Волосной гигрометр — прибор для измерения влажности воздуха в процентах. Гигрометр помещается в метеорологической будке.
Для изучения погоды нужно вести наблюдения за всеми ее элементами: давлением воздуха, температурой, влажностью, облачностью, направлением и силой ветра.
Давление воздуха измеряется на метеорологических станциях ртутным барометром; в качестве запасного прибора помогает барометр-анероид. В нем приемником помогает железная коробочка, из которой выкачан воздушное пространство. От сплющивания атмосферным давлением эта коробочка предохраняется сильной пружиной. Колебания давления действуют на крышку и дно коробочки, которая при уменьшении давления вспучивается, а при повышении прогибается. Эти колебания при помощи особенного механизма передаются стрелке. Стрелка ходит по циферблату и отмечает величину давления.
В случае, если стрелка прибора говорит о том, что давление воздуха понижается (как говорят, барометр «падает»), то наступает изменение погоды к нехорошему. Трансформации давления серьёзны для прогноза погоды.
Метеорологические станции ведут регулярные наблюдения за температурой воздуха. На огромных пространствах пашей Отчизны в одно да и то же время бывают самые разные температуры. К примеру, ранней весной, в то время, когда на солнечном Кавказе и в республиках Средней Азии уже устанавливается жаркая погода, в северной части страны еще бушуют метели.
Летом самая жаркая погода отмечается у нас в Средней Азии, где температура в тени поднимается время от времени выше 50° тепла, а на земле возможно нагрев до 80°.
Самые сильные морозы у нас наблюдаются в Восточной Сибири. В районе «полюса холода» (в Оймяконе) бывают морозы до 70°.
В то время, когда говорят о температуре воздуха, то постоянно имеют в виду Показания термометра, установленного в тени. В случае, если измерять температуру на открытом месте, освещенном солнцем, то разные термометры продемонстрируют различные размеры. Термометр с тёмным шариком продемонстрирует больше, чем со ярким. Как мы знаем, что тёмное тело поглощает предельное число лучей и потому нагревается больше всего тел. Следовательно, он больше будет показывать собственную температуру, чем температуру воздуха. Исходя из этого метеорологические станции измеряют температуру воздуха в любой момент лишь в тени.
Психрометр — правильный прибор, измеряющий влажность и температуру воздуха.
Довольно часто говорят, что при ветреной погоде холод посильнее, чем при негромкой. Это неверно. Термометр показывает одну и ту же температуру и при ветре и без ветра. Чувство холода зависит от того, как скоро охлаждается человеческое тело. При сильном ветре охлаждение идет стремительнее, чем без ветра.
Термометры на метеорологических станциях устанавливаются в тех самых домиках (метеорологических будках), о которых мы говорили в начале. Будки защищают термометры от солнечных лучей, дождя, снега. Стенки будки складываются из наклонных планочек, так что воздушное пространство вольно проходит вовнутрь. Для защиты от солнечных лучей будка окрашивается в белый цвет. Устанавливается будка на высоте около двух метров от почвы, дабы ее не засыпало снегом. Для наблюдателя делается лесенка.
В будке установлены три термометра: ртутный, спиртовой и термометр, что показывает самую большую температуру за время между наблюдениями. Он именуется большим. Устроен он так же, как медицинские термометры. Вблизи шарика термометра трубка делана выводы. При увеличении температуры ртуть под давлением вольно проходит через это сужение. При понижении температуры сужение трубки разрывает столбик, и он остается на большом уровне.
Воздушное пространство ни при каких обстоятельствах не бывает сухим. Кроме того в самых жарких пустынях он постоянно содержит влагу. Испарение с морей и громадных поверхностей океанов, озёр и рек, и с поверхности земли непрерывно доставляет в воздух пар. Вода находится в воздухе в виде пара, в жидком состоянии (ливень, туман, облака) и в жёстком (снег, град). Кроме того весьма прозрачный воздушное пространство постоянно содержит пар. Доказательством этого помогает роса, оседающая на землю из прозрачного воздуха в прохладные ясные ночи, и иней — белый налет ледяных кристаллов при температурах ниже 0°.
Несложный прибор для измерения влажности — волосной гигрометр. Он складывается из рамки, на которой натянут обезжиренный человеческий волос. Один финиш волоса закреплен вверху рамки, а второй перекинут вниз через блок. С блоком связана стрелка, двигающаяся по шкале. При повышении влажности клеточки волоса разбухают, волос удлиняется, что на данный момент же передается стрелкой на шкалу, где показывается в процентах влажность воздуха. При уменьшении влажности волос делается суше и сокращается. Гигрометр помещается в будке на площадке рядом с термометром. Более сложным прибором есть вентиляционный психрометр. Он складывается из двух однообразных термометров, заключенных в железную оправу. Шарики термометров окружены трубками, через каковые вольно проходит воздушное пространство. На верху оправы помещен всасывающий вентилятор, приводимый в воздействие часовой пружиной. Шарик одного термометра обернут кусочком материи (батиста). При наблюдениях материю смачивают водой, а вентилятор заводят. Когда пружина вынудит вращаться лопасти вентилятора, воздушное пространство начнет всасываться в трубки, обдувать термометры и выходить наружу. Со смачиваемого термометра начнет испаряться вода, и он продемонстрирует более низкую температуру, чем сухой (вспомните, как холодит мокрое белье). По разности температур сухого и смачиваемого термометра наблюдатель вычисляет влажность воздуха. Психрометр не требует никакой неестественной тени. С ним возможно трудиться кроме того на солнце, нужно лишь для удобства подвесить прибор на столбик.
Анемометр вращения — правильный прибор для измерения скорости ветра. При наблюдении прибор поднимается рукой вверх и при помощи секундомера отсчитывается число делений на шкале анемометра за узнаваемый временной отрезок.
Направление и силу ветра наблюдатель определяет по флюгеру. На столбе флюгера укреплены железные прутья, показывающие государства света. По этим прутьям весьма легко выяснить направление ветра: северное, северо-восточное, восточное и т. д. В верхней части флюгера имеется дуга со штифтиками и рамка, на которой качается железная дощечка — это несложный прибор для определения силы ветра. Ветер давит на дощечку и поднимает ее на протяжении дуги. По штифтикам отсчитывают силу ветра; зная ее, легко выяснить и скорость ветра, т. е. число метров, проходимых воздухом в одну секунду.
Более правильным прибором для измерения скорости ветра помогает анемометр вращения. Приемником его есть крестовина, имеющая четыре (в некоторых совокупностях — три) полушария, обращенных выпуклостью в одну сторону. Крестовина связана вертикальной осью. Под действием ветра вся совокупность легко вращается в одну сторону. Финиш оси, уходящей вовнутрь механизма, имеет нескончаемый винт, который связан с целой совокупностью шестеренок. С тремя из них связаны стрелки циферблата. В случае, если анемометр поставить на ветер и дать вертушке возможность некое время вращаться, то возможно выяснить совершенно верно скорость ветра.
Сейчас все большее распространение на метеорологических станциях приобретает электрический анеморумбометр (АРМЭ), могущий передавать по проводам скорость и направление ветра. Приемником помогает трехчашечный анемометр, что силой ветра заставляет вращаться якорь маленькой динамо-машины (генератора), заключенной в прибора. Вырабатываемая генератором электричество по проводам передается в помещение метеорологической станции на шкалу вольтметра. Чем посильнее ветер, тем стремительнее вращаются полушария п тем посильнее электрический ток. По степени отклонения стрелки вольтметра делают выводы о скорости ветра. В один момент с показанием скорости ветра на особенной шкале стрелка показывает кроме этого и направление ветра. Обрисованный тут прибор, установленный высоко на железной мачте либо на столбе, может передавать информацию о ветре на расстояние 100-500 м.
Тучи являются собственного рода «поплавками», по которым возможно делать выводы о процессах и воздушных течениях, совершающихся в высоких слоях воздуха.
При наблюдениях за облачностью метеоролог определяет на глаз количество и форму туч. Высота туч определяется при помощи шара — пилота. Это маленький резиновый шар, наполненный водородом. Разрешённый войти в полет, он вольно достигает облака и исчезает в нем. За шаром следят в угломерный прибор — теодолит. По времени полета шара-пилота определяют высоту облака. Более идеальный прибор для определения не только нижней, но и верхней границы облачности в любое время суток и года именуется облакомером. Он выпускается в свободный полет на шаре и передает на землю посредством радиопередатчика особенные сигналы в момент собственного погружения в облако и выхода из толщи облака. Так как скорость подъема шара известна, то по времени выхода сигналов прибора и появления входа из облака определяют толщину и высоту туч.
Барометр-анероид. Прибор для измерения давления воздуха.
Осадки измеряются либо особенным ведром с конусообразной защитой, либо осадкомером В. Д. Третьякова. Ведро сечением в 200 см? устанавливают на столбе высотой 2 м. Его огораживают воронкообразным футляром, сделанным из планок, для предохранения выдувания осадков (особенно снега) сильным ветром. Собранную воду сливают в мензурку и измеряют. Количество осадков измеряется толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. Умеренный ливень дает 5-6 мм осадков, сильный — около 15-20 мм, а ливневой дождь — более 30 мм. Дабы представить себе, как велико это количество выпадающей воды, направляться знать, что 1 мм осадков на 1 га площади дает 900 ведер воды.
Кроме того самые нередкие наблюдения метеорологов бывают недостаточны. Нужна постоянная запись наблюдений устройствами-автоматами. Для этого созданы самопишущие устройства, трудящиеся на метеорологических станциях.
К ним относится барограф — самописец давления воздуха. Приемником в нем помогает столбик анероидных коробок (таких, как в барометре-анероиде), показания которых складываются. Совокупность рычагов передает вспучивание и сжимание анероидных коробок под действием давления на барабан с часовым механизмом. На барабан наматывается разграфленная бумажная лента, на которой нанесены часы и шкала барометра и дни недели. На конец рычажной передачи надевается перо в форме корытца, куда пускается капля несохнущих чернил. Часовая пружина крутит барабан, и на ленте получается запись колебаний давления.
Термограф машинально записывает температуру воздуха. Приемником в нем помогают двойная (биметаллическая) пластинка из металлов с разной свойством расширения (к примеру, железо и медь). Благодаря этого при колебаниях температуры воздуха пластинка изгибается. Финиш рычажной передачи, идущей от двойной пластинки к барабану, так же как и в прошлом самописце, дает постоянную запись температуры воздуха на ленте. Термограф помещается в метеорологической будке.
Гигрограф записывает влажность воздуха. Роль приемника в нем делает пучок обезжиренных людских волос, натянутых снаружи футляра прибора. Пучок цепляется крючком за середину. С крючком связана рычажная передача, ведущая перо к барабану с часовым механизмом. Удлинение либо сокращение волос от колебаний влажности записывается на ленте барабана.
Барометр-анероид складывается из коробки (1), из которой выкачан воздушное пространство. Для предохранения коробки от сплющивания внешним давлением воздуха ставится сильная пружина (4). При повышении давления коробка сплющивается, тянет за собой пружину; перемещение пружины передается через совокупность рычажков (2) на стрелку (3).
Плювиограф — самописец дождевых осадков. Приемником в нем помогает ведро для собирания дождя. Поступающая вода стекает по трубке в цилиндр, где находится поплавок. Поплавок соединен с рычажной передачей, идущей к ленте барабана с часовым механизмом. От стекающей в цилиндр дождевой воды уровень в нем увеличивается и поплавок поднимается. Перо на барабане чертит линию вверх. Когда цилиндр наполнится, сифон (стеклянная трубка сбоку от цилиндра) срочно опорожнит цилиндр, перо на ленте опустится и все начнется сперва. На ленте получается постоянная запись количества осадков и времени их выпадения.
На больших метеорологических станциях, где работа ведется весь день и сотрудникам нужно иметь под рукой сведения о состоянии погоды в любую секунду, употребляется дистанционная метеорологическая станция (ДМС), устанавливаемая на площадке. Для наблюдения за устройствами не нужно идти на площадку. Достаточно подойти к распределительному щитку прибора, установленному в помещении, где трудятся метеорологи, надавить 2—3 кнопки, и ДМС скажет, что делается снаружи: какой ветер, какая влажность и температура.
Все шкалы прибора ДМС смонтированы на пульте управления, имеющем форму радиоприемника. Особый кабель соединяет ДМС с пультом управления в помещении станции. Дистанционная метеорологическая станция питается электроэнергией от сети муниципального либо сельского освещения. В случае, если необходимо определить, какой на данный момент ветер, то направляться надавить кнопку с надписью «ветер» на пульте управления. На скорости ветра и шкалах направления покажутся соответствующие цифры. Так же поступают с влажностью и температурой воздуха. Вся эта работа проделывается в течение 30— 40 секунд.
Не считая этих главных устройств, используются многие другие: для измерения солнечной радиации (излучения), для определения дальности видимости, для определения температуры земли и т. п.
* * *
Работа метеоролога-наблюдателя важна и почетна. Так как от его наблюдений зависит довольно часто будущее экипажей и пассажиров самолетов, судов, каковые смогут в пути встретиться с грозой либо бурей. От точности его наблюдений зависит правильность прогноза погоды. В любую погоду наблюдатель выходит на площадку и трудится с устройствами.
Метеоролог обязан делать наблюдения совершенно верно, скоро и бережно, дабы скорее обработать материалы и послать их заинтересованным организациям. Погода не следует на месте: она непрерывно изменяется, п нужно скоро схватить эти трансформации.