Информация на стенд Метеорологический уголок в кабинет географии

Метеорология

Метеороло́гия (от греч. μετέωρος, metéōros - атмосферные и небесные явления и -λογία - наука) - научно-прикладная область знания о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физико-химических процессах.

Рис. 1. Метеоролог Национального управления океанических и атмосферных исследований США в Оклахоме за работой

Во многих странах метеорологию называют физикой атмосферы, что в большей степени соответствует её сегодняшнему значению. Значительная часть метеорологов занимается моделированием прогноза погоды, климата, исследованием атмосферы (с помощью радаров, спутников и др.).

История науки

Слово «метеорология» связано с трудом Аристотеля под названием «Метеорологика», трактатом о небесных явлениях. Аристотель назвал свой труд, исходя из греческого выражения «та метеора» - предметы в воздухе. К ним он причислял дожди и кометы, град и метеоры, радуги и полярные сияния.

Метеорология как наука возникла после изобретения в XVII веке термометра Галилео Галилеем и барометра Отто фон Герике. В XVII веке также были изобретены гигрометр, дождемер, флюгер и анемометр.

В России сеть станций наблюдения за погодой появилась в период Великой Северной экспедиции. Инструкцию для наблюдателей написал Даниил Бернулли. За период с 1733 по 1744 год по всей Сибири было организовано 24 метеостанции.

В 1873 г. в Вене состоялся первый международный метеорологический конгресс, на котором были выработаны единые сроки измерений, единый телеграфный код передачи метеосведений.

Следующий резкий скачок роста оправдываемости прогнозов погоды приходится на 1961-67 годы, когда для составления прогнозов стали применяться ЭВМ, начали использоваться метеорологические спутники^.

В настоящее время для передачи метеорологических данных широко используется компьютерная сеть, что позволило усовершенствовать используемый алгоритм сжатия данных: вместо традиционных буквенно-цифровых кодов появляются таблично-ориентированные, расшифровка которых более проста.

ОСНОВНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Термометр

Рис. 2 Ртутный медицинский термометр

Термо́метр (греч. θέρμη - тепло; μετρέω - измеряю) - прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров:

• жидкостные;

• механические;

• электронные;

• оптические;

• газовые;

• инфракрасные.

История изобретения

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 году он сделал нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время работы Герона Александрийского, у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту. В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался при охлаждении же вода в ней поднималась.

Психрометр

Психро́метр (др.-греч. ψυχρός - холодный) тж. Гигрометр психрометри́ческий - прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.

Принцип действия

Скорость испарения влаги увеличивается по мере уменьшения относительной влажности воздуха. Испарение влаги, в свою очередь, вызывает охлаждение конденсированной жидкости. Таким образом, температура влажного объекта уменьшается. По разнице температур воздуха и влажного объекта можно определить скорость испарения, а значит, и влажность воздуха. При этом надо учитывать тот факт, что испарившаяся влага остаётся в окрестностях влажного предмета, и, таким образом, локально увеличивается влажность воздуха. Для устранения этого эффекта при измерении влажности применяют аспирацию(создается поток воздуха над влажным объектом).

Рис. 3. Гигрометр психрометрический ВИТ-1 клинского ПО «Термоприбор»

Устройство

Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров. Один термометр - сухой, а второй имеет устройство увлажнения. Спиртовая колба влажного термометра обёрнута батистовой лентой, конец которой находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги увлажнённый термометр охлаждается. Снимают показания сухого и влажного термометров и находят относительную влажность либо по психрометрической таблице (рис. 1), либо по номограмме - психрометрическому графику. Для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам психрометрической таблицы добавляют поправку. Конструкция прибора может включать в себя также вентилятор для обдува воздуха около влажного термометра. Скорость обдува обычно составляет 0,5-1 м/с.

Барометр

Баро́метр (др.-греч. βάρος - «тяжесть» и μετρέω - «измеряю») - прибор для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр был изобретён итальянским математиком и физиком Эванджелистой Торричелли в 1644 году, это была тарелка с налитой в неё ртутью и пробиркой(колбой), поставленной отверстием вниз. Когда атмосферное давление повышалось, ртуть поднималась в пробирке, когда же оно понижалось - ртуть опускалась. Из-за неудобства такая конструкция перестала применяться и уступила место барометру-анероиду, но метод, по которому такой барометр был изготовлен, стал применяться в термометрах.

Рис. 4. Механический барометр

Устройство

В жидкостных барометрах давление измеряется высотой столба жидкости (ртути) в трубке, запаянной сверху, а нижним концом опущенным в сосуд с жидкостью (атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости). Ртутные барометры - точнее любых других, используются наметеостанциях.

В быту обычно используются механические барометры . В анероиде жидкости нет. В переводе греческого «анероид» - «без воды». Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении - сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину^[1]. На практике часто используется несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная передаточная система, которая поворачивает стрелку, движущуюся по круговой шкале, проградуированной по ртутному барометру.Также в настоящее время широкое распространение получили цифровые барометры.

Анемометр

Анемо́метр, ветроме́р^[1][2] (от др.-греч. ἄνεμος - ветер и μετρέω - измеряю) - прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции. В метеорологии применяется для измерения скорости ветра.

По принципу действия различают механические анемометры, в которых движение газа приводит во вращение чашечное колесо или крыльчатку (подобие воздушного винта), тепловые анемометры, принцип действия которых основан на измерении снижения температуры нагретого тела, обычно накаливаемой проволоки, от движения газа, ультразвуковые анемометры, основаны на измерении скорости звука в газе в зависимости от движения его, так, навстречу ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном воздухе, по ветру - наоборот, выше.

Рис. 5. Чашечный анемометр Рис. 6. Карманный анемометр

Механические анемометры

Чашечный анемометр

Наиболее распространённый тип анемометра - это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшем в обсерватории Армы, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.

Рис. 7. Чашечный анемометр с вертикальной осью расположенный на Скаджит Бэй, штат Вашингтон. Июль-Август, 2009.

Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Осадкомер

Осадкомер, дождемер, плювиометр^[1] или плювиограф - прибор для измерения атмосферных жидких и твёрдых осадков.

Устройство осадкомера Третьякова

Комплект осадкомера состоит из двух металлических сосудов для сбора и сохранения выпадающих осадков, одной крышки к ним, тагана для установки осадкомерных сосудов, ветровой защиты и двух измерительных стаканов.

Плювиограф

Прибор, предназначенный для непрерывной регистрации количества и интенсивности выпадающих жидких осадков с привязкой ко времени (начало осадков, окончание и т.д.).

Рис. 8. Осадкомер

Флюгер

Флю́гер (нидерл. Vleugel) - метеорологический прибор для измерения направления (иногда и скорости) ветра. В России до XVIII века употреблялись слова прапор, прапорица. Флюгер в российских письменных источниках упоминался в форме «флюгель» в Уставе морском 1720 года. Измеряется в м/с.

Описание

Флюгер представляет собой металлический флаг, расположенный на вертикальной оси и поворачивающийся под воздействием ветра. Противовес флага направлен в сторону, откуда дует ветер. Направление ветра может определяться по горизонтальным штифтам, ориентированным по восьми румбам, а на современных флюгерах - с помощью электронного прибора.

На флюгере, перпендикулярно направлению ветра, может устанавливаться свободно качающаяся металлическая пластина (флюгер Вильда), по углу отклонения которой от вертикали определяется сила ветра. В современных флюгерах для определения силы ветра используется легкий пропеллер.

Флюгер часто служит декоративным элементом - для украшения дома. Флюгер может использоваться и для защиты дымовой трубы от задувания. Часто садоводы применяют флюгер с пропеллером для избавления от кротов, землероек и прочих подобных вредителей. Вибрации, передающиеся в землю от вращения пропеллера, отпугивают грызунов, и они покидают участок.

Рис. 9. Современный флюгер

</</font>

Рис. 10. Виды флюгера