阳光记录装置

Sunshine Recorder

2023-03-26 18:36:04

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这是一台坎贝尔-斯托克斯日照记录仪。全球各地的气象站使用这种设备记录数百个地点的日照时间和持续时间已超过一个世纪。研究人员可以参考这个宝贵的数据宝库来绘制长期天气趋势，或者仅仅查看1921年4月3日上午10点苏格兰格拉斯哥是否有阳光（很可能没有）。

它的工作原理如下：一个夹具固定着一个玻璃或树脂球体，以及一个以该球体为中心的半球形碗。碗上有凹槽，可以固定一条纸带，使得穿过球体的阳光聚焦在纸带上，将其烤焦或烧毁。随着地球自转，太阳的视运动使这个焦点在纸带上画出一条线。通过测量烧焦线的长度，可以计算某一天的日照时数。你还可以知道太阳何时出现何时消失。理想情况下，你将它固定在岩石或建筑物上，放置一个世纪。你希望在这一个世纪里没有树木或建筑物遮挡阳光。然后，每天日落之后，你或你的后代取下当天的纸带并放入下一条。碗上有3对凹槽，可以根据季节和太阳在天空中的相对高度调整纸带的位置。

这种设备有一些安全隐患：

火灾！要使这个设备工作，必须将阳光聚焦到足以烧毁纸张或塑料的程度。即使没有安装在设备中，球体上的随机阳光也可能引发火灾（据说这就是坎贝尔想出这个主意的原因）。不要将球体或整个设备放在阳光直射的位置，除非那里没有任何可燃或可熔物品。作为一个透镜，球体是全向的。这意味着来自任何方向的光线都可能聚焦在一个潜在危险的位置。不要将它放在室内窗台上，即使只是为了展示！
失明！将直径100毫米的阳光聚焦成直径1-2毫米的光点，会产生极其明亮的光点，如果你直视它，至少会暂时失明至少部分视野。而且你一定会看它，验证它是否聚焦，验证它是否在燃烧，或者出于好奇。解决方案是使用焊接护目镜。我在露天接近这个设备时都会戴上它们，但即使如此，光线仍然可能刺眼，短暂瞥视比长时间注视更好。此外，你必须让这个设备远离任何可能看它并导致自己失明的人（儿童、不知情的成年人）。

除了用PLA打印主要部件外，我建议用柔性材料打印标有“Grip_Pad”的部件。如果没有柔性材料，可以用平橡胶（如切割自行车内胎）制作这个部件。

我曾考虑自己制作球体，但意识到购买透明液体树脂的花费与在线订购一个功能正常的光学球体相当。我选择了亚马逊上Duosony的100毫米“K9水晶球”，价格为19美元。不同尺寸和材料的球体会有不同的焦距，这可能意味着你需要调整模型。

打印时要坚固——厚壁是必须的。你会惊讶于球体的重量。此外，我不得不用砂纸“打磨”碗的凹槽，使其足够光滑以便插入纸带。

打印完所有部件后，你需要10个M3螺栓和螺母来组装它。

接下来，你需要在碗内衬铝箔以帮助反射热量。剪下比碗中每个凹槽稍大的铝箔片，用E6000或类似胶水固定。用指甲油去除剂和棉签清理多余的胶水。

就这样。打印并剪下适合碗的纸带。把它带到户外，让太阳为你写下一天的日记。只是请务必始终使用强效眼部保护措施，并且只在突然熔化甚至火灾不会造成危害的地方使用。祝你玩得开心！

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