2.3. Вимірювання атмосферного тиску
Атмосферний тиск дорівнює вазі розподіленого вище стовба повітря з основою, рівною одиниці. Величина атмосферного тиску не залежить від орієнтації поверхні, на яку воно діє.
В метеорології атмосферний тиск виражають у гПа (система СІ). Виходяча з ужитку позасистемна одиниця тиску мм. рт. ст. (міліметри ртутного стовбчика) склалась історично у зв’язку з використанням ртутного барометра[7].
Основним приладом для вимірювання атмосферного тиску на мережі метеорологічних станцій є ртутний чашковий барометр. Рідинний барометр винайдений Торрічеллі (1643 р.), а назва “барометр” приписують Бойлю (1665 р.), до нього прилад називали “Торрічеллівою трубкою”.
Принцип дії ртутного барометра заснований на врівноваженні атмосферного тиску вагою ртутного стовбчика (рис. 2.5.).
Рис. 2.5. Принцип дії ртутного чашкового барометра
Якщо скляну трубку, запаяну з одного кінця і наповнена ртуттю, занурюють відкритим кінцем в ртуть, налиту у чашку, то частина ртуті з трубки вильється в чашку. Залишившийся в трубці стовбчик своєю вагою врівноважить атмосферний тиск, що здійснюється на поверхні ртуті в чашці. При зміні атмосферного тиску рівновага буде змінюватись, відповідно буде змінюватись і висота ртутного стовбчика.
Барометри станціонні чашкові ртутні СР-А і СР-Б (рис. 2.6). На мережі метеорологічних станцій використовуються барометри чашкові ртутні з компенсованою шкалою СР-А і СР-Б. Межі вимірів для першої моделі від 810 до 1070 гПа, для другої – від 680 до 1070 гПа. Максимальна похибка вимірювання після введення всіх змін не більше 0,5 гПа.
Ці барометри мають калібровану скляну трубку діаметром 7,2 мм, довжиною 800 мм, запаяну з верхнього кінця і заповнену під вакуумом очищеною ртуттю. Нижній кінець труби приєднаний до чаши, яка складається з трьох частин. Середня частина чаші має діафрагму з отворами, яка слугує для гасіння коливань ртуті, що виключає потрапляння повітря в барометричну трубку. З атмосферним повітрям барометр з’єднується через отвір в кришці чаші , яка зачиняється винтом. Трубка захищена металічною оправою, на яку нанесена шкала[7].
В прорізі оправи є рухомий ноніус, який переміщується обертанням кремал’єри. Ноніус дозволяє брати підрахунки до 0,1 поділки основної шкали. На оправі закріплений термометр (термометр-аташе) для визначення температури ртуті барометра, а зверху на оправі є кільце для підвішування барометру на місці установки.
В преміщенні метеостанції барометр знаходиться всередині трьохгранної заскленої шафи, закріпленої на стіні в місці, де нема різких коливань температури і прямого попадання сонячного проміння. Барометр повинен займати суворо вертикальне положення.
Рис. 2.6. Ртутний барометр чашковий станціонний:
а – загальний вид ( 1 – кільце для підвіски барометру; 2 – ноніус; 3 – захисне скло; 4 – металічна оправа; 5 – кремал’єра; 6 – барометрична трубка; 7 – термометр; 8 – винт-заглушка; 9 – чашка); б – чаша барометра ( 10 – втулка; 11 – середня частина чаші з діафрагмою); в – шкала і ноніус (2 – ноніус, 4 – шкала)