Что такое барометр, как им пользоваться и кто его изобрел?

Словарь Ушакова

барометр

баро метр (барометр устар.), барометра, муж. (от греч. baros — тяжесть и metron — мера). Прибор для измерения атмосферного давления. Барометры бывают ртутные и анероиды.

Видео

Атмосферный барометр — принцип работы

В собранном виде анероид — это коробка с различными механизмами. Когда из неё откачивают определённое количество воздуха, это создает сильное разряжение возвратной пружины, указательной стрелки и передаточного между ними механизма. Под действием давления стенки «барокамеры» сокращаются или увеличиваются в размерах, а указательная стрелка начинает двигаться относительно измерительной шкалы в сторону повышения или снижения давления, соответственно. В спокойном состоянии стрелка будет находиться на отметке в 760 мм.

Использование

При использовании цифрового или механического барометра, необходимо руководствоваться некоторыми правилами.

1. Нужно размещать устройство на стене или столе, вдалеке от прямых солнечных лучей.
2. Также запрещено устанавливать устройство вблизи нагревательных приборов.
3. Наилучшее место установки — комната с теневой стороны здания, без температурных перепадов и с малым уровнем влажности.
4. Запрещается ронять, бить, бросать и трясти устройство.
5. Также не рекомендуется перевозить прибор в самолетах.

В остальном, чтобы использовать барометр, необходимо установить его на ровную площадку или повесить на стену. Барометр будет самостоятельно определять актуальное значение давления и выдавать данные на своем табло или экране.

Далее будут описаны самые популярные цифровые и механические модели барометров.

Как работает барометр?

Ртутный барометр показывает меняющееся положение ртутного столба для данной местности (за 0 берётся барометрическое давление на уровне моря). Во время циклонической природной деятельности давление падает, что вызывает соответствующее уменьшение высоты ртутного столба. Когда циклон уступает место антициклону, низкое атмосферное давление сменяется более высоким, которое повышает уровень ртути в стеклянной трубке.

В анероидном барометре индикатором изменяющегося давления является линейное расширение материала исполнительного элемента. Существует целый класс сплавов, который отличается определёнными значениями коэффициента линейного расширения. Чаще других используются немагнитный коррозионно стойкий сплав 36НХТЮ (ЭИ702) на основе никеля, либо бериллиевая бронза БрБ2.

Те же марки сплавов используются и в регистрирующих датчиках электронных барометров, а результат изменения их размеров отображается на дисплее. В таких приборах также учитывается изменение температуры воздуха. Это, в свою очередь, влияет на электропроводность материала. Изменяющаяся ёмкость влияет на силу электрического тока, протекающего через датчик, который и регистрирует изменения в давлении воздуха.

Таким образом, ртутные, анероидные и цифровые барометры работают по одному и тому же физическому принципу расширения и сжатия в зависимости от температуры окружающей среды, хотя и делают это по-разному.

Давление и погода

Люди и животные не ощущают тяжести атмосферного давления, потому что его уравновешивает давление нашей крови. Но при повышении или понижении кровяного давления люди чувствуют себя плохо — они начинают испытывать либо силу давления собственной крови, либо силу давления атмосферы.

Атмосферное давление тоже не постоянно. В атмосфере образуются циклоны — атмосферные вихри, где давление понижено (до 560 мм рт. ст.), и области повышенного давления (до 816 мм рт. ст.) — антициклоны. Циклоны и антициклоны медленно перемещаются над поверхностью Земли, влияя на самочувствие людей и определяя смену погоды. Циклон низким давлением «притягивает» влагу и вызывает пасмурную погоду, дожди, снегопады. Высокое давление антициклона, напротив, вытесняет из зоны своего воздействия скопление водяных паров и устанавливает ясную сухую погоду. Измерив давление, можно предсказать погоду. Давление измеряют барометром.

Принцип действия механизма прибора измерения давления

Анероидный барометр чувствителен к изменениям температуры, поскольку капсула прибора и существующие соединения обладают свойствами расширяться или сжиматься при температурных колебаниях. Кроме того, упругие свойства материала капсулы также изменяются под влиянием температуры.

Существует несколько способов компенсации температурных перемещений компонентов анероидного барометра. Одним из наиболее элегантных решений является использование биметаллической полосы. Биметаллическая полоса состоит из двух плоских кусков металла, изготовленных из различных типов элементов или сплавов, сваренных один с другим.

Упрощённая схема механизма, указывающая на исполнение компенсационную деталь – биметаллическую полосу, в конструкции прибора: 1 – капсула под вакуумом; 2 – биметаллическая полоса; 3 – опорные подшипники; 4 – стрелка указатель

Учитывая предсказуемость изменения температуры биметаллической полосы и капсулы, биметаллическую полосу допустимо использовать для компенсации движений капсулы. По мере изменения температуры, два компонента биметаллической полосы расширяются в разной степени.

Этот фактор заставляет биметаллическую полосу изгибаться относительно компонента с меньшим коэффициентом расширения. Движение изгиба можно использовать для перемещения стрелки индикатора или сжатия вакуумной капсулы барометра для компенсации изменения температуры.

Связь между анероидной капсулой (сильфоном) и разверткой индикатора, по сложности механизма аналогична швейцарским часам. Фактически, качественная барометрическая связь включает массу одинаковых компонентов. Цель этой рычажной связи состоит в том, чтобы передать малое горизонтальное движение расширяющегося сильфона в движение стрелки циферблата. Используется форма рычага в виде качели.

Непосредственно конец качели движется по увеличенной дуге, относительно осевой точки. Благодаря тяге вакуумной капсулы, расположенной рядом с шарниром рычага, похожего на качели, перемещение значительно увеличивается на дальнем конце рычажной системы.

Любая нелинейность движения вакуумной капсулы компенсируется барабаном (улиткой). Барабан (изобретение Леонардо да Винчи) представляет собой шкив, наделённый спиральными зубьями, имеющий форму конуса.

В нулевой точке анероидного барометра конец рычага соединен цепью с серединой барабана. Когда сжимается рабочая капсула, барабан вращается, сдвигая цепь до меньшей длины. Любое незначительное движение цепи вызывает такое же движение стрелки индикатора барометра.

Механический барометр

Такие устройства являются ртутными. Использование механических барометров в быту считается опасным: ртуть является токсичным веществом. В бытовых условиях используют только безжидкостные механические барометры (анероиды), но они отличаются меньшей точностью.

На задней стенке любого механического барометра установлен регулировочный винт. Рекомендуется регулярно настраивать устройство, чтобы оно было более точным.

Спереди находится еще одна стрелка, но она не связана с механизмом. Ее возможно поворачивать только вручную.

Передняя стрелка позволяет следить за колебаниями атмосферного давления в течение нескольких дней

Для фиксирования текущих показаний следует выставлять стрелку на отметку с учетом актуальных данных (их определяет задняя стрелка). Регулярный контроль положения двух стрелок позволяет определять погодные изменения.

Механические барометры бывают настольными и настенными. Обычно их используют в учебных заведениях, офисах.

Ртутный барометр

Ртутный барометр — пара сообщающихся сосудов, внутри — ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма – ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения – идет процесс повышения давления, ниже – понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.

Классический барометр-анероид

Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.

Электронный барометр

Электронный (или цифровой) барометр — современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.

На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.

Как пользоваться барометром

На основании показаний барометра можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов.

• Если атмосферное давление снижается, то воздушные потоки прибывают с другой территории. Именно так создается ветер, который попутно приносит тяжелые дождевые тучи. Как следствие, благодаря применению барометра несложно предсказать осадки.Если в зимнее время давление повышается, то нужно ожидать заморозка.
• Если атмосферное давление начинает расти, то это говорит о том, что имеющиеся на данной местности воздушные потоки переместятся на другую территорию, где давление снижено. При этом они уберут тучи, поэтому будет наблюдаться солнечная погода. Таким образом, чем выше давление, тем более сухая погода ожидается.Если в зимнее время давление понижается, то будет потепление и скорое выпадение осадков.
• Также по интенсивности изменения показаний атмосферного давления можно приблизительно судить о возможных изменениях погоды. Так, если давление снижается постепенно, то в течение дня подойдет циклон с ненастной погодой. Скорее всего, будут осадки и сильный ветер. При очень резком падении давления прибудет холодный фронт, который будет сопровождаться штормом и грозами. При этом время до его начала обычно составляет не более 2 часов. Если давление стабилизировалось и поддерживается на одном уровне, то можно ожидать снижение интенсивности ветра и остановку осадков.

Для удобства использования барометров на них может быть добавлена разметка на шкале, которая указывает на ожидаемые погодные условия. При самом низком давлении может быть написано «шторм», или нарисована соответствующая картинка. Для самого высокого давления применяется термин «сушь» или рисуется палящее солнце. При этом нужно учитывать, что показатели могут меняться в зависимости от температурных условиях. По этой причине такое обозначение является неточным, но дает приблизительное понимание, что ожидать от погоды.

Барометр с указанием ожидающейся погоды

Важно помнить, что барометр не позволяет точно предсказать погодные условия и определить ожидаемую температуру или уровень осадков. Использование барометра дает лишь возможность предсказать направление, в котором будет меняться погода: будет ли она улучшаться или ухудшаться. Метеорологи для предсказания погоды применяют помимо данных барометров множество другой информации, что и позволяет делать прогноз более точным.Для большей точности показаний желательно чтобы барометр находился при температуре от 18 до 22 градусов Цельсия. Лучше, если относительная влажность воздуха будет составлять 20-40%.Для удобства работы, как правило, на циферблате у анероида две стрелки. Одна стрелка механизма, и она показывает текущее атмосферное давление, а вторая может свободно вращаться за винт, расположенный на лицевой панели. Это стрелка-памятка (её иногда называют «закладкой). Обычно черная стрелка основная, золотая стрелка — закладка, памятка.Стрелку-памятку нужно выставить строго по положению основной стрелки барометра. Через некоторое время (1-3 часа, пол дня, 1 день и т.п.) необходимо посмотреть куда отклонилась стрелка. Благодаря этому просто увидеть осталось ли давление на месте, давление упало или оно выросло.

Нестандартный барометр

Благодаря своим основоположникам его называют Гарвардским. Экономический барометр лежит в основе формирования эконометрики. Предсказывает изменение конъюнктуры, динамики спроса и предложения и т.п.

Гарвардский барометр — это описание эмпирических закономерностей и экстраполяции за последние месяцы наблюдения.

В их основу включено исследование динамики развития разных показателей экономики.

Прогноз развития отображался в графическом виде. Каждая кривая линия, нанесённая на график, отображала тот или иной показатель. Например, кривая «А» отображала изменения средних биржевых курсов (фондовый рынок); кривая «В» отображала индекс оптовых цен и изменения товарооборота (производства); кривая «С» — отображала рост или падение курса ценных бумаг на денежном рынке. В идеальном состоянии графика – показатели «А» и «С» должны совпадать на уровне максимума первой единицы и минимуме кривой второй единицы.

Особенности трактовки данных

Барометр определяет показатель атмосферного давления. Снижение показателей предвещает ухудшение погоды, повышение – улучшение. Также учитывают динамику изменений:

1. Атмосферное давление может постепенно снижаться. В этом случае через 6-12 часов погода будет ненастной и ветряной.
2. Давление может упасть резко. В этом случае через пару часов начнется гроза, шторм.
3. Стабилизация атмосферного давления предвещает прекращение дождей, ослабление ветров и улучшение погодных условий.

Зимой высокое атмосферное давление свидетельствует о заморозках, низкое – о потеплении и дожде. Летом повышение свидетельствует о предстоящей жаре, понижение – о прохладной и ненастной погоде. При устойчивой погоде в 10 и 22 часа дня будет максимум, в 4 и 16 часов – минимум.

Использование барометров по-прежнему важно для людей. Современные барометры помогают быстро и легко определить погодные условия.

Теги