Приборы для наблюдения за погодой


Что же нужно наблюдать и какие приборы при этом применяются? Мы уже знаем, что давление земной атмосферы измеряется барометром — усовершенствованной трубкой Торричелли. Давление воздуха непостоянно, его перемены связаны с изменением погоды. Поэтому измерение давления является непременной частью метеорологических наблюдений.

Параллельно с отчетами по барометру производится непрерывная запись изменений величины давления. Для этой цели обычно применяется не ртутный, а металлический барометр — анероид. «Стрелка» такого прибора имеет на конце перо, которое непрерывно записывает изменения давления на бумажной ленте, надетой на вращающийся с помощью часового механизма барабан. Образец такой ленты с записанной на ней кривой изменения давления показан на рис.

Запись изменений давления воздуха за неделю на ленте самопишущего прибора (барографа)
Запись изменений давления воздуха за неделю на ленте самопишущего прибора (барографа)

Столь же важно следить за изменением температуры воздуха. Температура -— важнейшая метеорологическая характеристика воздушной среды. Всегда нужно знать, тепло или холодно, выше или ниже нуля температура. От этого зависит необходимость топки печей в домах, обогревание заводов, общественных зданий и т. д.; от этого зависит расход горючего для действующих на открытом воздухе механизмов, например паровозов.

Но величина температуры и ее изменения играют также огромную роль в явлениях Погоды. С изменением температуры связано изменение давления и ветра; температура вместе с влажностью воздуха определяет появление облаков и выпадение осадков.

Термометры, применяемые для метеорологических наблюдений, по внешнему виду несколько напоминают медицинские, которыми измеряют температуру человеческого тела. Но так как у человека температура меняется в небольших пределах — всего несколько градусов, а изменения температуры воздуха составляют несколько; десятков градусов, то метеорологические термометры делают длиннее медицинских. На шкале такого термометра можно отсчитать температуру от —40 до +50 градусов.

Медицинские термометры наполнены ртутью. Но ртуть остается жидкой только до 39 градусов ниже нуля. При более низких температурах она замерзает, затвердевает. Поэтому метеорологические термометры, предназначенные для зимних наблюдений в районах, где бывают сильные морозы, наполняются не ртутью, а спиртом или толуолом.

То, что ртуть замерзает при больших морозах, долгое время не было известно. Открытие этого явления принадлежит наблюдателю метеорологической станции в Томске Петру Саломатову. Первые метеорологические наблюдения в Сибири были начаты в 30-х годах XVIII столетия Великой северной экспедицией. Экспедиция организовала в больших городах постоянные метеорологические станции и поручила наблюдения местным служащим или военным, тут же обучаемым обращению с приборами. Одним из таких наблюдателей в Томске был «конный казак» Петр Саломатов. 18 ноября 1734 года он прислал в Петербург в Академию наук письмо, в котором сообщил: «...В данных мне инструментах, в барометров да в термометров, от великих мразов перемена такова бывает, а именно из барометров от тех великих мразов ртуть смерзнется кусками, а в термометров входит вся вниз из принадлежащих частей в яблоко, однакож не в большие мразы опять попрежнему становится...».

Саломатову было отвечено, что у него, очевидно, испорчен барометр, «... а иначе сие сделаться не может». Такая точка зрения сохранилась надолго. Например, академик И. А. Браун в «Рассуждении о градусах теплоты и стужи, от которых известные жидкие тела обыкновенно кипеть и в лед обращаться начинают», хотя и указал на «подозрение» о замерзании ртути в Сибири, но решительно отверг это предположение. Но в декабре 1759 года в Петербурге случились сильные морозы и самому Брауну пришлось убедиться в том, что ртуть при низких температурах замерзает. 26 декабря 1759 года в специальных опытах для проверки этого явления принимал участие и М. В. Ломоносов. Только в 1780-1787 годах были проведены широкие и надежно поставленные опыты, которые окончательно подтвердили открытие, сделанное 52 года тому назад Саломатовым.

Помимо обычных термометров, по которым температура воздуха отсчитывается в установленные сроки, применяются специальные термометры, отмечающие самую высокую и самую низкую температуры, наблюдавшиеся за время от предыдущего срока. С термометром, указывающим наибольшую температуру, мы хорошо знакомы, так как подобным ему медицинским термометром измеряем температуру нашего тела.

Метеорологическая станция

Метеорологические приборы устанавливаются на открытой площадке. Большинство из них располагается на высоте 2 метра. Только приборы для наблюдений за ветром ставятся на высоких мачтах.

Температура и влажность воздуха измеряются приборами, установленными в легко вентилируемой будке:

а — общий вид; б — расположение приборов внутри (на вертикальной стойке висят термометры: сухой — слева и смоченный — справа, а также волосной гигрометр — прибор для определения влажности воздуха; лежащие горизонтально термометры показывают наибольшую (верхний) и наименьшую (нижний) температуру); в — ртутные барометры; вешаются в специальном шкафу в комнате; г — гемограф — прибор, записывающий продолжительность солнечного сияния (стеклянный шар собирает солнечные лучи в одной точке, и в этом месте прожигается картонная лента, вкладываемая в стопку прибора; при перемещении Солнца прожог превращается в линию); д — дождемер — прибор для измерения количества выпавшего дождя и снега; дождемерное ведро помещено внутри конусообразной защиты.

Часто приходится слышать, что сегодня «на солнце» температура такая-то. Это выражение совершенно неверно. Измерять температуру «на солнце», то есть выставлять термометр прямо под солнечные лучи, нельзя. Он будет нагреваться сам, будет показывать свою температуру, и никакого представления о температуре воздуха мы не получим. Если мы поставим «на солнце» рядом несколько термометров, то каждый из них, в зависимости от размеров, толщины и сорта стекла, его обработки, будет показывать иную температуру. Поэтому температуру воздуха измеряют в тени. Но так как при этом нужно, чтобы термометр обдувался ветром, то его помещают в специальную будку, стенки которой сделаны из наклонных дощечек. Между дощечками оставляют просветы, сквозь которые легко проходит воздух, обдувающий термометр, но не проникают солнечные лучи (см. фото выше).

Булка ставится на открытом месте, и притом так, чтобы ее дверца открывалась на север. При такой установке термометр действительно показывает температуру воздуха, а не свою. Окрашенная в белый цвет будка ставится на столбы так, чтобы шарик термометра находился над поверхностью Земли на высоте 2 метров.

Существуют также приборы-самописцы, которые, подобно самописцу давления воздуха, ведут непрерывную запись изменения температуры.