 |
Часть 2. Атмосферное давление. Барометрическое нивелирование (лабораторная работа)
|
|
|
|
1. Изучить единицы измерения давления, приборы для измерения давления.
2. Выполнить практическое задание - определить превышение 9-го этажа над 1-м главного корпуса Алт ГУ.
3. Рассчитать барическую ступень.
Практическое задание. Определение превышения 9-го этажа главного корпуса АлтГУ над 1-м с помощью анероида
Принадлежности: барометр-анероид, термометр.
Порядок выполнения задания
1. Измерить давление на уровне 9-го этажа. Для этого: открыть крышку футляра, отсчитать по термометру при анероиде температуру прибора с точностью до 0,1°С, постучав слегка пальцем по стеклу анероида (для преодоления трения в передаточном механизме), сделать отсчет положения стрелки на шкале с точностью до 0,1 мм рт. ст. Все отсчеты делают на уровне стола.
2. Спуститься на лифте на 1-й этаж и через 3–5 мин снять отсчеты по термометру и шкале анероида. Сделать трехкратное измерение температуры воздуха на улице с помощью термометра с точностью до 0,1°С в течение 1-2 мин. Вернуться к лифту на 1-м этаже и снова отсчитать давление по анероиду.
3. Подняться на 9-й этаж и через 3-5 мин сделать последний отсчет давления по анероиду. В результате всех измерений должно быть четыре отсчета давления и три отсчета температуры воздуха.
4. Все наблюдения записать в таблицу 3.
6. Ввести к показаниям анероида соответствующие поправки, взятые из паспорта прибора.
7. Вычислить средние величины давления для 1-го и 9-го этажей и среднюю температуру наружного воздуха (t). При вычислении t на уровне 9–го этажа необходимо учитывать, что изменение температуры с высотой составляет в среднем 0,6° на 100 м.
8. Вычислить превышение 9-го этажа над 1-м, пользуясь барометрической формулой Бабине:
|
|
|
где Р1 – давление в нижнем пункте; Р2 – давление в верхнем пункте; tср. – среднее значение температуры воздуха, измеренной в нижней и верхней точках; a– коэффициент расширения воздуха, равный 0,00366.
9. Рассчитать величины вертикального барического градиента (изменение давления на 100 м высоты) и барической ступени (высота, соответствующая изменению давления на единицу) по данным барометрического нивелирования.
Таблица 3 – Определение превышения 9-го этажа здания над 1-м
| место наблюдений | Температура воздуха | Анероид | Среднее значение давления | Превышение 9-го этажа над 1-м | |||||
| Отсчеты | Поправки | Исправленное давление | |||||||
| по термометру | по шкале анероида | шкаловая | температур ная | добавочная | |||||
| 9-й этаж | |||||||||
| 1-й этаж |
Контрольные вопросы и задания
1. Для чего показания барометра приводятся к 0°С температуры и 45° широты?
2. В чем сущность барометрического нивелирования?
3. Что значит «привести давление к уровню моря»?
4. Выразить стандартное давление (1013 гПа) в мм рт. ст.
5. Значения давления на барографе 980,6 и 982,8 мбар. Перевести их в гПа.
6. Атмосферное давление составляет 820,5 и 811,6 мм рт. ст. Перевести в гПа.
7. Определить высоту горы, если у подножия давление составило 1020 гПа, температура воздуха 23,0°С; на вершине горы соответственно 990 гПа и 15,0°С
8. В Турфанской впадине (глубина 154 м) отмечалось давление 1050,0 гПа при температуре -15,0°С. Определить давление на уровне моря, если температура не изменяется.
9. Рассмотреть карты распределения атмосферного давления на земном шаре в январе и июле. Выявить области максимального и минимального значений давления.
Часть 3. Анализ картографического материала
1. Рассмотреть карты атмосферного давления воздуха в Географическом Атласе (1982) и ответить на вопросы:
а.) Какова зависимость атмосферного давления от температуры воздуха?
|
|
|
б.) Как распределяется давление у земной поверхности по земному шару? Почему?
в.) В какое время года и где на земном шаре наблюдается самое высокое давление?
г.) В какое время года и где на земном шаре наблюдается самое низкое давление?
д.) Почему в Северной Америке зимний максимум давления менее мощный, чем в Евразии, хотя оба материка находятся примерно в одних и тех же широтах?
2. На контурных картах выделить области максимальных и минимальных значений давления.
Дополнительные материалы к занятию 2
Атмосферное давление. Основной единицей давления, согласно Международной системе единиц (СИ), служит паскаль (Па). Наиболее часто в метеорологии используется гектопаскаль (гПа); 1 гПа = 102Па. Другие единицы давления – миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) и миллибар (мб): 1 мб = 1 гПа; 1 мм рт. ст. = 1,33 мб = 1,33 гПа. Среднее давление на уровне моря составляет 760 мм рт. ст., или 1013,2 мб, или 1013,2 гПа.
Чашечный барометр
Чашечный барометр имеет следующее устройство (рис. 3). Стеклянная трубка (1), запаянная сверху и наполненная дистиллированной ртутью, погружена нижним открытым концом в пластмассовую или металлическую чашку (2) с ртутью. Чашка сообщается снаружным воздухом через отверстие, закрываемое винтом (3). Воздух в верхней части стеклянной трубки отсутствует, поэтому под действием внешнего давления воздуха на поверхность ртути в чашке столбик ртути в трубке поднимается до определенной высоты. Вес столба ртути будет равен атмосферному давлению. Стеклянная трубка с ртутью помещается в металлическую оправу, привинченную к чашке. В верхней части этой оправы сделан сквозной продольный прорез для наблюдений за положением столбика ртути. На одной стороне прореза нанесена шкала. Для отсчета десятых долей внутри оправы находится кольцо с нониусом, перемещаемым вдоль шкалы с помощью винта (4). В средней части оправы вмонтирован термометр, по которому измеряют температуру прибора перед отсчетом высоты ртутного столба.
Уровень ртути в чашке вследствие колебаний атмосферного давления может оказаться выше или ниже нуля шкалы. Для исключения ошибок в определении высоты ртутного столба из-за такого несовпадения применяется особая, так называемая компенсированная шкала с делениями меньше 1 мм. Чтобы найти высоту ртутного столба, соответствующую величине атмосферного давления, к отсчету по ртутному барометру вводится ряд поправок: инструментальная, температурная, поправки на ускорение силы тяжести в зависимости от широты места и его высоты над уровнем моря.
|
|
|
|
|
|
