Основные положения.
Основным прибором для измерения атмосферного давления на сети метеорологических станций является ртутный чашечный барометр. Жидкостный барометр изобретен Торричелли (1643 г.), а название "барометр" приписывают Бойлю (1665 г.), до него прибор называли "Торричеллиевой трубкой".
Принцип действия ртутного барометра основан на уравновешивании атмосферного давления весом ртутного столба.
Если стеклянную трубку, запаянную с одного конца, заполнить ртутью, затем прикрыть ее отверстие, опрокинуть и опустить незапаянным концом в чашку с ртутью, то после открытия отверстия трубки из нее выльется только часть ртути. Оставшийся столб ртути высотой Н будет определяться атмосферным давлением Ратм., т.е. давление внутри трубки Р уравновешивает атмосферное давление Ратм:
Р = Ратм или Нρg = Ратм., (15)
где ρ - плотность ртути; g -ускорение силы тяжести.
При изменении атмосферного давления равновесие будет нарушаться, и, соответственно, будет меняться и высота ртутного столба. Таким образом, измеряя Н при известных ρ и g, определяют атмосферное давление в данной точке.
Станционный чашечный барометр.
На сети метеорологических станций используются барометры чашечные ртутные с компенсированной шкалой СР-А и СР-Б (рис. 35). Пределы измерений для первой модели от 810 до 1070 гПа, для второй модели - от 680 до 1070 гПа. Максимальная погрешность измерения после введения всех поправок не более ± 0,5 гПа.
а) б) в)
1-кольцо, 2-нониус, 3-защитное стекло, 4-оправа, 5-рукоятка кремальеры, 6-барометрическая трубка, 7- термометр, 8-винт, 9-чашка, 10-втулка, 11-средняя часть чашки с диафрагмой.
Рис. 35 а. Барометр чашечный станционный; б) Нониус станционного чашечного барометра; в) Различное положение глаза при отсчете по барометру (а)- правильное; б) и в) - неправильное).
В помещении метеостанции барометр находится внутри трехгранного остекленного шкафчика, укрепленного на стене в месте, где нет резких колебаний температуры и прямого попадания солнечных лучей. Барометр должен занимать строго вертикальное положение.
Эти барометры имеют калиброванную стеклянную трубку 6 диаметром 7,2 мм длиной 800 мм, запаянную с верхнего конца, и заполненную под вакуумом очищенной ртутью. Нижний конец трубки подсоединён к чашке 9, состоящей из трех частей. Средняя часть чашки 11 имеет диафрагму с отверстиями, которая служит для гашения колебаний ртути, что исключает попадание воздуха в барометрическую трубку. С атмосферным воздухом барометр сообщается через отверстие в крышке чашки, закрывающееся винтом 8. Трубка 6 защищена металлической оправой 4, на которой нанесена шкала.
В прорези оправы имеется подвижный нониус 2, который перемещается вращением кремальеры 5. Нониус позволяет брать отсчёты с точностью до 0,1 деления основной шкалы. На оправе укреплён термометр 7 (термометр-атташе) для определения температуры ртути барометра, а сверху на оправе имеется кольцо 1 для подвешивания барометра на месте установки.