Тема 2. Атмосфера. Атмосферное давление

Изучите строение атмосферы, её состав, изменение основных характеристик с высотой по слоям. Обратите особое внимание на распределение озона в атмосфере, на загрязнение атмосферы.

Атмосферное давление является одной из важных характеристик состояния атмосферы.

Нормальное атмосферное давление – это давление воздуха на уровне моря, на широте 45^о и при температуре 0^оС и равно 760 мм.рт.ст или 1013,3 гПа.

Основная международная единица измерения атмосферного давления – паскаль (Па) – давление, вызываемое силой в 1 ньютон (Н) на площадь 1 м². Кроме того в метеорологии используется единица давления – миллибар (мб), представляющая давление силой в 10³ дин, приходящееся на 1 см².

1 мб = 100 Па = 1гПа = 0,75 мм.рт.ст.

Ознакомьтесь с приборами для измерения атмосферного давления: станционным ртутным чашечным барометром, барометром – анероидом, барографом (для непрерывной записи атмосферного давления).

Станционный чашечный ртутный барометр – является одним из наиболее точных приборов для измерения атмосферного давления на сети метеорологических станций. Принцип действия барометра основан на уравновешивании атмосферного давления весом ртутного столба (по изменению высоты столба ртути можно судить об изменении атмосферного давления воздуха).

Станционный чашечный барометр СР (рис.3) состоит из стеклянной трубки наполненной ртутью (1), сверху запаянной, а нижним открытым концом погруженной в чашку с ртутью (2). С наружным воздухом чашка сообщается через отверстие закрытое винтом (3). 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 воздуха. Трубка с ртутью помещена в защитную оправу (4) в которой имеется прорезь для наблюдения за положением мениска столба ртути. На оправу нанесена шкала деления (5) выраженная в мм.рт.ст. или в мб. Для определения атмосферного давления воздуха с точностью до 0,1 деления шкалы имеется подвижный нониус (6), который при измерении атмосферного давления устанавливают над мениском столба ртути. Деление нониуса которое совпадает с делением шкалы барометра дает десятые доли мм.рт.ст. или мб.

Рис. 3. Станционный чашечный ртутный барометр

1- трубка с ртутью, 2 - чашка с ртутью, 3 - отверстие в чашке с ртутью, 4 – защитная оправа, 5 – шкала, 6 – нониус,

7 – термометр, 8 - винт для установки нониуса, 9 — кольцо

Для определения температуры барометра имеется термометр (7) укрепленный в нижней части защитной оправы барометра.

Барометр устанавливают в рабочем помещении метеорологической станции в специальном шкафу, удаленном от обогревательных систем, окон, дверей.

К отчету по барометру вводят следующие поправки:

1) инструментальная поправка – учитывает индивидуальные особенности данного прибора, указывается в поверочном свидетельстве;

2) температурная поправка – необходима для приведения показаний барометра к температуре равной 0^оС (т.к. удельный вес ртути зависит от температуры), при температуре выше 0^оС поправка отрицательна, а при температуре ниже нуля – положительна;

3) поправка на ускорение силы тяжести в зависимости от широты местности и высоты над уровнем моря.

Ускорение силы тяжести имеет наибольшее значение на полюсах, и наименьшее – у экватора. Кроме того, оно уменьшается с удаление кверху от уровня моря. За стандартное принято ускорение силы тяжести на широте 45^о и на уровне моря. Следовательно, на широте от 0 до 45^о показания барометра будут завышены, а на широте – от 45 до 90^о – заниженными по сравнению с широтой 45^о. Поэтому данная поправка будет положительной на широте от 45 до 90^о, и отрицательной – на широте от 0 до 45^о.

Введением данных поправок получают атмосферное давление воздуха на уровне метеостанции, которое затем приводят к уровню моря.

Барометр-анероид БАММ – применяется для измерения атмосферного давления как на метеорологических станциях, так и в полевых условиях.

Основным элементом данного прибора является блок анероидных (вакуумных) коробок. Деформация анероидных коробок под воздействием атмосферного давления воздуха через передаточный механизм вызывает перемещение стрелки относительно делений шкала (небольшие деформации анероидных коробок увеличиваются в 1000 раз). Шкала барометра-анероида может быть выражена либо в мм.рт.ст., либо в гПа (рис.4).

Рис. 4. Барометр – анероид

Механизм анероида помещен в корпус прибора. Для измерения температуры прибора в барометр-анероид встроен ртутный термометр.

К отчету по барометру-анероиду вводят три поправки:

1) инструментальная (шкаловая) поправка – учитывает индивидуальные особенности прибора;

2) температурная поправка – обусловлена изменением упругих свойств анероидных коробок при изменение температуры окружающей среды;

3) добавочная поправка – обусловлена постепенным изменением внутренней структуры анероидных коробок, которые со временем теряют свою упругость.

Выше перечисленные поправки указываются в поверочном свидетельстве прибора.

Барограф метеорологический – применяют для непрерывной записи изменений атмосферного давления воздуха. Изготавливают два типа барографов: суточный (продолжительность одного оборота барабана 26 ч.) и недельный (продолжительность одного оборота барабана 126 ч.). Барограф состоит из приемной части, представленной блоком анероидных коробок (1), передающего механизма (2,3) и регистрирующей части (5). Под воздействием атмосферного давления деформация блока анероидных коробок через рычаги передаточного механизма передается на стрелку с пером (4). Перо записывает изменение атмосферного давления на диаграммной ленте, закрепленной на барабане (5), вращаемом часовым механизмом (рис.5).

Рис. 5. Барограф метеорологический

1- блок анероидных коробок, 2,3 – рычаги передающего механизма,4 – стрелка с пером, 5 – барабан с диаграммной лентой

Литература: 1, стр. 32-62.; 2, стр. 5-8, 33-39.

Поиск по сайту: