Лабораторна робота 5 Температура повітря і грунту, прилади для вимірювання, порядок спостережень, обробка інформації і реєстрація

Мета роботи : Засвоїти методи вимірювання температури повітря і грунту, температурні шкали, прилади для вимірювання температури, порядок спостережень і обробки матеріалів.

Прилади та устаткування : психрометрична будка, термометри строковий (психрометричний), мінімальний, максимальний, колінчаті, витяжні термометри, термометр-щуп, мерзлотомір Даниліна.

Загальні положення

Поглинута сонячна радіація перетворюється у тепло. Вона частково витрачається на нагрівання приземного шару повітря і на випаровування, а частково передається у шари ґрунту, що лежать нижче. Атмосферне повітря відносно слабко нагрівається сонячними променями, основне джерело нагрівання нижніх шарів атмосфери – це тепло від земної поверхні, яка нагрівається значно інтенсивніше.

Під температурою розуміють міру кінетичної енергії поступального руху молекул, який виникає під дією теплової енергії. Для визначення температури, як ступеню нагрівання тіла, застосовують спеціальні одиниці – „градуси”.

Температура вимірюється за допомогою термометрів. У якості термометричних рідин для метеорологічних термометрів застосовують ртуть і спирт. Ці речовини мають наступні властивості: ртуть – точка плавлення 38,87°С, точка кипіння — 356,9°С, коефіцієнт розширення (при 18°С) — 0,000181; спирт – алкоголь етиловий, точка плавлення — 117,3°С, точка кипіння — 78,5°С, коефіцієнт розширення (при 18°С) – 0,00110.

Недоліком ртуті, як термометричної рідини, є невеликий коефіцієнт розширення, у спирту він значно більший. Крім того, ртуть у якості термометричної рідини, придатна не для всього інтервала температур, які зустрічаються при метеорологічних вимірюваннях. Тому у метеорології використовують ще спиртові термометри, недолік яких полягає у тому, що вони мало придатні для вимірювання високих додатніх температур.

Для того, щоб за допомогою різних термометрів одержувати порівняні між собою дані (або щоб різні термометри давали одні і ті ж покази при однакових температурних умовах) градуювання усіх термометрів здійснюється по шкалам, які зв’язуються з певними двома (реперними) постійними точками.

Найбільш розповсюджені шкали:

Шкала Фаренгейта. Градус цієї шкали визначається °ф або °F. Температурний інтервал від температури плавлення льоду до температури пару киплячої води (при тиску 760 мм рт. ст.) розділений на 180 частин (градусів). Нижня реперна точка (температура плавлення льоду) позначається 32°F, верхня (температура пару киплячої води) — 212°F.

Шкала Реомюра. Градус °Р чи °R . Температурний інтервал розбивається на 80 частин. Нижня реперна точка позначається 0°Р, верхня — 80°Р.

Шкала Цельсія. Градус по цій шкалі позначається °Ц або °С. Інтервал температури від температури плавлення льоду до температури киплячої води у цій шкалі поділяється на 100 рівних частин (градусів). Нижня реперна точка позначається 0°Ц , верхня - 100°Ц.

Міжнародна градусна шкала. Градус цієї шкали позначається °С . В інтервалі температури плавлення льоду і температури пари киплячої води ця шкала повністю співпадає з шкалою Цельсія, вона має ряд реперних точок, які дозволяють продовжувати її нижче 0° при від’ємних температурах і вище 100° при додатних.

В теоретичній метеорології користуються абсолютною шкалою Кельвіна, а на практиці - шкалою Цельсія. Вони пов’язані співвідношеннями:

Т = 273+t t = Т - 273°С,

де Т- температура за шкалою Кельвіна, °К

t - температура за шкалою Цельсія, °С.

З 1937 року для всіх термометрів прийнята міжнародна стоградусна шкала.

На термометр звичайно наноситься тільки певна ділянка шкали для вимірювання тих меж температури, для яких він призначений.

Для переводу показів термометрів із одної шкали у другу застосовують наступні співвідношення:

Земна поверхня випромінює в атмосферу довгохвильову теплову енергію. Теплообмін між атмосферою і підстилаючою поверхнею відбувається внаслідок радіаційного випромінюван-ня, теплопровідності і при конденсації водяної пари. В

Рис. 5.1. Психрометрична будка

ід земної поверхні тепло передається прилеглим шарам повітря внаслідок молекулярної теплопровідності. Зміни температури земної поверхні передаються прилеглим шарам атмосфери головним чином за рахунок турбулентної теплопровідності, яка значно більша від молекулярної. На висоті 1,5-2,0 м значення температури повітря вирівнюються і характеризують значні території, тому резервуари термометрів у психрометричних будках (рис. 5.1) встановлюються на висоті 2 м.

У тропосфері, в цілому, температура повітря з висотою знижується. Іноді спостерігається (у деяких шарах атмосфери) інверсія – збільшення температури з висотою або ізотермія – коли температура з висотою не змінюється. Вертикальний градієнт температури – це зміна температури на кожні 100 м. висоти. В середньому для тропосфери і в середньому за багаторічний період він складає 0,65 °С на 100 метрів і постійно змінюється для різних шарів повітря. Вертикальний градієнт температури є додатнім якщо температура повітря з висотою зменшується і від’ємним якщо температура повітря з висотою зростає. При ізотермії він дорівнює 0 °С на 100 м.

Температуру будь-якого середовища вимірюють термометрами.

Вимірювання температури

На метеорологічних станціях температуру визначають за допомогою рідинних термометрів, а її зміну в часі фіксують деформаційними термометрами.

Принцип дії рідинних термометрів заснований на властивості рідини змінювати свій об’єм в залежності від зміни температури. В рідинних термометрах використовують ртуть або спирт, рідше – толуол. Ртутні термометри більш чутливі, але ртуть замерзає при температурі -38,9 °С, спирт замерзає при температурі -117,3 °С; точка кипіння спирту +78,5 °С (ртуті +356,9 °С), тому для вимірювання високих температур застосовують ртутні термометри, а для вимірювання низьких – спиртові.

Переваги ртутних термометрів: 1) ртуть з її поверхні у капілярі майже не випаровується; 2) ртуть не змочує скла. Все це дозволяє більш точно визначити температуру. Ртутний рідинний термометр (рис. 5.2) складається з таких основних частин: скляний резервуар циліндричної або кулеподібної форми, скляна трубка капіляру, яка припаяна до резервуару, а протилежний кінець якого запаяний; шкала з молочно-білого скла, яку встановлюють за капіляр; скляна захисна оболонка; скляне сідло для закріплення шкали; пробка для утримання верхнього кінця шкали.

У покази термометрів вводять поправки, які приведені у повірочному свідоцтві термометра.

Відліки по усіх рідинних термометрах проводяться з точністю 0,1 °С.

При використанні рідинних термометрів необхідно дотримуватися таких правил:

1) під час зняття показу термометра вірно оцінювати положення стовпчика рідини у капілярі відносно шкали. У термометрах, які наповнені ртуттю, меніск опуклий, тому відлік виконується за рівнем дотичної до опуклої частини меніска, а у термометрах наповнених спиртом меніск увігнутий, тому відлік виконують за рівнем дотичної до увігнутої частини меніска.

2) при знятті відліку точка зору спостерігача повинна бути на рівні рідини у капілярі.

Ціна поділки шкали у психрометричних і витяжних термометрах відповідає 0,2 °С, у максимальних, мінімальних, колінчатих і термометрі-щупі - відповідає 0,5 °С.

Вимірювання температури повітря рідинними термометрами

Спостереження за температурою на метеорологічних станціях всіх типів полягають у визначенні температури повітря і ґрунту у строки спостережень і у визначенні максимальних і мінімальних її значень за проміжки часу між ними. Спостереження проводять у кліматологічні строки (1, 7,13, 19 год.), а також у синоптичні строки (основні: 3, 9, 15,21 год.).

Психрометричний строковий термометр ТМ-4 (рис. 5.2) – ртутний з циліндричним або з кулеподібним резервуаром. Ціна поділки – 0,2 °С. Точність відліку 0,1 °С. Термометр встановлюють вертикально у психрометричній будці (рис. 5.3). Для цього у верхній частині є металевий ковпачок.

Термометр ртутний метеорологічний максимальний ТМ-1 (рис. 5.4) з циліндричним або кулеподібним резервуаром служить для визначення найвищої (максимальної) температури повітря за проміжок часу між строками спостережень. Межі шкали можуть бути від +51 (+71°С) до -36 (-21°С)

Конструкція приладу

Особливість конструкції приладу, що забезпечує показання найвищої температури, полягає в тому, що в канал капіляра безпосередньо біля резервуару входить скляний штифт (2), запаяний у дно резервуара, верхній кінець якого входить у капіляр (3), внаслідок чого в цьому місці створюється звуження, що заважає вільному проходу ртуті. При підвищенні температури повітря ртуть у резервуарі розширюється і частина її витісняється у капіляр. Коли ж температура з

Рис. 5.4. Термометр максимальний

нижується, ртуть з капіляра не може повернутися в резервуар, тому що в місці звуження сили тертя перевищують сили зчеплення ртуті. Вона розривається в місці звуження і весь стовпчик ртуті в капілярі залишається на місці. Таким чином, верхній кінець стовпчика ртуті показує найвищу температуру за час після останньої установки термометра. Максимальний термометр встановлюють у психрометричній будці горизонтально на лапках штатива резервуаром у бік сухого термометра з невеликим нахилом униз (рис. 5.3).

Відліки по максимальному термометру виконуються після відліків по мінімальному термометру. Шкала максимального термометра розділена на 0,5°С, тому десяті долі градусів відлічуються «на око». Після відліку по максимальному термометру його піднімають і струшують до тих пір, доки він не покаже температуру близьку до відліку сухого термометра, після того максимальний термометр встановлюють на місце, а потім його показання записують у відповідні рядки книжки КМ-1. Відліки по максимальному термометру виправляються відповідними поправками, як і покази психрометричних термометрів, які даються у повірочних свідоцтвах.

Т ермометр спиртовий метеорологічний мінімальний ТМ-2 (рис. 5.5) служить для визначення найнижчої (мінімальної) температури повітря за проміжок часу між строками спостережень. Це – спиртовий термометр, межі шкал можуть бути від +21…+30°С до -41…-75°С.

К

Рис. 5.5. Термометр мінімальний ТМ-2

онструкція приладу. Мінімальний термометр – це спиртовий термометр з резервуаром циліндричної форми. У капілярі його, у спиртовому стовпчику (1) знаходиться скляний темний штифтик (2) з головками на кінцях.

При справному стані термометра цей штифтик не повинен виходити із спирту. При пониженні температури стовпчик спирту зменшується і його верхня частина приходить у зіткнення з головкою штифтика, який захоплюється силою поверхневого натягу спирту у бік зменшення показань; коли ж стовпчик спирту збільшується внаслідок підвищення температури, то штифтик залишається на місці. Отже, при горизонтальному положенні термометра кінець штифтика найбільш віддалений від резервуару, показує найнижчу температуру з часу останнього спостереження.

Після відліку мінімальної температури, нахиляючи термометр резервуаром угору, приводять штифтик у зіткнення з кінцем стовпчика спирту у капілярі, а потім встановлюють термометр у горизонтальне положення.

При спостереженнях виконують відліки не тільки найнижчої температури, тобто відліки найвіддаленішого від резервуару кінця штифтика, але і відліки кінця стовпчика спирту. Спочатку знімається відлік по спирту, а потім по штифтику. Записи показань кінця стовпчика спирту служать для обчислення і перевірки додаткової поправки мінімального термометра. Відліки показів мінімального термометра виправляються двома поправками: поправкою даною у сертифікаті термометра і додатковою поправкою, що виводиться з порівняння одночасних відліків стовпчика спирту з показами сухого термометра.

Всі термометри (психрометричні (сухий і змочений), максимальний і мінімальний) розміщують у психрометричній будці (рис. 5.3). Психрометричні термометри закріплюють вертикально. Температуру повітря визначають за так званим «сухим» термометром 1, який встановлюють зліва, а максимальний і мінімальний термометри закріплюють на спеціальних перекладинах внизу штатива і розміщують резервуарами на схід.

Будка захищає термометри від прямих сонячних променів, теплових променів, які випромінює поверхня землі, а також од вітру і механічних пошкоджень. До середньої планки дна кріпиться металевий штатив на якому встановлюють: вертикально – психрометричні термометри і гігрометр; горизонтально – максимальний і мінімальний термометр. Будку закріплюють на дерев’яній або металевій підставці так, щоб резервуари термометрів були на висоті 2 м. від земної поверхні. З північної сторони до будки приставляють східці.

Д

Рис. 5.6. Термометр до аспіраційного психрометра

Рис. 5.7. Термометр-пращ з футляром

ля вимірювання температури повітря у польових умовах використовують сухий термометр аспіраційного психро-метра та термометр-пращ.

Термометр аспіраційного психрометра (рис. 5.6) служить для визначення тем-ператури і вологості повітря, і відрізняється від звичайного психрометричного термо-метра меншими розмірами і формою резервуара. Він - ртутний з ціною поділки шкали 0,2 °С і являє собою частину аспіраційного психрометра, який засто-совують при визначенні характеристик вологості повітря. На верхньому кінці захис-ної трубки термометра за допомогою сургуча надівається металевий ковпачок для закріплення термометра в оправі аспірацій-ного психрометра. З цією ж метою в нижній частині на захисній трубці термометра кріпиться металева гільза.

Термометр–пращ ТМ-8 (рис. 5.7) засто-совують у польових умовах коли висока точність показів є необов’язковою. Він складається із термометра і футляра. До термометра прив’язують шнур.

Термометр являє собою товстостінну трубку з вузьким капіляром і резервуаром, видутим у кінці цієї ж трубки. Безпосередньо на зовнішній стороні трубки нанесена шкала через 0,5 °С. Протилежна стінка термометра покрита молочним склом. На верхньому кінці термометра є кільце, до якого прив’язують шнур.

При спостереженнях термометр обертають за шнур у горизонтальній площині на висоті витягнутої руки протягом 2-3 хвилин. Після цього шнур намотують на вказівний палець і швидко роблять відлік. Спостерігач при цьому повинен стати спиною до сонця і тримати термометр у тіні.

Визначення температури повітря за допомогою термографа

Термограф належить до деформаційних термометрів і використовується для безперервного запису змін температури повітря (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Термограф

Рис. 5.9. Схема термографа

Пинцип дії побудовано на властивості твердих тіл змінювати лінійні розміри в залежності від зміни температури. Він складається (рис. 5.9) з прийомної, передавальної та реєстрової частин.

Прийомна частина – це увігнута біметалева пластина (6), виготовлена з металів з різним термічним коефіцієнтом розширення (мідь і залізо або інвар і немагнітна сталь). Нерухомий кінець біметалевої пластини кріпиться до рами (5), що знаходиться на зовнішній стінці корпуса. Вільний кінець пластини може переміщуватися. При підвищенні температури біметалічна пластина випрямляється і стрілка з пером піднімається угору. При зниженні температури пластина прогинається і стрілка з пером зміщується униз.

Передавальна частина – це система важелів, що з’єднані з колінчатим валом. До вільного кінця біметалевої пластини прикріплений важіль (7), який з’єднаний тягою (8) з важелем (3) колінчатого валу. Другим важелем колінчатого валу є стрілка (2), яка закінчується пером.

Реєстрова частина – це перо і барабан з паперовою стрічкою, який обертається за допомогою годинникового механізму. За швидкістю обертання барабану виділяють добові і тижневі термографи.

На стрічці нанесена шкала градусів (горизонтальні лінії) і шкала часу (вертикальні лінії). Перші нанесені через 1°С, а другі – через 15 хв на добовій стрічці і через 2 год. на тижневій.

Термограф встановлюють у жалюзійній будці, яка розташовується на відстані 5-6 м. від психрометричної будки. Перед встановленням термографа годинник заводять до упору. На барабан надівають стрічку, на звороті якої записують дату і час зміни стрічки. Стрічка закріплюється спеціальною пружиною. Барабан насаджують на вісь корпуса і до нього підводять стрілку з пером. Установку пера на час виконують поворотом барабана, а на температуру – зміною положення біметалевої пластини, використовуючи гвинт (4).

Термограф – це відносний прилад і його покази необхідно порівнювати з показами психрометричного термометра.

Обробка стрічки термографа проводиться в такому порядку: спочатку у спеціальній таблиці записують покази термографа за кожну годину і покази психрометричного термометра у строки спостережень. По різниці показів термометра і термографа визначають поправку до термографа у строки спостережень. Шляхом прямолінійної інтерполяції визначають величину поправок на кожну годину спостережень. Дійсне значення температури повітря для кожної години знаходять як алгебраїчну суму показів термометра і поправки.

Вимірювання температури грунту рідинними термометрами

Спостереження за температурою грунту складаються з вимірювання температури поверхні грунту і температури більш глибоких його шарів.

Вимірювання температури поверхні грунту

Температура на поверхні грунту вимірюється трьома термометрами: строковим (психрометричним), мінімальним і максимальним. Строковий термометр застосовують для вимірювання температури поверхні грунту у строки спостережень, а максимальний і мінімальний термометри – для визначення найбільш високої та найбільш низької температури між строками спостережень. Будова строкового, максимального і мінімального термометрів, які застосовують для вимірювання температури поверхні грунту є такою ж, як і для вимірювання температури повітря.

Усі три термометри встановлюють у південній частині метеорологічного майданчика на відкритій ділянці, розміром 4х6 м. Попередньо з ділянки знімають рослинний покрив і грунт зпушують. Усі три термометри розміщують горизонтально всередині ділянки, резервуарами на схід на відстані 10-15 см. один від одного у невеликих заглибленнях. Резервуари термометрів повинні щільно стикатися з грунтом і бути наполовину у нього занурені. Для того, щоб не ущільнювати грунт біля термометрів для підходу до них під час відліку з північного боку кладуть рейковий настил.

Вдень у літній період мінімальний термометр забирають з ділянки, оскільки верхня межа шкали в нього менша, ніж може бути температура грунту. За наявності снігового покриву усі три термометри розміщують на поверхні снігу.

Вимірювання температури грунту на різних глибинах

Для вимірювання застосовують термометри Савінова, витяжні термометри і термометр-щуп.

Т

Рис. 5.10. Колінчатий термометр Савінова

ермометри Савінова (колінчаті термометри ТМ-5) служать для вимірювання температури грунту на глибинах 5, 10, 15 і 20 см. Вони складають комплект із 4 ртутних термометрів із циліндричними резервуарами (рис. 5.10).

Такі термометри вигнуті під кутом 135° трохи вище резервуара з ртуттю (утворюється «коліно»). Довжина термометрів різна і відповідає глибині їх установки. Нижня частина скляної захисної оболонки від резервуару до початку шкали засипана піском або золою, над якою розміщена вата із сургучними перемичками. Шкала термометра виготовлена з молочного скла і має поділки 0,5°С.

Термометри Савінова встановлюють на тій же ділянці, де вимірюють температуру поверхні грунту, на відстані 20 см на захід від надґрунтових термометрів і на відстані біля 10 см один від одного на глибинах 5, 10, 15 і 20 см. У напряму із сходу на захід колінчаті термометри встановлюють з таким розрахунком, щоб їх резервуари знаходилися на заданих глибинах у горизонтальному положенні, а верхні частини були над поверхнею грунту. Для цього викопують траншейку у вигляді трапеції, північна сторона якої вертикальна. У ній на відповідній глибині (5, 10, 15, 20 см.) роблять заглиблення паралельні поверхні грунту, в які встановлюють резервуари термометрів. Для контролю установки термометрів перевіряють кут нахилу шкали термометра до поверхні грунту (він повинен бути 45°) після цього засипають траншейку грунтом, а виступаючу частину термометрів для більшої стійкості закріплюють дерев’яними рогатками.

Спостереження за термометрами Савінова виконують тільки у теплий період року. Їх встановлюють весною і прибирають восени, тому що у промерзлому грунті термометри легко ламаються. Відлік за термометрами виконують послідовно, починаючи з термометра, встановленого на глибині 5 см. Відліки по колінчатим термометрам виконують у всі 4 кліматологічні строки (1, 7, 13, 19 год.) після відліку термометрів на поверхні грунту. Спостерігач підходить до термометрів з північного боку і виконує послідовно відліки з точністю до 0,1°С, починаючи з термометра, встановленого на глибині 5 см. Кожен відлік записується у відповідну строку книжки КМ-3. У показання термометрів вводяться інструментальні поправки із повірочних свідоцтв даних термометрів.

В

Рис. 5.11. Витяжні термометри

итяжні термометри (глибинні термометри ТМ-10) використовують для визначення температури грунту на глибинах від 0,2 м. до 3,2м. (рис. 5.11). Це – ртутні термометри зі вставленою шкалою і поділкою 0,2 °С з циліндричним або кулеподібним резервуаром. Випускають комплекти з 5 або 8 термометрів. У першому випадку термометри встановлюють на глибинах 0,2; 0,4; 0,8; 1,6 м. У другому випадку – на глибинах 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6; 2,4 та 3,2 м.

Кожен термометр встановлений у пластмассову оправу, яка має металевий наконечник і проріз для шкали. Резервуар термометра оточений мідними ошурками, які надають термометру властивість протягом деякого часу зберігати температуру грунту, виміряну на глибині установки. Оправа з термометром кріпиться до дерев’яної жердини, яка має на протилежному кінці ковпачок з кільцем.

Грунтові витяжні термометри встановлюють в захисній ебонітовій трубці. Для установки труб у грунті роблять за допомогою бура вертикальні свердловини, діаметром на 3-5 мм більше, ніж зовнішній діаметр, які відповідають глибині установки. Витяжні термометри встановлюють на відкритому місці з природнім покривом на відстані 3-4 м. від термометрів Савінова. Термометри розташовують в один ряд через кожні 50 см у напрямку зі сходу на захід (рис. 5.11.). Верхні кінці труб повинні виступати над поверхнею грунту на висоту, яка перевищує середню висоту снігового покриву у даному пункті. Для збереження природного покриву біля термометрів з північного боку роблять спеціальний відкидний поміст, з якого виконують відлік.

При відліку температури грунту дерев’яну жердину з термометром виймають із захисної ебонітової трубки на відкриту поверхню. Температуру грунту на глибині до 80 см (0,2; 0,4 і 0,6 м.) вимірюють 4 рази на добу у кліматологічні строки спостережень. Відлік по термометрах на глибинах 0,8; 1,2; 1,6; 2,4 і 3,2 м. виконують 1 раз на добу о 13 годині. Відліки витяжних термометрів виконуються після відліків колінчатих термометрів. Для виконання відліків необхідно підняти поміст, піднятися на нього, витягнути термометр і швидко виконати відлік, після чого обережно опустити термометр назад у трубу і записати відлік у відповідні рядки книжки КМ-3.

У показання витяжних термометрів вводяться поправки із повірочних свідоцтв даних термометрів.

Т

Рис. 5.12. Термометр-щуп

ермометр-щуп використовують для вимірювання температури грунту у польових умовах на глибині до 50 см (рис.5.12). Він являє собою толуоловий термометр 3, який розміщують в оправі 2 з конусоподібним наконечником, у якому знаходиться резервуар термометра. Контакт між грунтом і резервуаром термометра досягається за допомогою мідних або латунних ошурок, засипаних між наконечником і резервуаром. На протилежному боці оправи нанесені поділки через 1 см, які дозволяють встановити термометр на задану глибину. Верхній кінець оправи закінчується ручкою 4 за допомогою якої термометр занурюють у грунт. Час витримки приймальної частини у грунті – 10-15 хв. Після цього беруть відлік температури. Використовують термометр-щуп тільки в теплий період року.

Мерзлотомір Даниліна використовують для визначення глибини промерзання грунту (рис. 5.13).

П

Рис. 5.13. Мерзлотомір Даниліна

рийомна частина мерзлотоміра – гумова трубка 3, довжиною 150 або 300 см з поділками у см. Один кінець трубки приєднаний до дерев’яної штанги 2, яка закінчується ковпачком з кільцем, а інший – закритий гумовою пробкою. У комплект мерзлотоміра входить захисна трубка 1, яка закінчується латунним наконечником.

Мерзлотомір встановлюють до початку приморозків на ділянці біля витяжних термометрів. Для установки захисної трубки готують свердловину глибиною на 10 см більше довжини гумової трубки. Захисну трубку опускають у свердловину, проміжки між стінами свердловини і трубкою щільно засипають землею. У встановлену захисну трубку опускають гумову трубку, яка заповнена місцевою водою.

Спостереження по мерзлотоміру починають з моменту настання від’ємних температур і продовжують до повного відтаювання грунту. Глибину промерзання визначають по довжині стовпчика води яка замерзла у трубці (з точністю до 0,5 см), для цього трубку прощупують пальцями.

Для визначення глибини проникнення температури 0°С у грунт використовують також покази витяжних термометрів. У холодний період року найнижчі температури спостерігаються ближче до поверхні грунту, з глибиною температура зростає. На деякій глибині температура грунту буде дорівнювати 0°С.

Цю глибину визначають шляхом інтерполяції.

Приклад 1: визначити глибину проникнення температури 0°С у грунт, коли покази витяжних термометрів на глибинах 20, 40, 80 і 160 см складають, відповідно, — -2,2; -0,8; +1,2; +3,9°С. Визначають на скільки сантиметрів необхідно опуститися нижче глибини у 40 см, щоб температура підвищилася на 0,8°С, тобто досягла 0°С. На відстані 40 см (від глибини 40 см до 80 см) температура зростає з -0,8°С до +1,2°С, тобто на +2°С. З пропорції 40см/2°С=Х/0,8°С (де Х - відстань, на яку необхідно опуститися з глибини 40 см до глибини, де температура дорівнює 0 °С) виходить, що Х = (40*0,8)/2=16 см. Таким чином, глибина проникнення температури 0°С складає: 56 см = 40 см + 16 см.

Завдання до лабораторної роботи

1. Ознайомитися з будовою строкового, максимального, мінімального і аспіраційногопсихрометричного термометрів. Визначити ціну поділки шкали кожного з цих термометрів та межі шкали.

2. Ознайомитися з методикою спостережень, будовою психрометричної будки і установки термометрів в ній для вимірювання температури повітря (строкового, мінімального, максимального) для вимірювання температури повітря.

3. Зробити відліки по вищевказаним термометрам і ввести в їх покази інструментальну поправку. Записати результати у таблицю.

4. Ознайомитись з будовою термографа, порядком спостережень і обробкою результатів.

5. Ознайомитись з будовою термометрів (Савінова, витяжні, термометр-щуп) для вимірювання температури грунту на глибинах і на поверхні грунту.

6. Ознайомитись з методикою спостережень і установки термометрів для вимірювання температури грунту.

7. Зробити відліки по термометрам для визначення температури на поверхні грунту і на глибинах, ввести в їх покази інструментальну поправку і записати результати у таблицю.

8. Ознайомитись з будовою мерзлотоміра Даниліна, визначити глибину проникнення температури 0°С у грунт (вихідні дані – додаток Ж)

Записати результати відліків по термометрам у таблицю

Результати відліків по термометрам

Назва термометра	Відлік	Поправка	Виправлена величина
Строковий
Максимальний до струшування після струшування
мінімальний спирт штифт

Питання для самоконтролю

1. Що розуміють під температурою, одиниці вимірювання і співвідношення між ними?

2. За допомогою яких приладів вимірюється температура повітря і грунту. Конструкція цих приладів і розміщення їх на метеорологічному майданчику.

3. Порядок спостережень по термометрам для вимірювання температури повітря і грунту. Обробка результатів спостережень і їх реєстрація.

4. Конструкція, порядок спостережень і обробки матеріалів самописця змін температури – термографа.

5. Конструкція мерзлотоміра Даниліна, порядок спостережень і визначення глибини промерзання грунту.