книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

каждое сигнальное сочетание поднимают на отдельном фале. Разбор сигналов производится сверху вниз в порядке расположения флагов в сочетании;

по окончании переговоров передающее судно после спуска по­ следнего сигнала должно поднять вымпел свода, что означает, что «Все сигналы переданы». Судно-адресат отвечает также подъемом вымпела свода. После этого оба судна спускают вымпелы свода.

Судоводители обязаны знать расцветку каждого флага МСС и зна­ чение основных однобуквенных сигналов. Набор и разбор флагов и сигнальных сочетаний выполняются под руководством вахтенного помощника капитана.

Важная особенность нового МСС состоит в том, что с его помощью связь можно осуществлять не только флагами МСС, но и звуковыми сигналами, световыми сигналами (азбукой Морзе) и по радиотелефону, используя фонетическую транскрипцию, данную в своде.

Сигнальные фигуры применяются на береговых и портовых сигналь­ ных станциях для информации о погоде, уровне воды, для предостав­ ления права входа в порт и выхода из него, а также на судах в соответ­ ствии с предписаниями ППСС. К таким фигурам относятся шар, конус,

В морских портах СССР применяются следующие штормовые сиг­ налы (табл. 3).

Т а б л и ц а 3

Вид сигнала

Световая сигнализация на судах осуществляется по азбуке Морзе с помощью клотиковой лампы, специальных фонарей, прожекторов, гелиографа. Значения, передаваемые средствами световой сигнали­ зации, называют светограммами.

280

На клотике одной из мачт судна устанавливают три лампы, две из них белые, а третья красная. Одна белая и красная работают от судо­ вой сети, а вторая белая — от аккумуляторов. Красной лампой пользуются в тумане. Разрешается на клотике иметь одну белую и одну красную лампы, питание к которым подается от судовой сети, но тогда на мостике должен быть специальный аккумуляторный фонарь. Ключи для работы сигнальными лампами устанавливаются на крыльях мостика.

На судах должен быть запасной ручной сигнальный фонарь, кото­ рый дает узкий направленный пучок света, видимый на расстоянии до 5 миль.

На суда часто устанавливают сигнальные прожекторы, которые да­ ют узкий сильный пучок света. Прожектор имеет длиннофокусное параболическое или иное зеркало с концентрированным источником света в фокусе зеркала. Для точной наводки прожектор имеет при­ цельную оптическую трубу. Источником света служат лампы накали­ вания или лампы с вольтовой дугой.

Гелиограф применяется только в солнечную погоду, чаще при пла­ вании судов в экваториальных районах.

Каждое судно должно иметь комплект установленных сигнально­ отличительных фонарей в соответствии с ППСС. В этот комплект входят топовые, бортовые отличительные, кормовой (гакабортный), буксирные, якорные, аварийные, рыболовные, лоцманские, шлю­ почные и специальные фонари.

Помимо определенного комплекта фонарей, питаемых от судовой сети, на судне должен быть такой же комплект фонарей, заправленных керосином и готовых к действию на случай выхода из строя электри­ ческой установки. Судовые сигнально-отличительные фонари должны быть съемными, иметь автономную проводку от распределительного щита на мостике.

Переговоры светограммами между советскими судами или с бере­ говыми постами нашей страны ведутся по русской азбуке Морзе. При переговорах с иностранными судами применяется азбука Морзе ла­ тинского алфавита. Правила переговоров и подробные сведения о све­ товой сигнализации помещены в МСС.

станции, свисток, сирену, воздушный тифон, туманный горн, нау­ тофон, колокол, взрывные патроны; к подводным относят — подвод­ ный колокол и осциллограф.

Звуковой сигнализацией оборудованы маяки и береговые посты. Отдельные звуковые сигналы предусмотрены в ППСС для координации действий встречных судов и в других случаях.

Внутрисудовая сигнализация применяется при различных судовых тревогах, а также при выходе из строя каких-либо приборов или ме­ ханизмов. Сигналы подаются колоколом громкого боя, ревунами, цветными лампами. Внутрисудовая связь осуществляется при помощи станции командной связи, телефона, телеграфа, штурманских свист­ ков, переговорных труб.

281

Раздел IV

ОСНОВЫ МЕТЕОРОЛОГИИ

ВВЕДЕНИЕ

Метеорология — наука, изучающая воздушную оболочку Земли, а также физические явления и процессы, происходящие в ней.

Основные вопросы, рассматриваемые метеорологией, являются: высота и состав атмосферы, строение атмосферы, метеорологические явления — температура, вл'ажность, давление, ветер и т. д., а также вопросы погоды и ее прогнозирование. Изучается также климат, про­ цессы и явления, определяющие погоду.

П о г о д о й называется состояние атмосферы в определенном мес­ те, обусловленное состоянием метеорологических элементов в данный момент или за некоторый промежуток времени.

К л и м а т о м называется многолетний режим погоды, характер­ ный для данного района.

Морская метеорология изучает метеорологические явления, свя­ занные с погодой и климатом морей и океанов. На основании проводи­ мых метеорологических исследований составляют прогнозы погоды, дают предупреждения о штормах и других опасных для флота метео­ рологических явлениях.

В настоящее время для изучения атмосферы и процессов, проис­ ходящих в ней, используются метеорологические ракеты и искусст­ венные спутники Земли, значительно расширившие знания о верхних слоях атмосферы, позволяющие уверенно прогнозировать погодные

АТМОСФЕРА

§ 105. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТМОСФЕРЕ

Высота атмосферы. Земля окружена газообразной оболочкой, ко­ торая называется а т м о с ф е р о й . О ее строении можно судить по распределению ее отдельных элементов в зависимости от высоты.

283

Такими элементами являются: температура, плотность, давление, электрическое состояние и т. д. Атмосфера делится на несколько слоев (рис. 172).

Т р о п о с ф е р а (от греческого слова «Тропос» ■— перемена) — ближайший к Земле слой. Его высота колеблется в зависимости от

времени года, давления, широты места и других причин, в пределах 8—10 км у полюсов и 10—12 км в умеренных широтах. У экватора толщина тропосферы может достигать 18 км.

В тропосфере сосредоточено до 80% всей массы воздуха и почти весь водяной пар, имеющийся в атмосфере. С высотой температура воздуха здесь понижается примерно на 0,6° на каждые 100 м. Одно­ временно с изменением высоты понижается давление воздуха, его

284

плотность и влажность. В тропосфере происходит процесс интенсив­ ного перемешивания воздуха, а также конденсация водяных паров и другие явления, определяющие погоду. В тропосфере существуют воздушные течения — ветры, меняющиеся с течением времени. Ско­ рость ветров возрастает с высотой.

Т р о п о п а у з а —переходный слой, лежащий между тропосфе­ рой и стратосферой, имеющий толщину 1—2 км. Понижение темпера­ туры в зависимости от высоты здесь не наблюдается.

В тропопаузе часто образуются очень сильные ветры, в виде от­ дельных струйных течений, достигающих скорости 400 км/ч.

С т р а т о с ф е р а (от греческого слова «стратус» — слой) про­ стирается до высоты 50—60 км. В этом слое сосредоточено около 20% всей массы воздуха и почти отсутствует водяной пар. С увеличением высоты здесь температура воздуха повышается от •—65 до —10°. Обыч­ ные облака, которые образуются в тропосфере, отсутствуют, и лишь иногда здесь наблюдаются перламутровые облака, имеющие радужную окраску. Эти облака состоят из капелек переохлажденной воды или кристалликов льда. Давление и плотность воздуха с высотой также убывают, но медленнее, чем в тропосфере. В верхних слоях стра­ тосферы преобладают восточные ветры, а в нижних западные.

С т р а т о п а у з а — промежуточный слой между стратосферой

имезосферой.

Ме з о с ф е р а —слой атмосферы, расположенный выше страто­ сферы, достигающий высоты 80 км. В нижних ее слоях температура воздуха повышается, достигая 0°; затем, с увеличением высоты быст­

ро падает, а на верхней границе достигает ■—80° С. В мезосфере содер­ жится не более 0,3% всей массы воздуха. Давление и плотность очень малы, меньше, чем у поверхности Земли в 103—10Б раз. Восточные ветры преобладают в нижних слоях мезосферы, в верхних — западные.

М е з о п а у з а — слой между мезосферой и термосферой. Здесь изредка можно наблюдать серебристые облака с незначительной плот­ ностью на высоте 80—82 км.

Т е р м о с ф е р а — слой, достигающий высоты 800 км. В этом слое температура быстро повышается, достигая иногда тысячи граду­

ультрафиолетового излучения Солнца. Вся масса газов сильно иони­ зирована.

Т е р м о п а у з а — промежуточный слой, находящийся между термосферой и экзосферой.

Э к з о с ф е р а , или сфера рассеивания, является высшим слоем атмосферы, расположенным от поверхности Земли на 800 км и выше. Газы сильно разрежены. Скорость движения молекул газа достигает 11 км/с. В результате таких скоростей, молекулы преодолевают зем­ ное тяготение и рассеиваются в межпланетном пространстве.

По электрическим свойствам атмосфера по вертикали делится на два слоя — нейтросферу и ионосферу.

Н е й т р о с ф е р а достигает высоты 80 км и состоит из нейтраль­ ных частиц газа.

285

И о н о с ф е р а расположена на высоте от 80 до 20 000 км. Она содержит большое количество электрически заряженных частиц. Ионизация атомов и молекул газа происходит в результате воздействия ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца. Ионизи­ рованный слой атмосферы сильно влияет на распространение радио­ волн, в результате чего возможна радиосвязь на большие расстояния.

Состав атмосферы. Состав сухого воздуха в нижнем слое атмосферы,

Всоставе атмосферы всегда имеется водяной пар (до 4%). Измене­ ние количества водяного пара в сторону увеличения ведет к уменьше­ нию содержания кислорода и азота.

Водяной пар играет очень важную роль в атмосфере. Он поглощает тепловое излучение и тем влияет на тепловой режим атмосферы.

Врезультате перехода водяного пара в капельно-жидкое и кристал­

Кроме газов, в атмосфере содержатся твердые частицы в виде кристалликов солей и частиц горных пород, бактерии и т. д.

§106. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

Сувеличением высоты температура воздуха уменьшается в среднем на каждые 1000 м на 6°. Это происходит потому, что основным источ­ ником нагревания воздуха является Земля, излучающая тепло. Чем ближе слой воздуха к поверхности Земли, тем он нагревается сильнее.

286

Температура воздуха убывает до высоты 10—12 км, где она дости­ гает —65° С. Случается, что с увеличением высоты температура не меняется. На высотах 20 км и более температура воздуха повы­ шается в результате наличия озона, который поглощает ультрафио­ летовые лучи Солнца. На высотах от 50 до 80 км температура быстро снижается и достигает —80° С. На высотах более 80 км темпе­ ратура воздуха вновь возрастает в результате поглощения солнечной радиации при ионизации, трения атмосферы о межпланетный газ, а также в результате ударов о воздух микрометеоритов.

Основным источником тепла и энергетических процессов на Земле является тепло, излучаемое Солнцем. Это тепло на Земле преобразует­ ся в различные виды энергии, вызывающие динамические процессы,— приводит в движение воздушные массы, прогревает земную поверх­ ность и создает круговорот воды в атмосфере.

Прогретая Земля, обладающая запасом тепла, создает условия, не­ обходимые для органической жизни.

Видимая часть солнечного спектра освещает Землю.

Солнечная радиация поступает на земную поверхность в виде электромагнитных волн и мельчайших частиц — корпускул, имеющих электрические заряды.Некоторые частицы имеют огромную энергию до 1010 электронвольт. При своем движении в атмосфере они создают потоки позитронов, нейтронов, мезонов, которые взаимодействуют между собой и газами воздуха. В результате воздействия магнитного поля Земли корпускулы отклоняются к полюсам и поглощаются верх­ ними слоями атмосферы.

Электромагнитное излучение состоит из ультрафиолетовых лучей, видимого света и инфракрасных лучей.

При прохождении через атмосферу инфракрасные и ультрафиоле­ товые лучи поглощаются газами и нагревают их.

Видимый свет свободно преодолевает атмосферу и достигает Земли. Радиация Солнца характеризуется интенсивностью, которая пред­ ставляет собой количество тепла, поступающего в одну'минуту'на каж­ дый квадратный сантиметр поверхности, перпендикулярный солнечным лучам. На верхней границе атмосферы она составляет 2 кал/см2-мин

и называется с о л н е ч н о й п о с т о я н н о й .

Однако вся поверхность Земли не может быть перпендикулярна солнечным лучам, поэтому часть солнечной радиации отражается, рассеивается и поглощается атмосферой. В результате на поверхность Земли попадает гораздо меньше тепла, чем на границу атмосферы. Количество поступающего тепла зависит от широты места, высоты Солнца над горизонтом, высоты места над уровнем моря и, наконец, от расстояния между Солнцем и Землей. Большая часть радиации при­ ходится на экватор и меньшая — на полюсы. Вот почему климат на Земле неодинаков. Итак, тепло, поступающее от Солнца, частично от­ ражается атмосферой и также поверхностью Земли и рассеивается в ми­ ровое пространство, частично идет на нагревание воздуха и поверх­ ности Земли. Тепловой баланс Земли показан на рис. 174.

Из всего потока тепла — 100%, атмосферой поглощается 14% и по­ верхностью Земли — 44%. Из оставшегося количества тепла 38% от-

287

ражаются атмосферой и 4% — земной поверхностью. Нагретая земная поверхность, в свою очередь, из полученных 44% тепла расходует 5,6% на нагревание воздуха и 18,4% — на испарение влаги. Оставшиеся 20% тепла рассеиваются в мировое пространство. Таким образом, в атмо­ сферу, кроме 14% тепла, поглощаемого ею от солнечной радиации, поступает еще 24% тепла от земной поверхности. Всего атмосфера получает 38% и это тепло излучает в мировое пространство.

Совместно с излучением тепла поверхностью Земли в мировое про­ странство, полное излучение составляет 58%, точно совпадая с коли­

Т е п л о п р о в о д н о с т ь ю называется количество тепла, про­ ходящее в 1 с времени через 1 см3 вещества, при разности температур двух стенок в 1°С.

Как известно, вода обладает значительной теплоемкостью и тепло­ проводностью. Поэтому вода нагревается медленно, но и медленно остывает. В больших водоемах тепло от поверхности на глубину рас­ пространяется быстрее, чем в почве, так как в передаче тепла участвуют не только молекулы, но значительно большие частицы воды. Такое яв­ ление называется т у р б у л е н т н ы м т е п л о о б м е н о м . Та­ ким образом, тепло распространяется в воде глубже, чем в почве. В темное время суток, когда происходит охлаждение, тепло перено­ сится из глубины к поверхности воды и тем самым повышает ее темпе­ ратуру. Поэтому в ночное время вода всегда теплее, чем почва.

Нижние слои атмосферы очень мало поглощают солнечную энер­ гию и в основном нагреваются за счет тепла подстилающей поверх­ ности — почвы или воды. Передача тепла от подстилающей поверх-

288

ности в нижние слои воздуха происходит вследствие молекулярной теплопроводности, лучеиспускания и турбулентного теплообмена.

В свою очередь, нагретые нижние слои воздуха передают тепло по­ следующим слоям и таким образом нагреваются верхние слои. Днем происходит передача тепла в воздух с подстилающей поверхности, а в ночное время тепловой поток направлен от вышележащих слоев атмосферы к подстилающей поверхности. Нагревание воздуха излу­ чением с подстилающей поверхности незначительно и резко выражено

то, что она поглощает 99,5% тепла и лишь 0,5% расходуется на наг­ ревание воздуха.

Передача тепла от подстилающей поверхности в атмосферу также

лее теплые слои воздуха поднимаются вверх, освобождая место холод­ ному воздуху. Конвекция иногда распространяется на большие слои атмосферы и поэтому переносит значительное количество тепла от под­ стилающей поверхности в нижние слои атмосферы.

Обычно внутри воздушного течения образуются беспорядочные

Врезультате такого движения частицы воздуха перемещаются вверх

ивниз. Это приводит к теплообмену в вертикальном направлении. Та­ кие явления происходят при ветрах.

Адиабатическое нагревание и охлаждение воздуха. Если изменение температуры внутри некоторой воздушной массы происходит без об­

мена тепла с внешней средой, то такой процесс называется а д и а б а ­ т и ч е с к и м . При этом температура газа изменяется только вследст­ вие его расширения или сжатия. При быстрых вертикальных пере­ мещениях воздуха теплообмена с внешней средой почти не происходит.

При подъеме на высоту давление воздуха уменьшается, воздух, расширяясь, производит работу, на которую расходуется внутренняя энергия газа, и это приводит к понижению его температуры.

Если же происходит опускание воздушных масс, то давление уве­ личивается и происходит сжатие их за счет работы внешних сил. Ра­ бота сил давления преобразуется в тепло, и опускающийся воздух нагревается.

Приборы для измерения температуры воздуха. Температура воз­ духа — это величина, характеризующая тепловое состояние газов, составляющих воздух. Для измерения температуры воздуха приме­ няются т е р м о м е т р ы , основанные на свойстве ртути или спир­ та изменять свой объем, т. е. расширяться при нагревании. Ртутные термометры позволяют измерять температуру до —39° С, т. е. до тем­ пературы, соответствующей точке замерзания ртути. Спиртовые тер­ мометры позволяют измерять более низкие температуры. Для метео­ рологических наблюдений применяются термометры со шкалой Цель­ сия (стоградусной международной шкалой). Нуль градусов этого тер­