Registrador de duración de la luz solar Campbell-Stokes

Determinar la duración de la luz solar hace 130 años implicaba pulir la vieja bola de cristal y quemar agujeros en tiras de cartón. Aunque suene místico, el registrador Campbell-Stokes era de vanguardia para su época. Gracias a la ausencia de piezas móviles, el registrador Campbell-Stokes era un método fiable para medir y registrar la duración de la luz solar, si bien con cierta imprecisión.

En 1853, John Francis Campbell ideó el primer registrador de luz solar. Sir George Gabriel Stokes lo modificó posteriormente en 1879 Campbell concibió la idea de una esfera de vidrio llena de agua que actuara como lente para concentrar la luz solar y quemar una superficie de madera. Originalmente, se trataba de la pared del recipiente de madera de la esfera. Más tarde, Campbell mejoró el diseño cambiando la esfera llena de agua por una esfera de vidrio macizo. Si bien era novedoso, el diseño básico tenía una utilidad limitada, ya que las repetidas marcas de quemadura en el mismo recipiente no permitían una medición precisa de la luz solar recibida.

Varias personas, incluido el propio Campbell, experimentaron con la idea de usar una tira de material reemplazable para medir con mayor precisión la radiación solar diaria. Sin embargo, fue George Gabriel Stokes quien desarrolló la idea de las tiras de cartón extraíbles y creó el diseño que se ve comúnmente hoy en día. Al suspender la bola en abrazaderas metálicas y crear un anillo de metal con ranuras para sujetar firmemente el cartón, Stokes mejoró el diseño, logrando resultados medibles y precisos. De hecho, los diseños modernos se han alejado poco del original. No obstante, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) ha introducido la estandarización para garantizar que las mediciones a nivel mundial sean comparables.

Cómo se mide la duración de la luz solar

Cuando hay luz solar, la bola de cristal concentra los rayos y perfora una tira de cartulina fotosensible. A medida que el sol se desplaza por el cielo, se forma un agujero correspondiente en la cartulina. Sin luz solar, no hay agujero. La luz solar de baja intensidad (por ejemplo, al amanecer y al atardecer o con nubosidad parcial) solo produce quemaduras leves en la cartulina.

Se utilizan tiras de cartulina de diferentes formas para representar el cambio en la posición del Sol en el cielo a lo largo del año. Normalmente hay 3 formas disponibles.

Al final de cada día, se retiraba la tarjeta. El lector medía los agujeros de la quemadura. La longitud de los agujeros en la tarjeta indicaba la duración. Con el tiempo, se desarrollaron herramientas para mejorar la precisión de la lectura.

Desventajas

Si bien fue ingenioso para su época, el registrador Campbell-Stokes presentaba varios inconvenientes. En primer lugar, la menor irradiancia al amanecer y al atardecer a veces provocaba que la tarjeta no se grabara por completo. En días con sol irregular, el lector de tarjetas debía realizar interpretaciones, lo que podía generar grandes discrepancias en la duración de la luz solar. Otros factores, como la lluvia que dañaba la tarjeta y la nieve o la escarcha que cubrían el cristal, añadían más imprecisiones.

Nuevo y mejorado

Se desarrollaron nuevos instrumentos para satisfacer la creciente demanda de datos precisos y completos.

Actualmente, sensores de duración de la insolación, como el Kipp y el Zonen CSD 3 se utilizan habitualmente junto con piranómetros y pirheliómetros. Estos proporcionan datos extremadamente precisos, con los que se pueden realizar cálculos de la duración de la insolación.

Para obtener una historia más detallada del registrador Campbell-Stokes, le remitimos al sitio web de la Real Sociedad Metrológica: