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 с наружным 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.

У ровень 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.

Поправки ртутного барометра.

Атмосферное давление Р равно весу столба ртути в барометрической трубке. Но для простоты и удобства атмосферное давление характеризуют не весом, а высотой ртутного столба Н. Вес столба ртути можно представить как произведение:

Р=H∙ρ∙g,

где ρ – плотность ртути, g – ускорение силы тяжести.

В

Рисунок 3 – Чашечный барометр

еличины ρ и g не обладают постоянством, поэтому непосредственные отсчеты, сделанные при разных температурах и ускорениях силы тяжести, несравнимы между собой. Их необходимо привести к стандартным условиям. При повышении температуры ртуть расширяется, плотность ее уменьшается, и высота ртутного столба оказывается завышенной по сравнению с наблюдениями при температуре 0°С, которая и принимается за «нормальную». Таким образом, температурная поправка при температурах > 0°С будет иметь знак «─», температурах < 0°С – «+». Для сравнимости наблюдений, проведенных на различных широтах и высотах над уровнем моря, их приводят к стандартной силе тяжести. За стандартное принято ускорение силы тяжести на широте 45° и на уровне моря. В низких широтах (от 0 до 45°) показания ртутного барометра оказываются завышенными, в высоких (от 45 до 90°) – заниженными по сравнению с широтой 45. С поднятием вверх показания также будут несколько завышены. Таким образом, поправка на ускорение силы тяжести в зависимости от широты места будет положительной в высоких широтах и отрицательной – в низких. Поправка на ускорение силы тяжести в зависимости от высоты над уровнем моря будет иметь знак «─» на всех высотах, имеющих абсолютную отметку выше уровня моря.

К отсчету по ртутному барометру вводится также инструментальная поправка, которой корректируются неточности в показаниях барометра, связанные с несовершенством его изготовления, например, неточной пригонкой шкалы и т.д. Инструментальную поправку находят путем сравнения данного прибора с эталоном и помещают в паспорте, прилагаемом к прибору. Исправленная величина давления (отсчет + поправки) выражает собой вес атмосферного столба на уровне станции. Для того чтобы иметь возможность сопоставить данные по атмосферному давлению метеорологических станций, находящихся на разной абсолютной высоте, давление обычно «приводят» к уровню моря (рис. 4). «Привести давление к уровню моря» – это значит, к исправленной величине атмосферного давления на уровне станции прибавить вес воздушного столба от уровня станции до уровня моря, выраженный в единицах давления:

Р _ур.м=Р _ур.ст +Р

И стинное значение давления, измеренного ртутным барометром, представляет собой алгебраическую сумму отсчета по барометру и всех поправок. Для определения давления на уровне станции в отсчет по барометру вводится постоянная поправка и поправка на приведение показаний барометра к температуре 0°С (определяется по таблице на станции). Постоянная поправка (сообщается на станцию из Управления) представляет собой сумму инструментальной поправки и поправки на приведение показаний барометра к нормальной силе тяжести. Для вычисления давления на уровне моря к атмосферному давлению на уровне станции прибавляется поправка Р, которая находится из таблиц, рассчитанных для каждой станции.