А.П. Волошина, Т.В. Евневич, А.И. Земцова - Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии, страница 4

Введение температурной поправки обусловлено изменением упругих свойств коробки и пружины при изменении температуры окружающей среды. Так, например, при повышении температуры их упругость уменьшается, вследствие чего коробка сдавливается больше, и анероид показывает увеличение давления, хотя в действительности оно не менялось. В паспорте прибора дается температурный коэффициент К, обозначающий изменение показаний анероида при повышении или понижении температуры на 1'. Для уменьшения величины температурного коэффициента в анероидах применяются два вида компенсации: а) с помощью биметаллической пластинкн-компенсатора, состоящей из двух металлов с разными коэффициентами расширения; б) компенсация газом, состоящая в том, что в анероидной коробке при изготовлении оставляют немного газа (обычно азота).

В настоящее время употребляется преимущественно второй внд компенсации. Величина поправки для приведения показания анероида к 0', обозначенная через Х, равна Х=К1, где г — температура прибора. Д о б а в о ч н а я п о п р а в к а обусловлена постепенным изменением внутренней структуры металла пружины и коробки, следствием чего является изменение их упругости. Поправка меняется со временем; поэтому анероиды периодически проверяют на заводах гидрометприборов, где находят новую добавочную поправку путем сравнения показаний анероида с ртутным барометром.

Анероид применяется в полевых условиях, в частности при барометрическом нивелировании, т. е. определении разности высот на местности по разности давлений, измеренных в верхней и ниж- 19 ней точках. Обычно при вычислении превышения одного пункта над другим пользуются барометрической формулой Бабине: Н = 16 000 (1 + а Г, ) г,+Р,' (6) Гипсотермометр Измерение атмосферного давления с помощью гипсотермометра основано на зависимости точки кипения жидкости от атмосферного давления.

Кипение жидкости начинается в тот момент, когда упругость насыщающего пара становится равной внешнему атмосферному давлению. Таким образом, с увеличением давления точка кипения жидкости повышается и наоборот. Например, при давлении 760 мм рт. ст. температура пара кипящей воды равна 100', при 800 мм — 101,4', а при 700 мм — 97,7'.

Гипсотермометр состоит из специального термометра и кипятильника (рис. 7). Термометр градуируется либо в градусах Цельсия до 0,01, либо в единицах давления (мм рт. ст. или мб). Кипятильник представляет собой металлический сосуд, наполненный дистиллированной водой, на который сверху наставляется металлическая трубка с двойными стенками. Термометр помещается внутри этой трубки и при кипении воды омывается паром. Воду в кипятильнике нагревают с помощью спиртовки. Гипсотермометр, как и анероид, применяется при барометрическом нивелировании на абсолютных высотах более 1000 м и больших превышениях между пунктами.

Барограф Барографом называют прибор, служащий для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления (рис. 8). По своему устройству барограф делится на три части: приемную (датчик), передающую и регистрирующую. П р и е м н о й ч а с т ь ю, реагирующей на изменения давления, служит система анероидных коробок, свинченных между собой. Для того чтобы коробки, из которых воздух выкачивается почти полностью, не сплющивались внешним давлением, внутри каждой из них помещена пружина в виде рессоры (рис.

8, б). Роль пружи- 20 где Р~ — давление в нижнем пункте; Рз — давление в верхнем пункте; 1,р — среднее значение температуры воздуха, измеренной в нижней и верхней точках; а в коэффициент расширения воздуха, равный 0,00366. Вывод формулы (6) основан на предположении, что давление и температура воздуха изменяются с высотой равномерно, поэтому формула пригодна для определения превышения только до небольших высот (до 1000 м). ны могут выполнять также стенки самих коробок при специальном их изготовлении.

Верхняя коробка соединяется с рычагом передающего механизма. Величина деформации коробок очень мала, но при переда- Рис. 8. Устройство барографа Рис. 7. Гипсо- термометр че на перо она увеличивается с помощью рычагов в 80 — 100 раз. Для уменьшения влияния температуры на показания барографа в его нижней части вмонтирован биметаллический к изготовленны" й компенсатор, н ый путем сварки стальной и медной пластинок. Нижкомпенсато .

П п ний конец столбика свинченных анероидных коробок уп р. ри повышении температуры упругость пружин внут-' упирается в 21 ри коробок ослабевает, и барограф должен показать величинудавления больше действительного. Но этого не произойдет, так как при повышении температуры биметаллическая пластинка прогнется немного кверху вследствие разных коэффициентов расширениямеди и стали. Вместе с ней поднимается и весь столбик коробок. Таким образом, уменьшение длины столбика коробок, происшедшее вследствие повышения температуры, компенсируется действием компенсатора. Иногда вместо биметаллического компенсатора в анероидиых коробках оставляют немного газа, который также оказывает компенсирующее действие.

Р е г и с т р и р у ю щ а я ч а с т ь барографа представляет собой барабан с часовым механизмом внутри (рис. 8, а). На барабан надевается бумажная лента, на которой нанесены горизонтальные и дугообразные деления сверху вниз; горизонтальные линии соответствуют атмосферному давлению в мм рт. ст. или мб, дугообразные — интервалам времени. Если самописец недельный, т. е. один оборот барабана совершается один раз в неделю, дугообразные деления на ленте проводятся через 2 час, в суточных барографах— через 15 мин. На конце стрелки, соединенной посредством рычагов с анероидными коробками, насажено перо, которое при подготовке самописца к работе наполняется специальными чернилами. При вращении барабана перо, касаясь ленты, оставляет на ней запись соответственно колебаниям атмосферного давления.

Нажим пера на ленту регулируется поворотом рамки, укрепленной у основания стрелки. В дне футляра имеется отверстие, в котором находится четырехгранный винт. Вращая этот винт при помощи специального ключа, прилагаемого к прибору, можно переместить весь столбик анероидных коробок по высоте и установить перо на нужном делении ленты. Показания барографа нужно систематически сравнивать с данными ртутного барометра. Для этого в срочные часы наблюдений на ленте барографа делается засечка (осторожным поднятием пера на 2 — 3 мм). Обработка лент суточного барографа производится так же, как и лент термографа (см.

гл. у). В сроки наблюдений по записи недельного барографа определяют б ар ичес кую тенденцию, т. е. величину, знак и характер изменения давления за последние три часа. ЗАДАНИЕ! ОПРЕДЕЛЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО РТУТНОМУ ЧАШЕЧНОМУ БАРОМЕТРУ Принадлежности: разборный чашечный барометр, действующий чашечный барометр. Давление. мб Широта 940 55' 56' Иитерполируем для широты 55'80' Иитерполируем для давления 944,8 мб . 0,83 0,91 0,87 0,84 0,92 0,88 0,87 Истинное значение давления, измеренного ртутным барометром, представляет собой алгебраическую сумму отсчета по барометру и всех поправок.

На метеорологических станциях к отсчетам по чашечному барометру для удобства вводят только две поправки: температурную и «постоянную», получаемую из Управления гидрометслужбы. Постоянная поправка включает инструментальную и поправку для приведения к нормальной силе тяжести, вычисленную для среднего давления данного пункта.

23 Порядок выполнения задани». 1. Ознакомиться с устройством чашечного барометра по разборному экземпляру прибора. 2. Начертить схему чашечного барометра. 3. Произвести отсчет по чашечному барометру, установленному в шкафчике: а) сделать отсчет по термометру при барометре с точностью до 0,1', б) слегка постучать по верхней части защитного цилиндра для того, чтобы мениск ртути принял нормальное положение; в) установить глаз на уровне вершины мениска и, вращая винт нониуса, опустить визирное кольцо с ноннусом до касания его нижнего среза с вершиной мениска, причем по краям должны оставаться просветы; г) произвести отсчет целых делений по шкале (нижнему срезу нониуса) н десятых долей по совпадению одного из делений нониуса с каким-либо делением шкалы.

4. Обработать полученный отсчет давления путем введения поправок: инструментальной, температурной, на силу тяжести (в зависимости от широты и высоты над уровнем моря). Инструментальная поправка дается в паспорте каждого барометра; остальные поправки необходимо найти в приложениях 1 и 11. При нахождении поправок в приложениях1 (приведение показаний барометра к температуре 0') и П (на силу тяжести) необходимо ннтерполировать с точностью до сотых долей миллибара. П р и м е р.

Найти поправку на силу тяжести, если широта равна 55'30' с., Р 944,3 мб. В приложении 11 находим: 5. Привести исправленное давление к уровню моря, пользуясь приложением П1. 6. Все записи сделать по следующей форме: широта станции 55'42' с.; высота барометра над ур. моря 287 м. термометр при ба- рометре Исправленное давление Поправки » о. Еи о о н Е не в с н Ф о и ~м нн ап т Во' о : и о ан 3. Контрольные вопросы: 1. Почему барометры наполняются обычно ртутью, а не другой жидкостью, например маслом? 2.