4.1 정의

일조시간은 태양광선이 구름이나 안개 등에 차단되지 않고 지표면을 비친 시간을 말한다. 만약 지평선까지 장애물이 없는 지방에서 종일 구름이나 안개 등 전혀 장애가 없다면 그 지방의 일조시간 즉, 태양이 동쪽 지평선에서 떠서 서쪽 지평선에 질 때까지의 시간과 가조시간은 일치하게 된다. 그러나 대부분 지형등의 영향으로 가조시간과 일조시간은 일치하지 않는다. 이것은 가조시간을 지형에 관계없이 위도에 따라 지평선을 기선으로 하여 일출과 일몰시각을 결정하기 때문이다.

가조시간의 산출 공식은 다음과 같다.
 

 

여기서 t는 일출로부터 일남중시각까지 또는 일남중시각으로부터 일몰시각까지의 시간을 각도로 표시한 것이고, φ는 위도, σ는 태양의 적위, γ는 지평굴절도 34분이다. 따라서 이 식에서 구한 값을 2배하고 15로 나눈 것이 가조시간이다. t를 2배하면 주간의 시간수를 표시하는 각도가 되고, 이것을 15로 나눈 것은 15도가 1시간에 해당하기 때문이다.

일조시간은 소수 1위까지의 시간으로 그 백분율로 표시한다. 일조시간을 가조시간으로 나눈 것이 일조율이며 백분율로 표시하고 소수 1위까지 산출한다. 1개월간의 일조시간의 합을 월가조시간으로 나누어 백분율로 산출한 것이 그 달의 일조율이다.

4.2 측기의 종류 및 설치

일조시간을 측정하는 측기의 종류는 태양 빛의 열을 이용하는 캄벨(Campbell)일조계, 마빈(Marvin)일조계, 바이메탈(Bimetal)일조계와 태양 빛의 밝기를 이용한 태양전지식일조계 및 태양 빛에 의한 화학변화를 이용한 졸단(Jordan)일조계 등이 있다.

기상청에서는 주로 졸단(Jordan)일조계를 많이 사용하며 일부 관측소는 캄벨 (Campbell)일조계도 병행하여 관측한다.

일조계는 낮 시간동안 일조계에 영향을 주는 장애물이 없는 위치를 선택하여야 한다. 일조계 설치시 남북을 결정하는 방법은 여러 가지 있으나 가장 쉬운 방법은 일남중 시각에 물체의 그림자를 이용하여 태양 방향으로 직선을 연장하던가 또는 북극성이 자오선을 통과하는 시각에 북극성 방향을 맞추어도 된다.

4.3 졸단일조계(Jordan's sunshine recoder)

놋쇠 또는 황동제의 원통을 위도 눈금이 표시되어 있는 설치대 위에 장치한 기계로서 원통 윗면은 태양광선을 진태양시의 12시에 동서로 분리하는 차광판을 고정하고 원통에 2개의 작은 채광구가 있다.

원통은 고정축의 주변을 수평에서 60도 이상까지 회전시킬 수 있고 그 지방의 위도에 고정하도록 되어 있다. 원통의 내경은 64㎜, 깊이 140㎜, 채광구의 직경 0.5㎜이다. 원통축을 자오선상 즉 진남북선과 일치시키고 원통의 뚜껑이 있는 곳을 북쪽으로 향하도록 설치한다.

이 일조계는 일광의 청사진 작용을 이용한 것으로 감광지에 나타나는 감광된 흔적의 길이로서 일조시간을 구하게 된다.

졸단일조계의 자기지를 만드는 방법은 다음과 같다.

- A액 : 적혈염 16g을 100cc의 맑은 물로 용해시킨다.

- B액 : 구연산철암모니아 20g을 100cc의 맑은물로 용해시킨다.

 

[그림 5] 졸단일조계

 

이 두액을 자기지에 칠할 때에는 정확한 분량을 혼합하여야 감광이 잘 된다.

감광자기지는 한번에 너무 많이 만들면 변하게 되므로 1회에 10∼15매 정도만 만들어야 좋으며, 용액은 암실에서 대형의 모필로 처음에는 종, 다음은 횡으로 빈틈없이 칠하여 암실이나 일광이 비치지 않는 장소에서 건조시켜야 한다.

자기지 교환시 감광자기지를 일조계의 원통에 넣으려면 원통내에 표시된 기점에 10시와 14시 선을 맞추는데 14시 쪽을 내부로 10시 쪽을 밖으로 하여야 한다. 자기지는 일몰 후 2시간 후에 교환하며 관측된 자기지는 교환즉시 일조시간을 산출한 후 맑은 물에 약 30분간 담가 두었다가 말려 보관한다.

일조계산은 일광의 청사진 흔적의 농담에는 관계없이 시간의 100분위까지 산출하여야 한다.

4.4 캄벨일조계(Campbell sunshine recoder)

캄벨일조계는 유리구의 광학작용에 의해 자기지상에 탄 흔적의 길이를 계산 하여 일조시간을 산출한다.

캄벨일조계에서 구한 일조시간은 졸단일조계에서 계산한 일조시간과 약간의 차이가 있는 것이 보통이다.

유리구의 초점 위치는 계절(태양고도)에 따라서 이동하게 되므로 3종류의 자기지를 계절별로 사용한다. 자기지는 3단의 반원형 홈으로 되어 있으며, 맨 위의 홈에 맞는 자기지는 11월부터 다음해 2월까지 사용하고 맨 아래 홈에 맞는 자기지는 5월부터 8월까지 사용하며 중간의 홈에 맞는 것은 3∼4월과 9∼10월에 사용한다. 자기지를 끼울 때에는 오른쪽이 서쪽으로 가도록 끼워야 하고 정오선이 홈에 새겨진 시선과 정확히 일치 되도록 한다.

또한, 자기지의 양끝은 밖으로 굽혀서 햇빛을 가리지 않도록 하고 자기지의 교환은 일몰 후 약 1시간 반 정도에 행한다.

탄 흔적의 길이는 시간단위를 100분위까지 읽는다. 이 때에 투명자를 준비하여 자기지 위에 대고 측정하면 편리하다. 유리구는 항상 깨끗이 해야 하고 조금이라도 더럽혀져서는 안 된다. 먼지나 모래가 묻었을 때에는 먼지털이 등으로 털어야 하며 모래 등이 묻은 채로 걸레질을 해서 유리에 흠을 내서는 안 된다.

겨울철에 눈, 서리, 얼음 등이 부착됐을 때에는 연한 가제 등으로 씻어내고 물기를 없애야 한다.

강수가 있을 때에는 자기지가 밖에 노출되어 있으므로 젖지 않도록 덮개를 씌워주어야 한다.

탄 흔적은 자기지의 지질에 따라서 영향이 많으므로 기상청에서 검정한 것 이외에는 사용해서는 안 된다.

 

[그림 6] 캄벨일조계