить в 1930 г. инж. В. Б. Вейнберг на основе использования материалов по солнечной радиации, о чем был сделан доклад на упомянутой конференции в 1931 г. Затем инж. К. Е. Бабурин аналитическим путем рассчитал условия естественного освещения для различных широт по высоте стояния солнца. Наконец, в самое последнее время Московский институт охраны труда (инж. Л. Л. Дашкевич) предложил карту светового климата, составленную на основании экспериментальных данных проф. Н. Н. Калитина с учетом не только высоты стояния солнца, но и метеорологических условий различных областей Союза, о чем было доложено на научной сессии Института коммунальной санитарии и гигиены в 1938 г.
Изучение светового климата Москвы было начато нами с 1933 г., результаты наблюдений за первый год опубликованы в печати 2.
Все приведенные нами данные по световому климату получены на основе наблюдений, проведенных совместно с обсерваторией им. Ми-хельсона, расположенной в 8—10 км от центра Москвы, в Петровско-Разумовском, при Всесоюзной сельскохозяйственной академии им. Тимирязева.
Для большинства практических целей {расчет при проектировании естественного освещения зданий) необходимо знать освещенность рассеянным светом атмосферы; в силу этого нами и была установлена соответствующая регистрация. В течени'е 5 лет
1 См. доклад Н. Н. Калитина? Труды II Светотехнической конференции, вып. 1 и 4. I
2 Данциг и Мамонтова, Год наблюдений за освещенностью Москвы,. Труды и материалы научно-исследовательского института гигиены труда и лром-санитарии, вып. 4, 1935 г.
(1933—1938 гг.) фотометрические наблюдения велись люксметром ГОИ. Для измерения рассеянного света атмосферы к этому прибору были сделаны приспособления, обеспечивающие повышение точности исследований 1.
Приемной поверхностью в люксметр« ГОИ является гипсовая пластинка, укрепленная снизу корпуса под углом 35° к оптической оси прибора. При измерении естественной освещенности от всей полусферы небосвода голова наблюдателя, находящаяся выше гипсовой пластинки, затемняет часть небосвода, чем вносится погрешность в наблюдения. Для устранения ее приемная часть люксметра (гипсовая пластинка) была заменена молочным стеклом, выведенным при помощи цилиндрической насадки (рис. 1) выше корпуса люкс-
Рис. 1. Насадка к люксметру ГОИ (размеры в мм)
метра, а следовательно, и головы наблюдателя. ¡В этом случае на пластинку уже падают лучи со всего небосвода. Наблюдения производились на совершенно открытой площадке, чтобы избежать затенения горизонта какими-либо строениями или деревьями. При замерах освещенности приемная часть люксметра (матированное молочное стекло) экранировалась от прямых солнечных лучей 'Специальной защитой (рис. 2).
Измерения освещенности производились в следующие сроки: 7 час., 9 час. ,30 мин,, 1-2 час., 14 час. 30 мин., 17 час. и 19 часов, а в сумеречные часы — в момент захода солнца, в течение получаса до захода солнца и в течение такого же периода времени после захода солнца (всего на ¡протяжении 1 часа) через 15-минутные интервалы.
Так как паши наблюдения проводились не в самой Москве, то они не учитывали микроклимата города и влияния задымления на состояние освещенности. Это обстоятельство заставило нас в дальнейшем поставить параллельные наблюдения в различных районах Москвы для учета этого фактора, имеющего большое практическое значение. Такие наблюдения были начаты только с 1967 г. и пока позволили получить лишь предварительные данные.
Таким образом, методика наших исследований предусматривала наблюдение и изучение рассеянного света атмосферы — суточный
1 М. В. Был о в, Установка для регистрации естественной освещенности, Труды В. Э. А., Том IV, Естественнее освещение промпредприятий.
ход освещенности, ход сумеречной освещенности, влияние задымления и запылзния населенных мест на освещенность.
Световой климат представляет собой среднее состояние освещенности солнечным светом земной поверхности, выведенное на основании соответствующих измерений за продолжительное время и отображающее средний суточный ход освещенности по месяцам года за ряд лет. Световой климат зависит от ряда факторов: широты местности (т. |е. высоты стояния солнца), облачности, продолжительности снегового покрова, запыленности, задымленности атмосферы и пр.
В настоящее время мы уже имеем следующие работы, выясняющие влияние этих факторов на освещенность и их взаимосвязь: Н. Н. К а-л и т и н, Роль облаков в освещенности земной поверхности, Труды института геодезии и картографии, вып. 3, 1931 г.; М. В. Бы лов. О колебаниях естественной освещенности в течение дня, Труды I Всесоюзной конференции по естественному освещению, вып. 3; Н. Н. К а литий, Альбедо земной поверхности, Метеорологический вестник, № 9—12, 1929 г. Эти работы позволяют объяснить значительные колебания, освещенности, наблюдаемые при изучении светового климата.
Нами при изучении светового климата также, отмечалось, Что указанные выше факторы (облачность, снеговой покров и т. д.) нарушают постоянство зависимости между высотой солнца и освещенностью.
Пример среднрй месячной освещенности для полудня каждого месяца в Москве дан в табл. 1.
Таблица 1
Средняя месячная освещенность в кичолюксах диффузным светом в полдень
(1943—19^8 гг.)
Месяцы 1 II III IV V VI VII VIII IX | X 1 XI XII
Освещенноаь 10,2 18,0 21,2 37.0 33,1 37,8 1 27,4 22,7 1 19,0 1 12,б| 6,0 4,9
Хотя 5 лет.—■достаточно большой отрезок времени, тем не менее такие факторы, как пасмурные дни, большая облачность в отдельные периоды и т. д., могут влиять даже и, на средние данные за этот период. Поэтому мы обработали наш материал так, чтобы в максимальной степени уменьшить роль привходящих условий, для чего мы определили средние данные суточного хода освещенности для месяцев с близкими значениями склонения солнца попарно. Ход суточной освещенности принял следующий вид (рис. 3). В этом случае максимум освещенности (37,8 килолюкса) приходится на июнь, а минимум (4,9 килолюкса) — на декабрь.
Рис. 2. Защита от прямых солнечных лучей
Сравнение аналогично обработанных данных по Москве и Слуцку показывает, ¡что средние величины освещенности диффузным светом в Москве по всем1 месяц а,м выше, чем в Слуцке (табл. 2). Это можно объяснить тремя моментами:
1. Москва расположена несколько южнее Слуцка и, следовательно, высота стояния солнца в ней больше.
2. В Ленинградской области значительно выше количество пасмурных и туманных дней, которые влияют на снижение освещенности.
3. Высокая облачность, наблюдаемая в л!оскве, чаще, нежели в Слуцке, увеличивает освещенность.
Табл. 2 свидетельствует о значительно большей освещенности Москвы по сравнению с Ленинградом'1.
Другим вопросом, который подлежал изучению, являлась сумеречная освещенность. Она заключается в том, что после заката солнца солнечные лучи уже не достигают земной поверхности непосредственно, но продолжают освещать более высокие слои атмосферы, которые посылают на землю рассеянный свет. Это и создает явление сумерек.
Наблюдение освещенности в сумерки ставит перед нами ряд вопросов, имеющих практическое значение: о времени включения и выключения света; о нормировании минимальных освещеганостей при естественном свете1; о продолжительности числа светлых и темных часов (расчетные данные для электростанции) и т. д.
Исследования И. Н. Яроелавцева2, проведенные в 1927 г. в Слуцке, ставят своей цельк> наблюдения освещенности в утренние и вечерние сумерки каждые 10 минут до погружения на 4° за горизонт при заходе и до восхождения на 4° при восходе -солнца. Обнаруженные И. Н. Яроелавцевым! величины сумеречной освещенности в 5 ООО люксов во много раз превышают величины, полученные Калитиным и Быловым (500—1 ООО люксов). Это объясняется значительным запы-лением атмосферы в связи с вулканическими явлениями в 1927 г. и
1 Высокая освещенность, имеющая место в Москве (особенно' в апреле и мае), по данным автора, вызывает некоторые сомнения, так как не подтверждена наблюдениями Московского института охраны труда. Не исключена возможность погрешности в градуировке люксметров. При организации фотометрических наблюдений следует чрезвычайно тщательно производить градуировку измерительных приборов. Ред.
2 И. Н. Ярослав цев, Результаты наблюдений над сумеречной освещенностью в Слуцке, Геофизика и метеорология, т. VI, в. 2, 1939 г.
за 5 лет (сглаженные кривые)
Таблица 2
Средняя освещенность в килолюксах по месяцам за 3 года в Ленинграде
и Москве
9 час. 12 ччс. 14 час. 30 мин.
Месяцы
Москва Ленинград Москва Ленинград Москва Ленинград
I 8,0 1,7 13,0 4,7 8,2 1,9
II 16,7 6,0 23,0 11,0 Ю,1 6,5
III 24,6 11,9 34,9 • 17.4 27.0 13,4
IV 43,5 14,9 44,6 18.0 39,8 1.1,6
V 39,6 16,82 45,6 20,9 40,4 16.6
VI 48,0 17,2 48,0 22,3 42.4 18,3
VII 43,1 14,4 45,4 17,5 41,5 - 15,6
VIII 21,8 13.7 33,1 18.2 27,0 14,1
IX 16.1 12,9 23,8 16 7 17.6 13,1
X 10.4 6 3 13,8 8,5 9,6 5,9
XI 4,2 . 2,7 8,1 5,2 3,9 2,1
XII 1,9 1,0 2,9 3,4 1,6 1,0
не характерно для сумерек. Данный вопрос представляет также большой интерес для изучения состояния нижних слоев атмосферы (их залыления и задымления). Продолжительность сумерек зависит
не только от запыления и задымления атмосферы, но также и от влажности воздуха. Наличие этих явлений удлиняет сумерки. Продолжительность сумерек в зависимости от астрономических факторов колеблется зимой от 30 до 40 минут, а летом доходит до ить \ 2 часов.
Собранные нами средние Апрель I \ \ (за 5 лет) данные об освещен-
ности и продолжительности
сумерек в различные месяцы Июль I \ \ года п0 Москве приведены на
рис. 4. В апреле, мае и июне сумерки продолжительны, а в ноябре и декабре — очень коротки (уже через 15 минут после захода солнца наступает темнота).
Приведенные кривые построены без относительного соответствия часам суток, а
врт ЗОИ 15* Заход т 30, показывают лишь освещен-Р До захода шт после захода ность к моменту.захода солнца
и в течение одного часа этого Рис. 4. Освещенность в сумерки периода.
Последним вопросом являлось изучение влияния задымления, атмосферы населенных мест на световой климат. Как мы уже указывали, для этого проводились параллельно наблюдения за городом и в промышленном районе Москвы (на площадке Электрозавода). Наблюдения, которые мы получили в первый год работы, охватывают лишь май и июнь. Сопоставимые данные об освещенности представ-
лены на рис. 5, где они обработаны по дням (верхние кривые) и по часам в среднем для всех дней (нижние кривые). Среднее снижение освещенности в промышленном районе Москвы достигает 40—150%. Эти цифры, несомненно, подлежат еще уточнению; тем не ¡менее они говорят о значительных потерях света, которые происходят над городом в связи с задымлением атмосферы. Аналогичные исследования проводились в Ленинграде Н. Ф. Галаниным1, которым установлены примерно такие же величины снижения освещенности.
Для проверки и уточнения полученных нами данных за первые годы работы, а также в связи с необходимостью перейти к иаблюде-
80
ñ W
I
! Z0
§
ПетроШо - Разум вское
-А
V
Электрозавод
—А
Лии 10/V 12 fí 16 18 20 22 24 26 28 20 1¡V1 3 5-7 9 11 %%39 35 hí 32 3226 233328 89 3727 25 362928 3738573b
.ВО
Ц
Щ 20
I
О
Петровски-Разумобское Электрозавод
Ич.30' 12ч. зо' 13ч. зо' 14ч. зо' 15ч. зо' 16ч. время 35 ,35 35 3541 38 4035 41 34 41 37 3727 40 37 46 36 %%■
Рис. 5. Влияние задымления в промышленном районе на освещенность
ниям по более совершенной методике, аналогично применяемой в других пунктах, нами -предполагается с 193Э г. поставить по Москве наблюдения фоторегистрирующим методом в течение всех светлых часов суток.
Для составления карты светового климата, уточнения и проверки результатов, полученных синтетически-расчетным путем, на основе данных по радиации, облачности и прочих факторов, необходимы длительные наблюдения в ряде пунктов Союза. Уже сейчас некоторые институты НКЗдрава привлечены к этой работе. В частности, выразили желание включиться в эту работу институты Киева, Одессы, Смоленска и Молотова.
Весьма желательно, чтобы и другие институты НКЗдрава приняли участие в данной работе, что -позволит на большем количестве пунктов обосновать и построить светоклиматическую карту Союза с учетом местных условий отдельных городов и районов.
1 Н. Ф. Галанин, Освещенность рассеянным светом атмосферы®Ленинграде (доклад яа »научной сессии Института коммунальной -санитарии и гигиены, 1938 г.).
