А.П. Волошина, Т.В. Евневич, А.И. Земцова - Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии, страница 3

ст., или 1013,2 мб. Эта величина принимается за стандартную, или «нормальную». Можно за стандартную величину принимать также давление, равное 1000 мб. В зависимости от назначения приборы для измерения атмосферного давления изготовляются различных моделей, но все они делятся на три основных типа: ртутные барометры (нли манометры), анероиды и гипсотермометры.

Р т у т н ы е б а р о м е т р ы являются наиболее точными и употребляются в основном для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях. По устройству сосудов, наполняемых ртутью, барометры делятся на три вида: чашечные, сифонно-чашечные и сифонные (рис. 2); употребительны два первых вида. Чашечный барометр Чашечный барометр имеет следующее устройство (рис.

3). Стеклянная трубка 1, запаянная сверху и наполненная дистиллированной ртутью, погружена нижним открытым концом в пласт- 14 массовую или металлическую чашку 2 с ртутью. Чашка сообщается с наружным воздухом через отверстие, закрываемое винтом 3. Воздух в верхней части стеклянной трубки отсутствует, поэтому под действием внешнего давления воздуха на поверхность ртути в чашке столбик ртути в трубке поднимается до определенной высоты. Вес столба ртути будет равен атмосферному давлению.

Стеклянная трубка с ртутью помещается в металлическую оправу, привинченную к чашке. В верхней части этой оправы сделан 15 Рис. 2. Виды ртутных баро. метров: а — чашечный; б — сифонный; и — сифониа-чашеч- ный Рис. 3. Чашечный ба- рометр продольный сквозной прорез для наблюдений за положением столбика ртути в трубке. На одной стороне прореза нанесена шкала в мм рт. ст. или мб.

Дляотсчета десятыхдолейвнутри оправы находится кольцо с ноннусом, перемещаемым вдоль шкалы с помощью винта 4. В средней части оправы вмонтирован термометр, по которому измеряют температуру прибора перед отсчетом высоты ртутного столба. х На метеорологической станции ртутный барометр помещается в специальном шкафчике, укрепленном на стене. Уровень ртути в чашке вследствие колебаний атмосферного давления может оказаться выше или ниже нуля шкалы.

Для исключения ошибок в определении высоты ртутного столба из-за такого несовпадения применяется особая, так называемая компенсированная шкала с делениями меньше ! мм. При повышении давления на единицу а (1 (мм рт. ст) и ртуть в трубке должна подняться на одно деление шкалы, обозначенное через х. При этом, естественно, уровень ртути в чашке должен понизиться на величину у (рис. 4). Очевидно, что Рис.

4. К расчету компенсированной шна. лы у нта где г — радиус трубки, нс — радиус чашки. В станционных чашечных барометрах отношение сечения трубки к сечению чашки составляет 0,02, т. е. — = 0,02. к (2) Очевидно также, что при изменении давления воздуха на единицу (мм рт. ст.) общее изменение уровней в трубке и чашке должно быть равно одному миллиметру. Следовательно: х + у = 1, или у = 1 — х. (3) Из соотношений (2) и (3) находим, что = 0,02, к откуда х=0,98 мм.

Таким образом, мы нашли, что одно деление шкалы чашечного барометра равно 0,98 мм. Для шкалы, градуированной в мб, х=0,735 мм. Чтобы найти высоту ртутного столба, соответствующую величине атмосферного давления в том или ином пункте, к отсчету по 16 ртутному барометру вводится ряд поправок; инструментальная, температурная, поправки иа ускорение силы тяжести в зависимости от широты места и его высоты над уровнем моря. Поправки ртутного барометра. Атмосферное давление Р равно весу ртутного столба в барометрической трубке.

Но для простоты и удобства атмосферное давление характеризуют обычно не весом, а высотой ртутного столба Н. Вес этого столба ртути можно представить как произведение: (4) Р = Нг(д, где д — плотность ртути, й — ускорение силы тяжести. Величины Ы и д не обладают полным постоянством; поэтому непосредственные отсчеты высоты ртутного столба Н по барометру, сделанные при разных температурах и различных ускорениях силы тяжести, несравнимы между собой.

Их нужно привести к стандартным («нормальным») условиям путем введения соответствующих поправок. При повышении температуры ртуть расширяется, плотность ее уменьшается, и высота ртутного столба оказывается завышенной по сравнению с наблюдениями при температуре 0', которая и принимается за «нормальную».

Таким образом, т е м п е р а т у р н а я п о п р а в к а прн температурах выше нуля будет иметь знак минус, а при температурах ниже нуля — плюс. Ускорение силы тяжести, определяемое расстоянием от центра Земли, имеет наибольшее значение на полюсах, наименьшее — у экватора. Кроме того, оно уменьшается с удалением кверху от уровня моря. Для сравнимости всех наблюдений над давлением, проведенных на различных широтах и высотах над уровнем моря, их приводят к стандартной силе тяжести.

За стандартное принято ускорение силы тяжести на широте 45' и на уровне моря. В низких широтах (от 0 до 45') показания ртутного барометра оказываются завышенными, а в высоких (от 45 до 90') — ~заниженными по сравнению с широтой 45'. С поднятием вверх от уровня моря показания также будут несколько завышены. Таким образом, поправка на ускорение силы тяжес т и в за в и с и мости от широты места будет положительной в высоких широтах и отрицательной — в низких. П о п р а в к а на ускорение силы тяжести в зависимости от высот ы н а д у р о в н е м м о р я будет отрицательная на всех высотах, имеющих абсолютную отметку выше уровня моря. Кроме перечисленных поправок к отсчету по ртутному барометру вводится также инструментальная поправка, которой корректируются неточности в показаниях барометра, связанные с несовершенством его изготовления, например, неточной пригонкой шкалы, изменением радиуса трубки вразныхее частях и т.

д. Инструментальную поправку находят путем сравнения данного прибора с эталоном и помещают в паспорте, прилагаемом к прибо- РУ. 17 Исправленная величина давления (отсчет+поправки) выражает собой вес атмосферного столба на уровне станции. Для того чтобы иметь возможность сопоставить данные по атмосферному давлению метеорологических станций, находящихся на разной абсолютной высоте, давление обычно «приводят» к уровню моря (рис.

5). Привести к уровню моря — это значит к исправленной величине атмосферного давления на уровне станции прибавить вес воздушного столба от уровня станции до уровня моря, выраженный в единицах давления: Ртом = Рур,се + ЬР (5) Величину ЬР для разных величин давления и температуры воздуха находят с помощью специальных таблиц (см. приложение П1). еое чин робена |ора Рис 6 Схема анероида Рис 5 Приведение давления к уровню моря Анероид Принцип действия анероида основан на упругой деформации приемника под влиянием изменений атмосферного давления. В качестве приемника употребляется металлическая анероидная коробка А (рис.

6) с гофрированными дном и крышкой. Воздух из коробки выкачивается почти полностью. Для того чтобы коробка не сплющивалась давлением окружающего воздуха, сильная пружина Б оттягивает крышку коробки, приводя ее в равновесие. При увеличении внешнего давления крышка будет немного вдавливаться внутрь коробки, прн уменьшении — под действием пружины будет приподниматься вверх. Величина деформации коробки при изменении давления очень мала (0,3 мм при изменении давления на 80 мм рт. ст.). Но при помощи системы рычагов эти незначительные колебания крышки коробки увеличиваются от 200 до 800 раз и передаются на стрелку В, перемещающуюся вдоль шкалы с делениями.

В верхней части анероида вмонтирован дугообразный термометр для измерения температуры прибора. Весь 18 механизм анероида помещается в металлический или пластмассовый корпус со стеклянной крышкой. В настоящее время выпускаются также беспружинные анероиды. Роль пружины в ппх выполняют упругие крышки коробки. Приемник давления в этих анероидах состоит из 5 — 6 коробок. Поправки к анероиду. К отсчетам по анероиду вводятся три поправки: шкаловая, температурная и добавочная.

Шкалова я поправка. Анероидная шкала делается стандартной для всех анероидов данного типа. Между тем в каждом анероиде могут быть свои инструментальные неточности и особенности в передаточном механизме. Вследствие этого показания анероида могут отличаться от истинного давления, причем величина несовпадения будет неодинаковой в разных участках шкалы. В целях выявления этих ошибок анероиды сравниваются при различном давлении, создаваемом в искусственных условиях, с точным ртутным манометром„и таким образом получают их шкаловые поправки.