4. Понятия о времени: солнечное, истинное, поясное время. Хранение времени на метеорологической станции.

Видимое движение Солнца по небесному своду является основой для определения времени. Существуют следующие категории времени: истинное солнечное, среднее солнечное, поясное и местное среднесолнечное.

Время, протекшее между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через меридиан данного места в верхней его кульминации, называют солнечными, или истинными, сутками. Т.к. истинные сутки из-за неравномерного движения Солнца по небесной сфере непостоянны, то для выбора более удобной единицы времени введено понятие о среднем Солнце и средних сутках. Среднее солнечное время называют местным временем.

Время, протекшее между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через меридиан данного места в верхней его кульминации, называют солнечными, или истинными, сутками. Т.к. истинные сутки из-за неравномерного движения Солнца по небесной сфере непостоянны, то для выбора более удобной единицы времени введено понятие о среднем Солнце и средних сутках. Среднее солнечное время называют местным временем.

Поясное время. Сущность его заключается в следующем. Весь земной шар разделен меридиональными плоскостями а 24 пояса, по 15⁰ в каждом. Это деление произведено из расчета, что Земля совершает полный оборот (360⁰) вокруг оси за 24 часа, а в 1 час поворачивается на 15⁰. Пояса имеют нумерацию от 0 до 23, за нулевой пояс принят тот, средний меридиан которого проходит через Гринвич. Номера поясов увеличиваются от Гринвича к востоку. В каждом таком поясе по всей его ширине принимают одно и то же время в точности среднему солнечному времени среднего меридиана данного пояса.

5. Общие понятие о температуре. Реперные точки. Температурные шкалы

Температура воздуха является одной из основных термодинамических характеристик его состояния.

Суточный ход температуры воздуха определяется ходом температуры деятельной поверхности. Нагревание и охлаждение воздуха зависят от термического режима почвы. Минимальная температура воздуха наблюдается перед восходом Солнца, а максимальная – через 2-3 часа после полудня.

Амплитуда суточного хода температуры воздуха зависит от следующих факторов:

1. Широта места.

2. Время года.

3. Характер деятельной поверхности.

4. Облачность.

5.Рельеф местности.

6. Высота над уровнем моря.

. Измерения температуры воздуха, почвы, снега, воды производятся на МС всех типов. Температура определяется как степень нагретости тела.

При изменении температуры тела меняются его физические свойства: плотность, электропроводность, линейные размеры, объем. Зная характер зависимости одного из свойств от температуры, можно определить температуру тела. Поэтому температура тела определяется не непосредственно, а с помощью термометров. При этом исходят из положения, что если два изолированных от внешних воздействий тела, между которыми обеспечен теплообмен, не изменяют своего состояния, они находятся в тепловом равновесии и температуру их можно считать равной, поэтому показания термометра будут соответствовать температуре тела.

Шкала Фаренгейта. Градус этой шкалы обозначается ⁰ Ф, или ⁰F. Температурный интервал от температуры плавления льда до температуры пара кипящей воды разделен на 180 частей (градусов). Нижняя точка обозначается 32⁰ Ф, верхняя – 212⁰ Ф.

Шкала Реомюра. Градус по этой шкале обозначается ⁰Р, или ⁰R. Тот же температурный интервал разбивается на 80 частей. Нижняя реперная точка обозначается 0⁰Р, верхняя – 80⁰Р.

Шкала Цельсия. Градус этой шкалы обозначается ⁰Ц или ⁰С. Интервал температур разделен на 100 равных частей. Нижняя реперная точка обозначается 0⁰Ц, верхняя 100⁰Ц.

Ре́пе́рные точки (междун.: англ. defining points, фр. points de référence, русское название произошло от фр. repère) — точки, на которых основывается шкала измерений.

На реперных точках построена Международная температурная шкала, их число в МПТШ-68 составляло 11, а в современной МТШ-90 (ITS-90) — 18. Реперные точки на шкале Цельсия когда-то были: температура замерзания (0°С) и кипения воды (100°С) на уровне моря. В настоящее время шкала Цельсия использует единственную реперную точку — температуру таяния льда (0°С), масштаб обеспечивается фиксированием градуса Цельсия равным градусу Кельвина (поэтому температура кипения воды при нормальном давлении составляет примерно 99,975°С)

Температурные шкалы, способы деления на части интервалов температуры, измеряемых термометрами по изменению какого-либо удобного для измерений физического свойства объекта, при прочих равных условиях однозначно зависящего от температуры (объёма, давления, электрического сопротивления, ЭДС, интенсивности излучения, показателя преломления,скорости звука и др.) и называемого термометрическим свойством (см. Термометрия). Для построения шкалы температур приписывают её численные значения двум фиксированным точкам (реперным точкам температуры), например точке плавления льда и точке кипения воды. Деля разность температур реперных точек (основной температурный интервал) на выбранное произвольным образом число частей, получают единицу измерения температуры, а задавая, опять-таки произвольно, функциональную связь между выбранным термометрическим свойством и температурой, получают возможность вычислять температуру по данной температурной шкале^[1].

Ясно, что построенная таким способом эмпирическая температурная шкала является произвольной и условной. Поэтому можно создать любое число температурных шкал, различающихся выбранными термометрическими свойствами, принятыми функциональными зависимостями температуры от них (в простейшем случае связь между термометрическим свойством и температурой полагают линейной) и температурами реперных точек.

Примерами температурных шкал служат шкалы Цельсия, Реомюра, Фаренгейта, Ранкина и Кельвина.

Пересчёт температуры от одной температурной шкалы к другой, отличающейся термометрическим свойством, невозможен без дополнительных экспериментальных данных.

Принципиальный недостаток эмпирических температурной шкал — их зависимость от выбранного термометрического свойства — отсутствует у абсолютной (термодинамической) температурная шкалы.

6. Виды термометров. Термометрические жидкости, их свойства, достоинства и недостатки.

Наибольшее применение в метеорологии имеют:

1) жидкостные термометры, основанные на принципе изменения объема жидкости

при изменении температуры;

2) деформационные термометра, основанные на принципе изменения линейных

размеров твердых тел с изменением температуры;

Реже применяются:

3) термометры сопротивления, основанные на принципе изменения электропроводности тел с изменением температуры;

4) термоэлектрические (термопары), основанные на принципе изменения электродвижущей силы термопар при изменении разности температур спаев.

Основную часть любого жидкостного термометра составляет капиллярная трубка, с одной стороны запаянная, а с другой - оканчивающаяся резервуаром, наполненным жидкостью и имеющим шарообразную, цилиндрическую или коническую форму. При нагревании такой системы жидкость, имеющая больший коэффициент температурного расширения, чем стекло, начинает заполнять капилляр. По степени заполнения капилляра жидкостью судят о температуре. Канал капиллярной трубки должен иметь постоянную площадь сечения, что обеспечивает определенную величину градуса по шкале термометра.

В качестве термометрических жидкостей для метеорологических термометров применяют ртуть и спирт.

Р т у т ь – точка плавления -38.87, точка кипения – 356,9⁰, коэффициент расширения – 0.000181. Ртуть обладает рядом достоинств: малая теплоемкость, большая теплопроводность, сравнительно легкое получение химически чистой ртути, несмачиваемость стекла ртутью. Недостатком ртути является небольшой коэффициент расширения.

С п и р т – алкоголь этиловый, точка плавления - 117.3⁰, точка кипения – 78.5⁰, коэффициент расширения – 0.00110. Спиртовые термометры применяются для измерения низких температур, когда ртуть замерзает. Недостатком спиртовых термометров является неприменимость его при высоких температурах, кроме того спирт смачивает стекло и при быстрых понижениях температуры часть жидкости остается на стенках капилляра.

В зависимости от термометрической жидкости и назначения термометра объем внутри капилляра, оставшийся свободным от жидкости, оставляют пустым или заполняют под давлением газом (в ртутных – вакуум или под небольшим давлением – азот, в спиртовых – под большим давление – воздух).

Устройство метеорологических приборов является весьма простым. Чувствительность всех термометров составляет – 0.1⁰.