Die ersten meteorologischen Instrumente. Meteorologische Instrumente
Nastich Nadeschda Walentinowna
Thermometer
Thermometer ist ein Gerät zur Messung der Temperatur von Luft, Boden, Wasser usw. Es gibt verschiedene Arten von Thermometern:
-
Infrarot.
flüssig;
mechanisch;
elektronisch;
optisch;
Psychrometer
Ein Psychrometer ist ein Gerät zur Messung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Das einfachste Psychrometer besteht aus zwei Alkoholthermometern. Ein Thermometer ist trocken und das zweite verfügt über eine Befeuchtungsvorrichtung. Der Alkoholkolben eines Nassthermometers ist mit Batistband umwickelt, dessen Ende sich in einem Gefäß mit Wasser befindet. Durch die Verdunstung der Feuchtigkeit kühlt das befeuchtete Thermometer ab.
Barometer
Barometer ist ein Gerät zur Messung des Luftdrucks. Das Quecksilberbarometer wurde 1644 vom italienischen Mathematiker und Physiker Evangelista Torricelli erfunden; es bestand aus einer Platte, in die Quecksilber gegossen wurde und in die ein Reagenzglas (Kolben) mit dem Loch nach unten gestellt wurde. Wenn der Atmosphärendruck zunahm, stieg der Quecksilbergehalt im Reagenzglas, und wenn er sank, sank der Quecksilbergehalt.
Wird normalerweise im Alltag verwendet mechanische Barometer. Im Aneroid befindet sich keine Flüssigkeit. Aus dem Griechischen übersetzt bedeutet „Aneroid“ „ohne Wasser“. Es zeigt den atmosphärischen Druck, der auf die dünnwandige Wellpappe wirkt Metall-Box, in dem ein Vakuum entsteht.
Windmesser
Anemometer, Windmesser – ein Gerät zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit von Gasen und Luft in Systemen, beispielsweise Lüftungssystemen. In der Meteorologie wird es zur Messung der Windgeschwindigkeit verwendet.
Aufgrund des Funktionsprinzips werden mechanische Anemometer, thermische Anemometer und Ultraschallanemometer unterschieden.
Der gebräuchlichste Anemometertyp ist das Schalenanemometer. Erfunden von Dr. John Thomas Romney Robinson, der am Armagh Observatory arbeitete, im Jahr 1846. Es besteht aus vier halbkugelförmigen Schalen, die symmetrisch auf den kreuzförmigen Speichen eines Rotors montiert sind, der sich um eine vertikale Achse dreht.
Wind aus jeder Richtung dreht den Rotor mit einer Geschwindigkeit, die proportional zur Windgeschwindigkeit ist.
Niederschlagsmesser
Ein Niederschlagsmesser, Regenmesser, Pluviometer oder Pluviograph ist ein Gerät zur Messung atmosphärischer flüssiger und fester Niederschläge.
Das Gerät des Tretjakow-Niederschlagsmessers
Das Niederschlagsmesser-Set besteht aus zwei Metallgefäßen zum Sammeln und Speichern von Niederschlägen, einem Deckel dafür, einem Tagan zum Aufstellen von Niederschlagsgefäßen, einem Windschutz und zwei Messbechern.
Pluviograph
Ein Gerät zur kontinuierlichen Aufzeichnung der Menge und Intensität flüssigen Niederschlags in Abhängigkeit von der Zeit (Beginn des Niederschlags, Ende usw.) und an modernen Wetterfahnen – mithilfe eines elektronischen Geräts.
Die Wetterfahne dient oft dekoratives Element- zur Heimdekoration. Die Wetterfahne kann auch zum Schutz verwendet werden Schornstein vor Erstickung.
Meteorologische Instrumente – Instrumente und Anlagen zur Messung und Aufzeichnung der Werte meteorologischer Elemente. Um die Ergebnisse von Messungen an verschiedenen Wetterstationen vergleichen zu können, werden meteorologische Instrumente vom gleichen Typ hergestellt und so installiert, dass ihre Messwerte nicht von zufälligen örtlichen Bedingungen abhängen. meteorologische Elemente
Meteorologische Instrumente sind für den Betrieb unter natürlichen Bedingungen konzipiert Klimazonen. Daher müssen sie einwandfrei funktionieren, stabile Messwerte in einem weiten Temperaturbereich, bei hoher Luftfeuchtigkeit und bei Niederschlägen aufrechterhalten und dürfen keine Angst vor hohen Windlasten und Staub haben.
Meteorologische Elemente, Merkmale des Zustands der Atmosphäre: Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und -richtung, Bewölkung, Niederschlag, Sichtbarkeit (Transparenz der Atmosphäre) sowie Boden- und Wasseroberflächentemperatur, Sonnenstrahlung, langwellige Strahlung der Erde und der Atmosphäre. Zu den meteorologischen Elementen zählen auch verschiedene Wetterphänomene: Gewitter, Schneestürme usw. Änderungen der meteorologischen Elemente sind das Ergebnis atmosphärischer Prozesse und bestimmen das Wetter und das Klima.
Thermometer Aus dem Griechischen Therme – Wärme + Metreo – messen Thermometer – ein Gerät zur Messung der Temperatur von Luft, Boden, Wasser usw. beim thermischen Kontakt zwischen Messobjekt und empfindliches Element Thermometer. Thermometer werden in der Meteorologie, Hydrologie und anderen Wissenschaften und Industrien eingesetzt. An Wetterstationen, an denen zu bestimmten Zeiten Temperaturmessungen durchgeführt werden, wird ein Maximumthermometer (Quecksilber) zur Aufzeichnung der Maximaltemperaturen zwischen den Beobachtungszeiträumen verwendet; Die niedrigste Temperatur zwischen den Perioden wird von einem Minimum-Thermometer (Alkohol) aufgezeichnet.
Niederschlagsmesser Regenmesser; Pluviometer Niederschlagsmesser ist ein Gerät zum Sammeln und Messen der Niederschlagsmenge. Der Niederschlagsmesser ist ein zylindrischer Eimer mit genau definiertem Querschnitt, der am Wetterstandort installiert wird. Die Niederschlagsmenge wird ermittelt, indem der in den Eimer gefallene Niederschlag in ein spezielles Regenmessglas gegossen wird, dessen Querschnittsfläche ebenfalls bekannt ist. Feste Niederschläge (Schnee, Pellets, Hagel) werden vorgeschmolzen. Das Design des Regenmessers bietet Schutz vor schneller Verdunstung des Niederschlags und vor dem Herausblasen von Schnee, der in den Eimer des Regenmessers gelangt.
Heliograph aus dem Griechischen. Helios - Sun + Grapho - Schreibheliograph - ein Rekordergerät, das die Sonnenscheindauer aufzeichnet. Der Hauptteil des Geräts ist eine Kristallkugel mit einem Durchmesser von etwa 90 mm, die bei Beleuchtung von einer beliebigen Seite als Sammellinse fungiert Brennweite in alle Richtungen gleich. In der Brennweite, parallel zur Kugeloberfläche, befindet sich ein Pappband mit Unterteilungen. Die Sonne, die tagsüber über den Himmel wandert, brennt einen Streifen in dieses Band. In den Stunden, in denen die Sonne von Wolken bedeckt ist, kommt es zu keinem Durchbrennen. Die Zeit, in der die Sonne schien und in der sie verborgen war, lässt sich anhand der Unterteilungen auf dem Band ablesen.
Ceilometer Ein Ceilometer ist ein Gerät zur Bestimmung der Höhe der unteren und oberen Grenzen von Wolken, die auf einem Ballon angehoben werden. Die Wirkungsweise des Deckenmessers basiert auf: - entweder auf einer Widerstandsänderung der Fotozelle, die auf Änderungen der Beleuchtung beim Eintritt in und beim Verlassen der Wolken reagiert; - oder über die Widerstandsänderung eines Leiters mit hygroskopischer Beschichtung, wenn Wolkentropfen auf seine Oberfläche treffen.
Anemometer Aus dem Griechischen Anemos – Wind + Metreo – ich messe Anemometer ist ein Gerät zur Messung der Windgeschwindigkeit und der Gasströme anhand der Anzahl der Umdrehungen eines Drehtellers, der sich unter dem Einfluss des Windes dreht. Es gibt Anemometer verschiedene Typen: manuell und fest an Masten usw. angebracht. Man unterscheidet zwischen registrierenden Anemometern (Anemographen).
Radiosonde Eine Radiosonde ist ein Gerät zur meteorologischen Forschung in der Atmosphäre bis zu einer Höhe von km. Die Radiosonde steigt frei fliegend auf Heißluftballon und sendet automatisch Funksignale an den Boden, die den Werten von Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit entsprechen. In großen Höhen platzt der Ballon und die Instrumente werden per Fallschirm abgeworfen und können wieder verwendet werden.
Meteorologische Rakete Eine meteorologische Rakete ist ein Raketenträger, der in die Atmosphäre geschossen wird, um sie zu untersuchen obere Schichten, hauptsächlich die Mesosphäre und Ionosphäre. Die Instrumente untersuchen den Atmosphärendruck, das Erdmagnetfeld, die kosmische Strahlung, Spektren der Sonnen- und Erdstrahlung, die Luftzusammensetzung usw. Die Messwerte der Instrumente werden in Form von Funksignalen übertragen.
Meteorologischer Satellit Ein meteorologischer Satellit ist ein künstlicher Erdsatellit, der verschiedene meteorologische Daten aufzeichnet und zur Erde überträgt. Der meteorologische Satellit soll die Verteilung der Wolken-, Schnee- und Eisdecke überwachen, die Wärmestrahlung von der Erdoberfläche und der Atmosphäre sowie die reflektierte Sonnenstrahlung messen, um meteorologische Daten für die Wettervorhersage zu erhalten.
Die Hauptbeschäftigung der meisten Meteorologen ist nicht, wie gemeinhin angenommen wird, die Wettervorhersage, sondern die Wetterbeobachtung. Ohne Beobachtungen gibt es keine Prognosen. Darüber hinaus müssen Sie für eine kompetente Wettervorhersage die Ergebnisse von Beobachtungen an Dutzenden und Hunderten von Punkten haben. Beobachtungen werden an meteorologischen Stationen durchgeführt.
Eine meteorologische Station (Wetterstation) ist eine Einrichtung, in der rund um die Uhr regelmäßige Beobachtungen des Zustands der Atmosphäre und atmosphärischer Prozesse durchgeführt werden, einschließlich der Überwachung von Änderungen einzelner meteorologischer Elemente (Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und -richtung, Bewölkung und Niederschlag usw.). ). Die Station verfügt über einen meteorologischen Standort, an dem sich die wichtigsten meteorologischen Instrumente befinden, und einen geschlossenen Raum zur Verarbeitung von Beobachtungen. Meteorologische Stationen Länder, Regionen, Regionen bilden ein meteorologisches Netzwerk.
Nur wenige Messungen können „nach Augenmaß“ durchgeführt werden; Messgeräte, ihre Wirkung beruht auf den Gesetzen der Physik.
Wenn wir im Radio hören, dass die aktuelle Temperatur so oder so ist, schauen wir oft auf das Außenthermometer vor dem Fenster und stellen einen Unterschied von bis zu drei bis vier Grad fest. Dies liegt erstens daran, dass sich die Wetterstation, von der wir Informationen erhalten haben, in einiger Entfernung von unserem Haus befindet; Zweitens sind die Instrumente an der Wetterstation anders installiert als bei uns. und drittens, Haushaltsgeräte nicht annähernd so genau wie meteorologische. Die Beobachtung des Wetters an einer Wetterstation gilt als Routinearbeit, da sie strengen Anweisungen unterliegt, gegen die nicht verstoßen werden darf, da sonst Beobachtungen an verschiedenen Wetterstationen (und von verschiedenen Beobachtern an derselben Station) nicht verglichen werden können. Es geht nicht nur darum, dass verschiedene Stationen über Instrumente gleicher Bauart verfügen sollten. Die Ergebnisse von Beobachtungen hängen auch davon ab, wie und wo diese Geräte installiert sind, wie sie verwendet werden, wie Beobachtungen aufgezeichnet werden usw. Doch die Fülle an Eindrücken, die uns das Beobachtungsobjekt – das Wetter – vermittelt, gleicht die scheinbare Monotonie der Methoden mehr als aus.
Jedes Instrument einer Wetterstation ist mit einem Zertifikat ausgestattet, aus dem hervorgeht, welche Korrekturen an den Messwerten vorgenommen werden müssen. Im Thermometerzertifikat heißt es zum Beispiel:
von -5,7 bis +2,1 +0,2
von +2,2 bis +9,4 +0,1.
Das heißt, wenn das Thermometer -0,2 °C anzeigt, beträgt die tatsächliche Temperatur (-0,2 °C) + (+0,2 °C) = 0,0 °C; Wenn +5,7°C angezeigt wird, beträgt die Temperatur +5,8°C. Bei einem anderen Thermometer sind die Korrekturen fast immer unterschiedlich, selbst wenn es im Werk als Teil derselben Serie hergestellt wurde. Solche Änderungsanträge werden aufgerufen instrumental. Alle Geräte haben sie, egal was sie messen.>
Schauen wir uns nun Instrumente an, die zur Messung einzelner meteorologischer Elemente entwickelt wurden.
LUFTDRUCK
Der Luftdruck ist der wichtigste meteorologische Indikator, noch wichtiger als die Temperatur. Der Druck wird mit einem Quecksilberbarometer gemessen, das in den dreieinhalb Jahrhunderten seit seiner Erfindung durch Evangelista Torricelli keine wesentlichen Veränderungen erfahren hat. Mit dem Barometer können Sie die Höhe bestimmen Quecksilber mit einer Genauigkeit von 0,1 mm. Der Druck innen und außen ist gleich, daher wird das Gerät in einem geschlossenen Raum – dem Beobachtungsraum, in dem Beobachtungen verarbeitet werden – an die Wand gehängt. In die Barometerskala ist ein Thermometer eingebaut, das anzeigt Temperatur in Innenräumen, da sich bei steigender Temperatur das Quecksilber im Barometer ausdehnt und über eine spezielle Tabelle eine Temperaturkorrektur in die Messwerte eingetragen werden muss.
Zusätzlich wird eine Korrektur der absoluten Höhe in den Druckwert eingeführt, d. h. Berechnen Sie den Druck, der an einem bestimmten Punkt herrschen würde, wenn sich das Barometer auf Meereshöhe befände. Ohne diese Änderung, welche Bergland, innerhalb dessen sie sich befinden verschiedene Höhen Zahlreiche Wetterstationen würden unabhängig von den Wetterbedingungen auf der Isobarenkarte als Gebiet angezeigt niedriger Druck, und eine sehr bizarre Konfiguration.
Im Beobachtungsraum gibt es auch ein Aneroidbarometer, das der breiten Öffentlichkeit weitaus bekannter ist; es gilt als weniger genaues Instrument und wird nur für den Fall aufbewahrt. Der Hauptteil des Aneroids ist eine runde Blechdose mit gerillten Deckeln. Die Luft wurde herausgepumpt und es ist versiegelt. Beim Erhöhen Luftdruck Die Lider biegen sich nach innen, und wenn sie reduziert werden, richten sie sich auf. Die Bewegungen der Abdeckungen werden über ein Hebelsystem auf den Pfeil übertragen.
Auf dem gleichen Prinzip beruht auch die Wirkungsweise des hier befindlichen Barographen, der eine Kurve der Luftdruckänderungen zeichnet. Ein Pfeil mit einem winzigen Tintenfass an der Spitze biegt sich entsprechend der Änderung der Gesamtauslenkung der Deckel eines Schachtelstapels nach oben oder unten aus und zeichnet eine Druckänderungskurve auf das Band, das um die Trommel gewickelt ist. Die Trommel dreht sich mithilfe eines Uhrmechanismus. Wenn die Trommel pro Tag eine Umdrehung macht, ist die Kurve glatt; Wenn eine Woche lang die Genauigkeit der Messwerte geringer ist, sind Druckänderungen jedoch deutlicher sichtbar. Es ist besser, sowohl tägliche als auch wöchentliche Barographen zu haben. Andere Blockflöten verwenden selten wöchentliche Trommeln.
TEMPERATUR UND LUFTFEUCHTIGKEIT
Die Temperatur ist der meteorologische Indikator, den wir am meisten spüren; das Wetter ist für uns in erster Linie „warm“ oder „kalt“. Die Lufttemperatur ist die Temperatur, die ein Thermometer anzeigt, das sich in einer Höhe von 2 m über dem Boden befindet und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist. Thermometer werden in einer der Kabinen am Wetterstandort aufgestellt. Ein Wetterstandort ist ein flacher Ort, etwa zwanzig Meter vom Gelände der Wetterstation entfernt, mit erhaltener natürlicher Bedeckung (Gras, Moos, kurz gesagt, was den natürlichen Untergrund für einen bestimmten Ort darstellt). Die Kabinen sind gestrichen weiße Farbe Ihre Wände bestehen aus Brettern, so dass die Luft ungehindert in die Kabine eindringen kann und die Sonnenstrahlen niemals eindringen. In der Nähe des Standes befindet sich eine feste Leiter.
Zwei Thermometer sind dringend, d.h. zeigt die aktuelle Temperatur an. Sie sind vertikal angeordnet, deren Knäuel in einen Stoffstreifen gewickelt ist, dessen Ende in ein Glas Wasser gesenkt wird. Thermometer werden dementsprechend trocken und nass genannt. Vielleicht hat der Leser ein solches Thermometerpaar schon einmal in Räumen gesehen, in denen es wichtig ist, die Luftfeuchtigkeit zu überwachen, beispielsweise in Museen. Quecksilberthermometer. Allerdings bei sehr niedrigen Temperaturen Quecksilberthermometer durch Alkohol ersetzt (Quecksilber gefriert bei -39°). Die vom Trockenkugelthermometer angezeigte Temperatur ist die aktuelle Lufttemperatur.
Ein Paar Thermometer – trocken und nass – bilden ein Gerät namens Psychrometer – ein Feuchtigkeitsmessgerät. Deshalb heißt der Stand psychrometrisch. Die Verdunstung von Wasser erfordert Wärme, und ein Feuchtkugelthermometer zeigt normalerweise mehr an niedrige Temperatur als trocken. Bei trockener Luft kommt es schnell zur Verdunstung, es wird viel Wärme verbraucht und der Unterschied in den Thermometerwerten ist groß. Bei feuchte Luft Das Wasser verdunstet langsam und der Messwertunterschied verringert sich entsprechend. Wenn die Luftfeuchtigkeit 100 % erreicht, findet keine Verdunstung statt, die Thermometerwerte sind gleich. Anhand spezieller Tabellen (und das ist ein recht umfangreicher Band) ermittelt der Beobachter die absolute Luftfeuchtigkeit, die relative Luftfeuchtigkeit und das Luftfeuchtigkeitsdefizit, d. h. die Menge an Dampf, die die Luft noch aufnehmen kann. Es ist klar, dass bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % das Feuchtigkeitsdefizit Null ist.
Der Mensch spürt keine absolute Luftfeuchtigkeit, sondern nimmt die relative Luftfeuchtigkeit erst dann wahr, wenn sie stark vom Optimum abweicht (60–70 %) – entweder ist die Luft zu trocken (40 % oder weniger) oder zu feucht (90–100). %). Bei trockener Luft sind Frost und Hitze deutlich erträglicher. Frost von 15-20° in der Region Murmansk bei hundertprozentiger Luftfeuchtigkeit und selbst bei einer Brise (und die Brise reißt einen manchmal um) ist viel heftiger als die berühmten sibirischen Fröste bei niedriger Luftfeuchtigkeit und keinem Wind.
Die Luftfeuchtigkeit wird auch von einem anderen Gerät erfasst – einem Haarhygrometer. Seine Wirkung beruht auf der Tatsache, dass entfettetes menschliches Haar – unbedingt weiblich (es ist dünner) und hell (das Pigment beeinträchtigt seine Feuchtigkeitsempfindlichkeit) – je nach Luftfeuchtigkeit seine Länge leicht verändert.
Das Hygrometer wird in derselben Kabine wie das Psychrometer aufgestellt. Seine Messwerte sind weniger genau, sie werden mit einem Psychrometer überprüft, aber es ermöglicht Ihnen, die Luftfeuchtigkeit sofort und ohne Berechnungen zu bestimmen: Die Skala ist in Prozent der relativen Luftfeuchtigkeit kalibriert.
In derselben Kabine gibt es zwei weitere horizontale Thermometer – Maximum und Minimum. Sie werden benötigt, um zu wissen, welche höchsten und niedrigsten Werte die Temperatur während des Beobachtungszeitraums erreicht hat. Das Maximalthermometer ist jedem bekannt – zum Beispiel ein medizinisches. Es zeigt die Körpertemperatur nicht nur an, wenn man es unter den Arm hält, sondern auch, wenn man es herausnimmt, bis man es abschüttelt. Lediglich bei dem in der Meteorologie verwendeten Maximumthermometer ist der Temperaturbereich viel größer und der Hals zwischen Rohr und Behälter breiter, so dass man ihn leichter abschütteln kann. Deshalb wird es horizontal in der Kabine platziert, damit das Quecksilber selbst nicht versehentlich in den Tank rutscht. Als medizinisches Gerät kann es jedoch nicht verwendet werden: Egal wie oft wir es unter den Arm halten, es zeigt eine niedrigere Temperatur als normal an, da es lang ist und ein erheblicher Teil des Quecksilbers die Temperatur der Umgebungsluft annimmt . Aber was ist es? Das Trockenthermometer zeigt 15°, maximal 19°; Zu nächstes Semester Beobachtungen, die Temperatur sinkt stetig, am Trockenthermometer sind es schon 7°, und im Maximum sind es wieder die gleichen 19°! Es stellt sich heraus, dass der Beobachter beim Ablesen des Maximumthermometers vergessen hat, es zu schütteln. Es ist so passiert. Um zu verhindern, dass so etwas noch einmal passiert, wurde in den Beobachtungsaufzeichnungen eine spezielle Spalte eingeführt: „Messwerte des Maximalthermometers nach dem Schütteln“.
Es ist nicht schwer zu erraten, dass das Minimumthermometer während des Beobachtungszeitraums die niedrigste Temperatur anzeigen sollte. Das Funktionsprinzip dieses Thermometers ist wie folgt. Eine Nadel schwimmt in einer Kapillare, die farblosen Alkohol enthält. Bei jedem Beobachtungszeitraum das Thermometer leicht neigen, den Stift an die Oberfläche des Alkohols anpassen und das Thermometer horizontal platzieren.
Meteorologische Thermometer ermöglichen Messungen mit einer Genauigkeit von 0,1 °C.
In einer anderen Kabine gibt es Rekorder – einen Thermographen und einen Hygrographen, die kontinuierlich Änderungen der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit aufzeichnen; Ihre Uhrwerktrommeln ähneln denen eines Barographen und die Zeiger sind mit Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren verbunden. Feuchtigkeitssensor – menschliches Haar, Temperatursensor – Bimetallplatte.
Zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit gibt es viele Messgeräte verschiedene Designs. Das Wesentliche bei den meisten von ihnen ist eines: Der Wind dreht den Drehteller und der Umdrehungszähler (mechanisch oder elektrisch) misst die Rotationsgeschwindigkeit. Solche Geräte werden Anemometer genannt (aus dem Griechischen übersetzt als Windmesser). Ähnliche Vorrichtungen sind mittlerweile in vielen Städten zu sehen: So etwas wie eine große, hohle Melone, in zwei Hälften geschnitten, wird auf einer vertikalen Achse befestigt; die Hälften sind gegeneinander versetzt, auf jeder Hälfte befindet sich eine Werbung für ein Unternehmen. Der Wind umströmt die mit der konvexen Seite zugewandte Hälfte recht ungehindert und übt auf der konkaven Seite der anderen Hälfte einen spürbaren Druck aus. Und das ganze Gerät beginnt sich zu drehen – umso schneller stärkerer Wind. Es ist nicht schwer zu erkennen, dass die Rotation immer in eine Richtung erfolgt, egal wo der Wind weht.
Aber für Wetterstationen ist der Standard kein Anemometer, sondern ein eher einfaches Gerät, das vor mehr als hundert Jahren vom Direktor des Geophysikalischen Hauptobservatoriums in St. Petersburg G.I. entworfen wurde. Wild. Wilds Wetterfahne besteht aus einer Wetterfahne – einer Metallfahne, die sich frei um eine Achse dreht, und einem hängenden Metallbrett, das sich mit der Wetterfahne dreht und sich immer quer zur Windströmung befindet. Unter der Wetterfahne befinden sich Stifte, die die Seiten des Horizonts anzeigen – die Hauptseiten (Nord, Ost, Süd, West) – und die Zwischenseiten – insgesamt 8. Die Windrichtung ist die Seite des Horizonts, von der der Wind weht Sie wird also nicht dadurch bestimmt, dass die Wetterfahne in die Richtung des Windes gedreht wird, sondern entlang des Gegengewichts dazu, immer dem Wind zugewandt. Je stärker der Wind ist, desto mehr weicht das Metallbrett von seiner vertikalen Position ab. Neben dem Brett wird ein Metallbogen mit Stiften angeschweißt, anhand dessen der Grad der Durchbiegung des Brettes und dann laut Tabelle die Windgeschwindigkeit bestimmt werden. Nach ein bis zwei Wochen Arbeit schreibt der Beobachter jedoch die Windgeschwindigkeit ein, ohne auf die Tabelle zu schauen. Die Wetterfahne wird in einer Höhe von ca. 10 m über dem Boden auf einem separaten Ständer angebracht stehende Säule oder über dem Dach einer Wetterstation. Am häufigsten gibt es zwei Wetterfahnen – mit einem leichten Brett für schwache Winde (bis zu 20 m/s) und einem schweren für starke Winde (von 12–15 m/s). Hier ist jedoch ein Vorbehalt angebracht. Unter dem Einfluss eines sanften, turbulenten Windes wird das Board niemals eine horizontale Position einnehmen. Wirbel und Turbulenzen der Strömung können das Brett horizontal positionieren und es sogar (für eine gewisse Zeit) anheben. Wenn die Richtung beispielsweise zwischen West und Südwest liegt und sich zwischen dem zweiten und dritten Pfeiler ein leichtes Brett befindet und die Böen den vierten erreichen, sieht die Aufzeichnung zum Zeitpunkt der Beobachtung wie folgt aus: „WSW, l.d.“ 2-3(4)“. wenn die Glosse bewegungslos ist, schreiben sie: „Ruhe.“
Die Windgeschwindigkeit wird in m/s gemessen; Eine Ausnahme bilden Flug- und Seewetterstationen: Erstere geben die Geschwindigkeit in km/h an, letztere in Knoten (Seemeilen pro Stunde), um den Vergleich der Windgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit von Flugzeugen bzw. Schiffen zu erleichtern.
Es lässt sich leicht berechnen, dass 1 m/s = 3,6 km/h = 1,94 Knoten (1 Seemeile = 1852 m). 15 m/s ist ein Sturm; 30 m/s ist ein Hurrikan, bei dem man kaum auf den Beinen stehen kann. Die Wetterfahne erreicht nicht mehr Geschwindigkeiten von mehr als 40 m/s, die wir brauchen spezielle Geräte. Einer davon, ein für 60 m/s ausgelegter Hurrikanmesser, ging in der Region Khibiny bei einzelnen Böen ebenfalls aus dem Maßstab. Und in der Antarktis wurden einst etwa 90 m/s gemessen. Gemessen an der Zerstörung, die tropische Wirbelstürme (Taifune) anrichten, können die Windgeschwindigkeiten dort 100 m/s überschreiten.
SONNENSCHEIN
Während jedes Beobachtungszeitraums sollte Sonnenschein notiert werden. Wenn die Sonne von nichts verdeckt wird und hell scheint, wird im Eintrag neben dem Sonnensymbol eine Zwei platziert – der zweite Grad. Wenn die Sonne leicht bewölkt ist (dies geschieht normalerweise bei hohen Wolken), Objekte aber Schatten werfen, ist der Exponent nicht angegeben, d. h. der erste Abschluss ist impliziert. Wenn es keine Schatten gibt, aber der Stand der Sonne am Himmel dennoch bestimmt werden kann, wird ein Nullgrad geschrieben. Wenn die Sonne von dichten Wolken bedeckt ist oder sich unterhalb des Horizonts befindet, wird das Symbol überhaupt nicht platziert.
Das Heliographengerät zeichnet ständig das Sonnenlicht auf. Dies ist ein einzigartiges Messgerät, das sich von allen anderen dadurch unterscheidet, dass es kein einziges bewegliches Teil hat. Selbst ein Maßband, selbst ein Schneiderzentimeter, müssen wir so verschieben und positionieren, dass der Nullpunkt der Skala mit dem Anfang des gemessenen Segments übereinstimmt. Das Thermometer verfügt über eine bewegliche Quecksilbersäule; Ein Thermograph oder Barograph verfügt über einen Uhrmechanismus, der die Trommel dreht, und einen Zeiger, der sich hebt und senkt.
Der Hauptteil des Heliographen ist eine Kugel mit einem Durchmesser von etwa 100 mm, die aus gutem optischen Glas besteht und gut poliert ist. Eine solche Kugel ist eine Sammellinse, die im Gegensatz zu den üblichen Linsen, die in Brillen, Mikroskopen, Ferngläsern usw. verwendet werden, keine einzige optische Hauptachse hat: Jede gerade Linie, die durch die Mitte der Kugel gezogen wird, ist ihre optische Achse. Wie jede Linse hat auch die Kugel ihre eigene Brennweite; sie ist in alle Richtungen gleich. In diesem Abstand wird in einem speziellen Käfig ein Pappband mit Teilungen entlang der Oberfläche des Balls angebracht. Die Sonne, die eine sichtbare Bewegung über den Himmel macht, brennt eine Spur in das Band. Irgendwann verschwindet die Sonne hinter den Wolken und hört auf, durch das Band zu brennen; es setzt seine Bewegung hinter den Wolken fort, und wenn der Himmel klar wird, erscheint ein neuer Brand. Jeder große Abschnitt auf dem Band entspricht 1 Stunde. Das Band hält 8 Stunden; Danach, wenn der Tag länger dauert, legen sie ein neues Band ein und drehen den Clip um 120° – das ist genau der Bogen, den die Sonne in 8 Stunden beschreibt. Im Winter sind die Tage kurz, ein Band wird installiert – von 8 bis 16 Uhr. Im Frühling und Herbst (und in den Tropen - das ganze Jahr) - zwei, von 4 bis 12 und von 12 bis 20 Uhr. Bei Kindern sind selbst auf dem Breitengrad Moskaus bereits drei Bänder erforderlich, da der Tag mehr als 16 Stunden dauert und noch weiter nördlich die Sonne kann nicht eingestellt werden, Bänder sind auf 0,8, 16 Uhr eingestellt
Ein Heliograph kann als Rekorder funktionieren, weil er sich mit der rotierenden Erde bewegt und zuerst einen Punkt seines Bandes, dann einen anderen, der Sonne zum Brennen aussetzt. Das Einzige, was mit ihnen vergleichbar ist, ist eine Sonnenuhr – praktisch das gleiche Gerät, aber kein selbstaufzeichnendes.
Wolken sind eines der am schwierigsten zu beobachtenden meteorologischen Elemente, weshalb es keine Instrumente gibt. Es ist notwendig, mit dem Auge den Grad der Wolkenbedeckung des Himmels (10 % - 1 Punkt Bewölkung, 30 % - 3 Punkte, der gesamte Himmel ist mit Wolken bedeckt - 10 Punkte), die Art und Art der Wolken usw. zu bestimmen zumindest ungefähr - ihre Höhe. Zwar gibt es Wetterstationen, die in jedem Beobachtungszeitraum einen Pilotballon starten, dessen Aufstiegsgeschwindigkeit bekannt ist; Der Ball verschwand nach so vielen Sekunden in den Wolken – und die Höhe war bekannt. Aber erstens starten nicht alle Stationen solche Ballons, zweitens kann der Ballon zwischen Kumuluswolken durchrutschen und drittens – und das ist das Wichtigste – ist es der letzte Fall, der als Glücksfall gilt, denn der Pilotballon wird in erster Linie zur Bestimmung benötigt nicht die Höhe der Wolken, sondern die Windrichtung in verschiedenen Höhen.
Es gibt jedoch ein eher primitives Gerät namens Nephoskop, mit dem man angeblich die Richtung und Geschwindigkeit der Wolkenbewegung bestimmen kann, aber ich kann mich an keinen Fall erinnern, in dem jemand es verwendet hätte ...
Die Niederschlagsmenge ist die Dicke der Wasserschicht, die sich aus Regen, Schnee usw. bilden würde, wenn das Wasser nicht abfließen und verdunsten würde. Gemessen in Millimetern. Das Gerät (Niederschlagsmesser) ist einfach ein zylindrischer Eimer, der auf einer Stange platziert wird. Bei jedem Beobachtungszeitraum wird das darin angesammelte Wasser in einen Messzylinder gegossen, der eine Volumenmessung mit einer Genauigkeit von 0,1 mm ermöglicht. Bei festem Niederschlag (Schnee, Hagel, Graupel) wird der Eimer in den Beobachtungsraum gebracht, und wenn der Niederschlag schmilzt, wird das Wasser in ein Glas gegossen. Im Sommer und insbesondere bei heißem Wetter muss die Niederschlagsmenge unmittelbar nach dem Regen gemessen werden, da sonst das Wasser verdunstet.
Rund um den Regenmesser befinden sich Eimer Metallplatten, so etwas wie eine Blume bildend. Sie verhindern, dass Niederschlag (hauptsächlich natürlich Schnee) aus dem Eimer weht.
BODENTEMPERATUR. SCHNEEDECKE
Die Bodentemperatur wird mit den gleichen Thermometern wie in der psychrometrischen Kabine gemessen, nur alle drei werden auf der Erdoberfläche (im Winter - auf dem Schnee) platziert und sind nicht vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Darüber hinaus messen agrometeorologische Stationen die Bodentemperatur in verschiedenen Tiefen, meist 5, 10 und 15 cm. Thermometer haben die Form Hockeyschläger: Ein Quecksilberreservoir wird horizontal darauf gestellt erforderliche Tiefe, und die Skala ragt über die Oberfläche hinaus. Es müssen jedoch Korrekturen an den Messwerten dieser Thermometer vorgenommen werden, denn... Der hervorstehende Teil des Körpers, insbesondere die Quecksilbersäule, wird durch die Lufttemperatur und direkte Sonneneinstrahlung beeinflusst.
Von der Bildung einer dauerhaften Schneedecke im Herbst bis zur Schneeschmelze im Frühjahr wird die Höhe der Schneedecke regelmäßig mit einem Schneemesser erfasst.
Meteorologische Phänomene
Wir werden sie nur kurz erwähnen, da die Beobachtungen größtenteils ohne Instrumente durchgeführt werden und qualitativer Natur sind; es gibt fast keine Messungen.
Ein Meteorologe muss ständig aus dem Fenster schauen und das Gebäude öfter verlassen, sonst kann es passieren, dass er viel verpasst. Es begann zu regnen – merken Sie sich die Zeit; Aus dem leichten Regen wurde mäßiger Regen – spürbares Gehusel. Sie müssen die Start- und Endzeiten von Niederschlägen, Nebel, Schneestürmen, Regenbögen, Polarlichtern und vielem mehr aufzeichnen. Jedes Phänomen hat sein eigenes Symbol, sodass der Eintrag chinesischen Schriftzeichen gemischt mit Zahlen ähnelt.
Im Laufe der letzten Jahrzehnte fanden elektronische Geräte zunehmend Eingang in wissenschaftliche und technische Anwendungen. Aber auch traditionelle Messgeräte behalten ihren Platz; Sie dienen normalerweise als Standards, anhand derer alle anderen Instrumente überprüft und angepasst werden.
Zeitung „Physik“, Nr. 23’99.
Um die Temperatur unter normalen Bedingungen zu bestimmen, werden Thermometer (Quecksilber oder Alkohol) und Thermographen (die Temperaturänderungen über einen bestimmten Zeitraum auf einem Band aufzeichnen) verwendet.
Zur Messung der Luftfeuchtigkeit dienen Hygrometer, Hygrographen und Psychrometer. Am gebräuchlichsten sind stationäre August-Psychrometer und Assmann-Aspirationspsychrometer. Das Funktionsprinzip basiert auf der Differenz der Messwerte von Trocken- und Nassthermometern in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft.
Augusts stationäres Psychrometer (Abb. 4.1, a) besteht aus zwei identischen Alkoholthermometern. Der Behälter eines von ihnen ist mit hygroskopischem Stoff umwickelt, dessen Ende in ein mit destilliertem Wasser gefülltes Glas abgesenkt wird. Feuchtigkeit fließt durch den Stoff zum Reservoir dieses Thermometers und ersetzt die verdunstete Feuchtigkeit. Ein weiteres Thermometer (Trockenthermometer) zeigt die Lufttemperatur an. Die Messwerte der Feuchtkugel hängen von der Menge an Wasserdampf in der Luft ab. Nach der Bestimmung der Temperaturdifferenz wird die relative Luftfeuchtigkeit anhand der psychrometrischen Tabelle am Gerätekörper ermittelt.
Reis. 4.1. Psychrometer:
a) stationäre Augusta: 1 – Thermometer mit Skala; 2 – Basis; 3 – Stoff; 4 – Zubringer;
b) Assmann-Anspruch:
1 – Metallrohre; 2 – Thermometer; 3 – Sauger; 4 – Windsicherung; 5 - Pipette zum Benetzen des Nassthermometers.
Das Assmann-Aspirationspsychrometer (Abb. 4.1, b) ist ähnlich aufgebaut. Der Unterschied besteht darin, dass zur Eliminierung des Einflusses der Luftmobilität auf die Messwerte eines Nassthermometers im Kopfteil des Gerätes ein Ventilator mit mechanischem oder elektrischem Antrieb angebracht ist.
Ablesungen von Thermometern erfolgen frühestens nach 3-4 Minuten.
Bei der Arbeit mit einem Assmann-Aspirationspsychrometer hängt der Wert der absoluten Luftfeuchtigkeit ab von:
|
|
Wo 
- maximale Luftfeuchtigkeit bei Feuchtkugeltemperatur 
(entnommen aus Anhang 8); 
;
- Temperaturen, die von Trocken- bzw. Nassthermometern angezeigt werden, 0 C; 
- Luftdruck, mm Hg. Kunst.
Die relative Luftfeuchtigkeit wird nach folgender Formel ermittelt:
|
|
Wo 
- relative Luftfeuchtigkeit, %; 
- Maximaler Luftfeuchtigkeitswert bei Trockenkugeltemperatur 
(entnommen aus Anhang 8).
Zusätzlich zu Formeln kann die Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Grundlage von Psychrometerwerten auch mithilfe eines psychrometrischen Diagramms oder einer psychrometrischen Tabelle erfolgen (Anhang 10).
Die Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit anhand eines psychrometrischen Diagramms erfolgt wie folgt; die Messwerte des Trockenthermometers werden entlang der vertikalen Linien markiert, die Messwerte des Nassthermometers werden entlang der geneigten Linien markiert und die Messwerte des Nassthermometers werden entlang der geneigten Linien markiert; Am Schnittpunkt dieser Linien erhält man relative Luftfeuchtigkeitswerte, ausgedrückt in Prozent. Linien, die Zehnprozentprozenten entsprechen, werden im Diagramm durch Zahlen angezeigt: 20, 30, 40, 50 usw.
Zur direkten Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit dient ein Hygrometer (Abb. 4.2).
IN 
Sein Design basiert auf der Fähigkeit des menschlichen Haares (aufgrund der Hygroskopizität), sich in feuchter Luft zu verlängern und in trockener Luft zu verkürzen.
Hygrographen werden verwendet, um Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit im Laufe der Zeit auf einem Band aufzuzeichnen. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Luftbewegung werden Flügelrad- und Becheranemometer verwendet.
Reis. 4.2 Hygrometer
ZU
Reis. 4.3. Flügelradanemometer 1 – Laufrad; 2 – Zählmechanismus; 3 - Ableiter
Mit einem Schalenanemometer (Abb. 4.4) werden Luftgeschwindigkeiten von 1 bis 20 m/s gemessen.
IN
Reis. 4.4. Becheranemometer 1 – Hunderterpfeil; 2 – Zifferblatt; 3 – Pfeil; 4 – Windrad mit vier Schalen; 5 – Achse; 6 – Wurm; 7 – Tausender-Skala-Pfeil; 8 – Ohr; 9 – Ableiter; 10 - Schraube
Der Mechanismus wird durch eine Sperre 9 ein- und ausgeschaltet, deren eines Ende sich unter einer gebogenen Blattfeder befindet, die als Lager für das Schneckenrad dient. Um den Zählmechanismus einzuschalten, wird das Schloss 9 im Uhrzeigersinn gedreht.
Das andere Ende des Arretierers hebt die Blattfeder an, die durch die Bewegung der Radachse in axialer Richtung das Schneckenrad aus dem Eingriff mit der Schnecke 6 löst.
Wenn das Schloss entgegen der Pfeilrichtung gedreht wird, greift das Schneckenrad in die Schnecke ein und der Anemometer-Windempfänger wird mit dem Getriebe verbunden.
Der Anemometermechanismus ist in einem Kunststoffgehäuse montiert, Unterteil Das Gehäuse endet mit einer Schraube 10, die zur Befestigung des Anemometers an einem Stativ oder Mast dient. Im Anemometerkörper sind auf beiden Seiten des Ableiters 9 Laschen 8 eingeschraubt, durch die eine Schnur geführt wird, um das auf einem Ständer (Stange) aufgestellte Anemometer ein- und auszuschalten. Die Schnur wird an der Öse des Fanggeräts befestigt 9.
Der Windempfänger des Anemometers wird durch ein Kreuz aus Drahtarmen geschützt, das gleichzeitig zur Sicherung der oberen Halterung der Windempfängerachse dient.
Zur Bestimmung der mit einem Anemometer (Flügelrad und Becher) gemessenen Luftgeschwindigkeit wird die Formel verwendet:
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Wo 
- Geschwindigkeit der Luftbewegung, Div./s; 
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- jeweils die Anfangs- und Endablesungen des Anemometers, div.; 
- Messdauer, s.
Um den Wert der Bewegungsgeschwindigkeit dil./s in m/s umzurechnen, sollten Sie die Diagramme dieses Anemometers verwenden (Anhang 11 a, b). Dazu wird auf der Ordinatenachse des Diagramms eine Zahl ermittelt, die der Anzahl der Teilungen pro Sekunde entspricht. Von diesem Punkt wird eine horizontale Linie gezogen, bis sie die Diagrammlinie schneidet, und von der resultierenden Linie wird eine vertikale Linie nach unten gezogen Punkt, bis er die Abszissenachse schneidet. Dieser Punkt gibt die gewünschte Geschwindigkeit des Luftstroms in m/s an.
Zur Messung niedriger Luftgeschwindigkeiten (weniger als 0,5 m/s) werden thermische Anemometer und Katathermometer eingesetzt.
D 
Zur Messung des Luftdrucks wird in dieser Arbeit ein Aneroidbarometer verwendet (Abb. 4.5). Die Messgrenzen für den Atmosphärendruck liegen zwischen 600 und 800 mm Hg. Kunst. bei Temperaturen von minus 10 bis plus 40 0 C. Skalenteilungswert 0,5 mm Hg. Kunst.
Reis. 4.5. Aneroidbarometer
Die Strahlungswärmeenergie (Wärmestrahlungsintensität) wird mit einem Aktinometer gemessen. In diesem Gerät ist der Empfänger der Wärmeenergie ein Schirm aus dunklen und glänzenden Aluminiumplatten, an dem Mikrothermometer angebracht sind, die mit einem Galvanometer verbunden sind. Die in Thermosäulen unter dem Einfluss von Wärmestrahlung erzeugte elektromotorische Kraft wird auf das Galvanometer übertragen. Temperaturwerte werden mithilfe von Galvanometer-Messwerten erfasst.