Appareils utilisés pour effectuer des observations météorologiques. Instruments météorologiques

La principale occupation de la plupart des météorologues n'est pas de prédire le temps, comme on le pense généralement, mais d'observer le temps. Il ne peut y avoir de prédictions sans observation. De plus, pour établir correctement une prévision météorologique, il faut disposer de résultats d'observation en dizaines et centaines de points. Les observations sont effectuées dans les stations météorologiques.

Une station météorologique (station météorologique) est une institution dans laquelle des observations régulières de l'état de l'atmosphère et des processus atmosphériques sont effectuées 24 heures sur 24, y compris les changements d'éléments météorologiques individuels (température, pression, humidité, vitesse et direction du vent, nébulosité et précipitations, etc.) ). La station dispose d'un site météorologique où se trouvent les principaux instruments météorologiques, et d'une salle fermée pour le traitement des observations. Les stations météorologiques du pays, de la région, de la région constituent un réseau météorologique.

Seules quelques mesures peuvent être effectuées "à l'oeil", des instruments de mesure sont nécessaires, leur fonctionnement est basé sur les lois de la physique.

Ayant souvent entendu à la radio que la température est maintenant telle ou telle, nous regardons le thermomètre extérieur à l'extérieur de la fenêtre et trouvons une différence allant jusqu'à trois à quatre degrés. Cela est dû au fait que, d'une part, la station météorologique, selon laquelle nous avons été renseignés, est située à une certaine distance de notre maison ; deuxièmement, les instruments de la station météorologique sont installés différemment des nôtres ; et troisièmement, les appareils électroménagers sont loin d'être aussi précis que les appareils météorologiques. Observer la météo dans une station météorologique est considéré comme un travail de routine, car il est régi par des instructions strictes, qui ne peuvent être enfreintes, sinon les observations faites dans différentes stations météorologiques (et par différents observateurs en même temps) ne peuvent pas être comparées. Le fait n'est pas seulement qu'à différentes stations, il doit y avoir des instruments de la même conception. Les résultats des observations dépendent également de la manière et de l'endroit où ces appareils sont installés, comment les utiliser, comment enregistrer les observations, etc. Mais la richesse des impressions fournies par l'objet d'observation - le temps - fait plus que compenser l'apparente uniformité des méthodes.

Chaque instrument de la station météorologique est fourni avec un certificat, qui indique les corrections à apporter à ses lectures. Par exemple, le certificat du thermomètre indique :

-5,7 à +2,1 +0,2

de +2,2 à +9,4 +0,1.

Cela signifie que si le thermomètre indique -0,2°C, alors la vraie température sera (-0,2°C) + (+0,2°C) = 0,0°C ; s'il indique + 5,7 °C, alors la température est de + 5,8 °C. Pour un autre thermomètre, même s'il a été produit en usine dans le cadre de la même série, les modifications seront presque toujours différentes. De tels amendements sont appelés instrumental... Tous les appareils en ont, peu importe ce qu'ils mesurent.>

Considérons maintenant des instruments conçus pour mesurer des éléments météorologiques individuels.

PRESSION DE L'AIR

La pression atmosphérique est l'indicateur météorologique le plus important, encore plus important que la température. La pression est mesurée avec un baromètre à mercure, qui n'a pas changé de manière significative depuis trois siècles et demi depuis qu'Evangelista Torricelli l'a inventée. Le baromètre permet de déterminer la hauteur de la colonne de mercure avec une précision de 0,1 mm. La pression dans la pièce et à l'extérieur étant la même, l'appareil est donc accroché au mur dans une pièce fermée - une salle d'observation, où les observations sont traitées. Un thermomètre est monté sur l'échelle du baromètre, montrant Températureà l'intérieur, car à mesure que la température augmente, le mercure dans le baromètre se dilate et vous devez entrer une correction de température dans les lectures selon un tableau spécial.

De plus, la valeur de pression est corrigée pour l'altitude absolue, c'est-à-dire calculer la pression qui serait en un point donné si le baromètre était au niveau de la mer. Sans cet amendement, tout pays montagneux, au sein duquel de nombreuses stations météorologiques sont situées à différentes hauteurs, quelles que soient les conditions météorologiques, serait représenté sur la carte des isobares comme une zone de basse pression, avec une configuration très bizarre.

Dans la salle d'observation se trouve également un baromètre anéroïde, bien plus connu du grand public, il est considéré comme un appareil moins précis, il est conservé au cas où. La partie principale de l'anéroïde est une boîte ronde en fer blanc avec des couvercles ondulés. L'air est pompé hors de celui-ci et il est scellé. Avec une augmentation de la pression atmosphérique, les couvertures se plient vers l'intérieur, avec une diminution, elles se redressent. Les mouvements des couvercles à travers le système de leviers sont transmis à la flèche.

Sur le même principe, l'action du barographe situé ici est basée, traçant la courbe de l'évolution de la pression atmosphérique. Une flèche avec un minuscule encrier à la pointe dévie vers le haut ou vers le bas en fonction de l'évolution de la déviation totale des bouchons de la pile de dosettes et dessine une courbe de pression sur le ruban qui enveloppe le tambour. Le tambour tourne avec un mécanisme d'horlogerie. Si le tambour fait un tour par jour, la courbe est lisse ; si pendant une semaine, les lectures sont moins précises, mais les changements de pression sont vus plus clairement. Mieux vaut avoir des barographes quotidiens et hebdomadaires. D'autres flûtes à bec utilisent rarement des tambours hebdomadaires.

TEMPÉRATURE ET HUMIDITÉ DE L'AIR

La température est l'indicateur météorologique le plus sensible, le temps pour nous est principalement « chaud » ou « froid ». La température de l'air est la température qui est indiquée par un thermomètre situé à une hauteur de 2 m au-dessus du sol et à l'abri des rayons directs du soleil. Des thermomètres sont placés dans l'une des cabines du site météorologique. Le site météorologique est un endroit plat à vingt mètres de la station météorologique, avec une couverture naturelle préservée (herbe, mousse, en un mot, celle qui constitue la surface sous-jacente naturelle pour un lieu donné). Les cabines sont peintes en blanc, leurs murs sont faits de planches afin que l'air passe librement dans la cabine et que les rayons du soleil ne pénètrent jamais. Il y a une échelle permanente près du stand.

Deux thermomètres sont urgents, c'est-à-dire afficher la température du moment. Ils sont disposés verticalement, dont la boule est enveloppée dans une bande de tissu dont l'extrémité est trempée dans un verre d'eau. Les thermomètres, respectivement, sont appelés - secs et humides. Peut-être le lecteur a-t-il vu une telle paire de thermomètres dans des pièces où il est important de surveiller l'humidité de l'air, par exemple dans les musées. Thermomètres à mercure. Mais à très basse température, les thermomètres à mercure sont remplacés par des thermomètres à alcool (le mercure gèle à -39°). La température indiquée par le thermomètre à bulbe sec est la température actuelle de l'air.

Une paire de thermomètres - secs et humides - constitue un appareil appelé psychromètre - un humidimètre. Par conséquent, la cabine est appelée psychrométrique. La chaleur est utilisée pour évaporer l'eau, et un bulbe humide a tendance à afficher une température plus basse qu'un bulbe sec. Si l'air est sec, l'évaporation se produit rapidement, beaucoup de chaleur est consommée et la différence entre les lectures du thermomètre est importante. Dans l'air humide, l'eau s'évapore lentement et la différence de lecture diminue en conséquence. Lorsque l'humidité atteint 100%, il n'y a pas d'évaporation, les lectures du thermomètre sont les mêmes. Selon des tableaux spéciaux (et c'est un volume assez solide), l'observateur détermine l'humidité absolue, l'humidité relative et le déficit hydrique, c'est-à-dire la quantité de vapeur que l'air peut encore contenir. Il est clair qu'à une humidité relative de 100 %, le déficit hydrique est nul.

Une personne ne ressent pas l'humidité absolue de l'air, mais elle ne remarque l'humidité relative que lorsqu'elle diffère grandement de l'humidité optimale (60-70%) - soit l'air est trop sec (40% ou moins), soit trop humide (90-100%). Dans l'air sec, le gel et la chaleur sont beaucoup plus faciles à tolérer. Le gel à 15-20 ° dans la région de Mourmansk avec 100% d'humidité et même avec une brise (et parfois la brise souffle) est beaucoup plus dur que les fameuses gelées sibériennes avec une faible humidité et calme.

L'humidité est également enregistrée par un autre appareil - un hygromètre à cheveux. Son action repose sur le fait que, en fonction de l'humidité, les cheveux humains dégraissés - forcément féminins (ils sont plus fins) et légers (le pigment aggrave sa sensibilité à l'humidité) - changent légèrement de longueur.

L'hygromètre est placé dans la même cabine que le psychromètre. Ses relevés sont moins précis, ils sont contrôlés à l'aide d'un psychromètre, mais il permet de déterminer l'humidité immédiatement, sans calcul : son échelle est calibrée en pourcentage d'humidité relative.

Dans la même cabine, il y a deux autres thermomètres horizontaux - le maximum et le minimum. Ils sont nécessaires afin de connaître les valeurs les plus hautes et les plus basses que la température a atteint au cours de la période d'observation. Le thermomètre à maximum est connu de tous - par exemple, un thermomètre médical. Il indique la température corporelle non seulement lorsqu'il est maintenu sous le bras, mais également lorsqu'il est retiré, jusqu'à ce qu'il soit secoué. Seulement dans le thermomètre à maximum utilisé en météorologie, la plage de température est beaucoup plus large et le col du tube à miel et du réservoir est plus large, il est donc plus facile de le secouer. C'est pourquoi il est placé horizontalement dans la cabine afin que le mercure lui-même ne glisse pas accidentellement dans le réservoir. Mais il ne peut pas être utilisé à des fins médicales : peu importe combien on le tient sous le bras, il affichera une température inférieure à la normale, car il est long, et une partie importante du mercure prend la température de l'air ambiant. Mais qu'est-ce que c'est? Le bulbe sec affiche 15°, maximum 19° ; à la prochaine date d'observation, la température baisse régulièrement, sur un thermomètre sec elle est déjà de 7°, et au maximum, encore les mêmes 19° ! Il s'avère que l'observateur, ayant pris les lectures du thermomètre à maximum, a oublié de le secouer. C'est arrivé ainsi. Pour éviter que cela ne se reproduise à l'avenir, une colonne spéciale a été introduite dans les relevés d'observation : « Lectures du thermomètre à maximum après agitation ».

Il est facile de deviner que le thermomètre à minimum devrait indiquer la température la plus basse au cours de la période d'observation. Le principe de fonctionnement de ce thermomètre est le suivant. Une épingle flotte dans un capillaire rempli d'alcool incolore. A chaque période d'observation, en inclinant légèrement le thermomètre, ajustez la broche à la surface de l'alcool et placez le thermomètre horizontalement.

Les thermomètres météorologiques vous permettent de faire des relevés avec une précision de 0,1°C.

Dans une autre cabine, il y a des enregistreurs - un thermographe et un hygrographe, qui enregistrent en continu les changements de température et d'humidité relative; les tambours avec le mouvement d'horlogerie sont les mêmes que ceux du barographe, et les aiguilles sont reliées à des capteurs de température et d'humidité. Capteur d'humidité - cheveux humains, capteur de température - plaque bimétallique.

Pour déterminer la vitesse du vent, il existe de nombreux instruments de conceptions diverses. L'essence de la plupart d'entre eux se résume à une chose : le vent fait tourner le plateau tournant et le compte-tours (mécanique ou électrique) mesure la vitesse de rotation. De tels dispositifs sont appelés anémomètres (traduit du grec - anémomètre). Des dispositifs similaires peuvent maintenant être vus dans de nombreuses villes : sur l'axe vertical, quelque chose comme un gros melon creux, coupé en deux, est fixé ; les moitiés sont déplacées les unes par rapport aux autres, sur chaque moitié il y a une publicité d'une entreprise. Vter s'écoule assez librement autour de la moitié, qui lui fait face avec le côté convexe, et exerce une pression notable sur le côté concave de l'autre moitié. Et tout l'appareil commence à tourner - plus vite, plus le vent est fort. il est facile de comprendre que la rotation sera toujours dans le même sens, peu importe où souffle le vent.

Mais pour les stations météorologiques, la norme n'est pas un anémomètre, mais un appareil assez simple conçu il y a plus de cent ans par le directeur de l'Observatoire géophysique principal de Saint-Pétersbourg G.I. Sauvage. La girouette sauvage se compose d'une girouette - un drapeau en métal qui tourne librement sur un axe, et d'un panneau métallique suspendu qui tourne avec la girouette et est toujours situé en travers du flux de vent. Sous la girouette, il y a des épingles qui indiquent les côtés de l'horizon - le principal (nord, est, sud, ouest) - et intermédiaire, - seulement 8. La direction du vent est le côté de l'horizon d'où le vent souffle , il n'est donc pas déterminé par la girouette tournée là où souffle le vent, et en contrepoids à celle-ci, toujours face au vent. Plus le vent est fort, plus la planche métallique dévie de la position verticale. À côté de la planche, un arc métallique est soudé avec des broches, en fonction duquel le degré de déviation de la planche est déterminé, puis, selon le tableau, la vitesse du vent. Cependant, après avoir travaillé pendant une semaine ou deux, l'observateur écrit la vitesse du vent sans regarder le tableau. La girouette est placée à une hauteur d'environ 10 m au-dessus du sol, sur un poteau autoportant ou au-dessus du toit de la station météo. Le plus souvent, il y a deux girouettes - avec une planche légère pour un vent faible (jusqu'à 20 m / s) et une lourde pour un vent fort (de 12 à 15 m / s). Ici, cependant, une réservation est nécessaire. Sous l'influence d'un vent régulier, sans turbulence, la planche ne prendra jamais une position horizontale. Des tourbillons, turbulences de l'écoulement, peuvent positionner la planche horizontalement, et même (pendant quel temps) la soulever. Par exemple, si la direction est entre l'ouest et le sud-ouest, et le panneau lumineux est entre les deuxième et troisième broches, et en cas de rafales il atteint le quatrième, l'enregistrement fait au moment de l'observation ressemble à ceci : « Sud-ouest , ld 2-3 (4) ". si la glose est immobile, écrivez : "Silencieux".

La vitesse du vent est mesurée en m/s ; l'exception est les stations météorologiques aéronautiques et maritimes : les premières donnent la vitesse en km/h, les secondes en nœuds (milles nautiques par heure), de sorte qu'il est plus facile de comparer la vitesse du vent avec la vitesse des avions et des navires, respectivement.

Il est facile de calculer que 1 m/s = 3,6 km/h = 1,94 nœud (1 mille marin = 1852 m). 15 m/s c'est un orage ; 30 m / s - un ouragan dans lequel vous pouvez à peine vous tenir debout. La girouette n'accélère plus les vitesses supérieures à 40 m/s, des dispositifs spéciaux sont nécessaires. L'un d'eux, un cyclomètre conçu pour 60 m/s, dans le Khibiny, avec des rafales individuelles, a lui aussi fait fausse route. Et en Antarctique, ils ont déjà enregistré environ 90 m/s. À en juger par les destructions causées par les cyclones tropicaux (typhons), la vitesse du vent peut dépasser 100 m / s.

ENSOLEILLEMENT

A chaque période d'observation, l'ensoleillement doit être noté. Si le Soleil n'est couvert par rien et brille intensément, un deux est inscrit dans l'enregistrement près de l'icône Soleil - le deuxième degré. Si le Soleil est légèrement couvert (généralement avec des nuages ​​élevés), mais que les objets projettent des ombres, l'exposant n'est pas défini, c'est-à-dire le premier degré est signifié. Lorsqu'il n'y a pas d'ombres, mais que la position du Soleil dans le ciel peut encore être déterminée, écrivez le zéro degré. Si le Soleil est couvert de nuages ​​denses ou se trouve sous l'horizon, l'icône n'est généralement pas mise.

L'appareil fixe en permanence l'ensoleillement par l'héliographe. Il s'agit d'un appareil de mesure unique qui diffère de tous les autres en ce qu'il n'a pas une seule pièce mobile. Même un mètre ruban, même un centimètre de tailleur, il faut le déplacer, le positionner de manière à ce que le zéro de l'échelle coïncide avec le début du segment mesuré. Une colonne de mercure est mobile près du thermomètre ; un thermographe, un barographe, a un mécanisme d'horlogerie qui fait tourner le tambour et une flèche qui monte et descend.

La partie principale de l'héliographe est une sphère d'environ 100 mm de diamètre, faite d'un bon verre optique et bien polie. Une telle boule est une lentille collectrice qui, contrairement aux lentilles auxquelles nous sommes habitués dans les lunettes, microscopes, jumelles, etc., n'a pas un seul axe optique principal : toute ligne droite passant par le centre de la boule est son optique axe. Comme tout objectif, la boule a sa propre focale, elle est la même dans toutes les directions. À cette distance le long de la surface de la balle, un ruban en carton avec des divisions est placé dans un support spécial. Le soleil, faisant un mouvement visible à travers le firmament, brûle une trace dans la bande. À un moment donné, le Soleil se cache derrière les nuages ​​et arrête de brûler le ruban ; il continue de se déplacer derrière les nuages, et lorsque le ciel s'éclaircit, une nouvelle brûlure apparaît. Chaque grande division sur la bande correspond à 1 heure. La bande suffit pour 8 heures; après cela, si la journée dure plus longtemps, mettez un nouveau ruban et tournez le clip de 120 ° - le Soleil décrit exactement un tel arc en heures 8. En hiver, les journées sont courtes, un ruban est mis - de 8 à 16 heures . an) - deux, de 4 à 12 et de 12 à 20. Les enfants, même à la latitude de Moscou, ont déjà besoin de trois rubans, car la journée dure plus de 16 heures, et encore plus au nord, le Le soleil ne peut pas se coucher, les rubans sont mis à 0, 20h16

L'héliographe peut fonctionner comme un enregistreur car il se déplace avec la Terre en rotation, exposant le Soleil à brûler à travers un point de sa bande, puis un autre. Seul un cadran solaire leur est comparable - pratiquement le même appareil, mais pas un enregistreur.

Les nuages ​​sont l'un des éléments météorologiques les plus difficiles à observer, il n'y a donc pas d'instruments. Il est nécessaire de déterminer à l'œil nu le degré de couverture du ciel en nuages ​​(10% - 1 point de nébulosité, 30% - 3 points, tout le ciel est couvert de nuages ​​- 10 points), le type et le type de nuages, au moins approximativement - leur hauteur. Certes, il existe des stations météorologiques qui lancent un ballon pilote à chaque période d'observation, dont la vitesse de montée est connue ; la balle a disparu dans les nuages ​​après tant de secondes - et la hauteur est connue. Mais premièrement, toutes les stations ne lancent pas de tels ballons, deuxièmement, le ballon peut glisser entre les cumulus, et troisièmement - et c'est le plus important - c'est le dernier cas qui porte bonheur, car le ballon pilote est avant tout nécessaire pour déterminer non pas la hauteur des nuages, mais la direction du vent à différentes hauteurs.

Il existe cependant un appareil assez primitif appelé le néphoscope, censé permettre de déterminer la direction et la vitesse des nuages, mais je ne me souviens pas d'un cas où quelqu'un l'ait utilisé...

Les précipitations sont l'épaisseur de la couche d'eau qui se formerait à partir de la pluie, de la neige, etc., si l'eau ne s'écoulait pas et ne s'évaporait pas. Mesuré en millimètres. L'appareil (pluviomètre) est simplement un seau cylindrique qui est placé sur un poteau. A chaque période d'observation, l'eau qui s'y est accumulée est versée dans une éprouvette graduée, ce qui permet de mesurer le volume avec une précision de 0,1 mm. Si les précipitations sont solides (neige, grêle, gruau), le seau est amené dans la salle d'observation, et lorsque les précipitations fondent, l'eau est versée dans un verre. En été, et surtout par temps chaud, vous devez mesurer la quantité de précipitations immédiatement après la pluie, sinon l'eau s'évaporera.

Autour du seau du pluviomètre se trouvent des plaques métalliques qui forment quelque chose comme une fleur. Ils empêchent les précipitations (principalement, bien sûr, la neige) de sortir du seau.

TEMPÉRATURE DU SOL. LA COUVERTURE DE NEIGE

La température du sol est mesurée avec les mêmes thermomètres que dans la cabine psychrométrique, seuls les trois reposent à la surface de la terre (en hiver - sur la neige) et ne sont pas protégés des rayons directs du soleil. De plus, dans les stations agrométéorologiques, la température du sol est mesurée à différentes profondeurs, généralement de 5, 10 et 15 cm. Les thermomètres ont la forme d'un bâton de hockey : un réservoir de mercure est placé horizontalement à la profondeur souhaitée, et l'échelle dépasse surface. Mais les lectures de ces thermomètres doivent être corrigées, car la partie saillante du boîtier, en particulier la colonne de mercure, est exposée à l'influence de la température de l'air et du rayonnement solaire direct.

Depuis l'établissement d'un enneigement permanent en automne et jusqu'à sa disparition au printemps, la hauteur de l'enneigement est régulièrement relevée à l'aide d'un nivomètre.

PHÉNOMÈNES MÉTÉOROLOGIQUES

Nous ne les mentionnerons que brièvement, car les observations se faisant majoritairement sans instrument et étant de nature qualitative, les mesures sont quasiment absentes.

Le météorologue doit constamment regarder par la fenêtre et quitter le bâtiment plus souvent, sinon vous pouvez manquer beaucoup de choses. Il s'est mis à pleuvoir - marquez l'heure ; la pluie légère s'est transformée en modérée - note rapide. Il est nécessaire d'enregistrer les heures de début et de fin des précipitations, du brouillard, du blizzard, de l'arc-en-ciel, des aurores boréales et bien plus encore. Chaque phénomène a sa propre icône, de sorte que l'entrée ressemble à des caractères chinois mélangés à des chiffres.

Au cours des dernières décennies, de plus en plus d'appareils électroniques sont utilisés à des fins scientifiques et techniques. Mais les instruments de mesure traditionnels conservent également leur place ; ils servent généralement de normes par lesquelles tous les autres appareils sont vérifiés, par lesquels ils sont réglés.

Journal de physique, n°23'99.

L'ère des grandes découvertes et inventions, qui a marqué le début d'une nouvelle période dans l'histoire de l'humanité, a révolutionné les sciences naturelles. La découverte de nouveaux pays a apporté des informations sur une quantité énorme de faits physiques jusqu'alors inconnus, à commencer par la preuve expérimentale de la sphéricité de la terre et le concept de la diversité de ses climats. La navigation de cette époque nécessitait un grand développement de l'astronomie, de l'optique, la connaissance des règles de navigation, les propriétés de l'aiguille magnétique, la connaissance des vents et courants marins de tous les océans. Alors que le développement du capitalisme commercial a servi d'impulsion à des voyages toujours plus lointains et à la recherche de nouvelles routes maritimes, la transition de l'ancienne production artisanale à la fabrication a nécessité la création de nouvelles technologies.

Cette période s'appelait l'âge de la Renaissance, mais ses réalisations allaient bien au-delà du renouveau des sciences anciennes - elle fut marquée par une véritable révolution scientifique. Au XVIIe siècle. les bases d'une nouvelle méthode mathématique pour l'analyse de l'infinitésimal ont été posées, de nombreuses lois fondamentales de la mécanique et de la physique ont été découvertes, un télescope, un microscope, un baromètre, un thermomètre et d'autres instruments physiques ont été inventés. En les utilisant, la science expérimentale a rapidement commencé à se développer. En annonçant son émergence, Léonard de Vinci, l'un des représentants les plus brillants de la nouvelle ère, a déclaré que «... il me semble que ces sciences sont vides et pleines d'erreurs qui ne se terminent pas par une expérience évidente, c'est-à-dire. si leur début, leur milieu ou leur fin ne passent pas par l'un des cinq sens. » L'intervention de Dieu dans les phénomènes naturels était reconnue comme impossible et inexistante. La science est sortie du joug de l'église. Avec les autorités ecclésiastiques, Aristote a été voué à l'oubli - à partir du milieu du 17ème siècle. Ses créations n'ont presque jamais été réimprimées et n'ont pas été mentionnées par les naturalistes.

Au XVIIe siècle. la science, pour ainsi dire, commençait à se recréer. Quelle nouvelle science

devait conquérir le droit d'exister, suscita un grand enthousiasme parmi les scientifiques de l'époque. Ainsi, Léonard de Vinci n'était pas seulement un grand artiste, mécanicien et ingénieur, il était le concepteur d'un certain nombre d'appareils physiques, l'un des fondateurs de l'optique atmosphérique, et ce qu'il a écrit sur la gamme visuelle des objets peints reste d'intérêt pour ce jour. Pascal, un philosophe qui a proclamé que la pensée humaine lui permettrait de vaincre les puissantes forces de la nature, un mathématicien hors pair et créateur de l'hydrostatique, a été le premier à prouver expérimentalement la diminution de la pression atmosphérique avec l'altitude. Descartes et Locke, Newton et Leibniz - les grands esprits du XVIIe siècle, célèbres pour leurs recherches philosophiques et mathématiques - ont apporté de grandes contributions à la physique, en particulier à la science de l'atmosphère, qui n'était alors presque pas séparée de la physique.

À la tête de ce coup d'État se trouvait l'Italie, où Galilée et ses élèves Torricelli, Magiotti et Nardi, Viviani et Castelli vivaient et travaillaient. D'autres pays ont également apporté de grandes contributions à la météorologie de l'époque; il suffit de rappeler F. Bacon, E. Mariotte, R. Boyle, Chr. Huygens, O. Guericke - un certain nombre de penseurs exceptionnels.

Le héraut de la nouvelle méthode scientifique était F. Bacon (1561 - 1626) - "le fondateur du matérialisme anglais et de toute la science expérimentale de notre temps", selon les mots de Karl Marx. Bacon rejetait les spéculations de la « science » scolastique qui, comme il le disait à juste titre, négligeait les sciences naturelles, fuyait l'expérience, était enchaînée par la superstition et s'inclinait devant les autorités et les dogmes de la foi, qui parlaient inlassablement de l'incompréhensibilité de Dieu et de ses créations. Bacon a proclamé que la science sera conduite en avant par l'union de l'expérience et de la raison, qui purifie l'expérience et en extrait les lois de la nature, interprétées par cette dernière.

Dans le Nouvel Organon de Bacon, nous trouvons une description du thermomètre, ce qui donnait même des raisons de considérer Bacon comme l'inventeur de cet appareil. Les idées du système général des vents terrestres appartenaient également à Bacon, mais elles n'ont pas trouvé de réponse dans les travaux des auteurs des XVIIe - XVIIIe siècles, qui ont écrit sur le même sujet. Le propre travail expérimental de Bacon est cependant d'une importance secondaire par rapport à ses recherches philosophiques.

Pour la science expérimentale de la première moitié du XVIIe siècle, y compris pour la météorologie, Galilée a fait le plus. Ce qu'il a donné à la météorologie avait auparavant semblé secondaire par rapport, par exemple, à la contribution de Torricelli à cette science. Maintenant, nous savons cependant qu'en plus de l'idée du poids et de la pression de l'air exprimée par lui pour la première fois, Galilée a eu l'idée des premiers instruments météorologiques - un thermomètre, un baromètre, un pluviomètre. Leur création a jeté les bases de toute la météorologie moderne.

Riz. 1. Types de baromètres à mercure : a - tasse, b - siphon, c - siphon-tasse.

Riz. 2. Baromètre de tasse de station ; K - l'anneau sur lequel le baromètre est suspendu.

Stand météorologique

Rendez-vous. La cabine sert à protéger les instruments météorologiques (thermomètres, hygromètre) de la pluie, du vent et du soleil.

Matériaux:

• - blocs de bois 50 x 50 mm jusqu'à 2,5 m de long, 6 pièces;
• - plaques de contreplaqué de 50 à 80 mm de large, jusqu'à 450 mm de long, 50 pièces ;
• - charnières pour évents, 2 pcs.;
• - des planches d'une épaisseur maximale de 20 mm pour la réalisation du fond et du toit de la cabine ;
• - peinture blanche, huile ou émail ;
• - matériel pour l'échelle.

Fabrication. Le corps est éjecté des barreaux. Les barres d'angle doivent former les pieds hauts de la cabine. Des coupes peu profondes sont effectuées dans les barres à un angle de 45 °, des plaques de contreplaqué y sont insérées de manière à former des parois latérales et aucun espace n'est visible à travers les parois opposées de la cabine. Le cadre de la paroi avant (porte) est composé de lattes et articulé. La paroi arrière de la cabine et la porte sont montées à partir de plaques de contreplaqué de la même manière que les parois latérales. Le fond et le toit se détachent des planches. Le toit doit pendre de chaque côté de la cabine d'au moins 50 mm, il est installé en biais. La cabine est peinte en blanc.

Installation. La cabine est installée de manière à ce que son fond soit à une hauteur de 2 m du sol. Près d'elle, une échelle permanente est construite en n'importe quel matériau de telle sorte que le visage de l'observateur qui se tient dessus se trouve à la hauteur du milieu de la cabine.

Éclimètre

Rendez-vous. Mesure des angles verticaux, y compris la hauteur des corps célestes.

Matériaux:

• - convoyeur métallique;
• - du fil avec un poids.

Fabrication. Les bords de la base du rapporteur sont pliés à angle droit, de petits trous de visée sont percés sur les parties pliées à la même distance du diamètre horizontal du rapporteur. La numérisation de l'échelle du rapporteur change : 0° est placé là où il se trouve habituellement 90°, et 90° est écrit aux endroits 0° et 180°. L'extrémité du fil est fixée au centre du rapporteur, l'autre extrémité du fil avec un poids pend librement.

Travailler avec l'appareil.À travers deux trous de visée, nous dirigeons l'appareil vers l'objet souhaité (un corps céleste ou un objet sur Terre) et lisons l'angle vertical le long du fil. Vous ne pouvez pas regarder le Soleil même à travers de petits trous ; pour déterminer la hauteur du soleil, vous devez trouver une position telle que le rayon de soleil passe à travers les deux trous de visée.

Hygromètre

Rendez-vous. Détermination de l'humidité relative sans tableaux.

Matériaux:

• - planche 200 x 160 mm ;
• - lattes de 20 x 20 mm jusqu'à 400 mm de long, 3-4 pièces;
• - 5 à 7 cheveux humains blonds de 300 à 350 mm de long ;
• - un poids ou autre poids pesant 5-7 g ;
• - flèche en métal léger 200-250 mm de long;
• - fil, petits clous.

Les cheveux des femmes sont nécessaires, ils sont plus fins. Avant de couper 5 à 7 poils, lavez-vous soigneusement les cheveux avec un shampooing pour cheveux gras (même si les cheveux ne sont pas gras). Il doit y avoir un contrepoids sur la flèche pour que la flèche, lorsqu'elle est plantée sur l'axe horizontal, soit en équilibre indifférent.

Fabrication. La planche sert de base à l'appareil. Un cadre en forme de U d'une hauteur de 250 à 300 mm et d'une largeur de 150 à 200 mm est monté dessus. A une hauteur d'environ 50 mm de la base, une traverse est fixée horizontalement. Un axe de flèche est installé dessus au milieu, il peut s'agir d'un œillet. La flèche doit être mise dessus avec un manchon. La douille doit tourner librement sur l'axe. La surface extérieure du manchon ne doit pas être glissante (vous pouvez y mettre un petit morceau de tube en caoutchouc mince). Les cheveux sont attachés au milieu de la barre transversale supérieure du cadre et un poids est suspendu à l'autre extrémité du faisceau de cheveux. Les cheveux doivent être en contact avec le côté de la manche et doivent faire un tour complet. Une échelle arquée est découpée dans du carton ou tout autre matériau et fixée au cadre. Zéro division de l'échelle (sécheresse complète de l'air) peut, avec un certain degré de convention, être appliquée là où la flèche de l'appareil s'arrête, mettre au four pendant 3-4 minutes. Marquez l'humidité maximale (100%) selon la flèche de l'appareil, placé dans un seau recouvert d'une pellicule plastique, au fond duquel de l'eau bouillante est versée. Divisez l'intervalle entre 0 % et 100 % en 10 parties égales et inscrivez des dizaines de pour cent. C'est bien si vous pouvez contrôler les lectures de l'hygromètre en les vérifiant avec le psychromètre de la station météorologique.

Installation. Il est pratique de garder l'appareil dans une cabine météorologique ; si vous voulez connaître l'humidité dans la pièce, mettez-la dans la pièce.

Cadran solaire équatorial

Rendez-vous. Détermination de l'heure solaire vraie.

Matériaux:

• - une planche carrée d'un côté de 200 à 400 mm ;
• - bâton en bois ou en métal, vous pouvez prendre un clou de 120 mm ;
• - des boussoles ;
• - rapporteur ;
• - peintures à l'huile en deux couleurs.

Fabrication. Conseil - la base de l'horloge est peinte d'une seule couleur. Sur la base, un cadran est dessiné avec de la peinture d'une couleur différente - un cercle divisé en 24 parties (15 ° chacune). Au-dessus est écrit 0, en dessous de 12, à gauche 18, à droite 6. Au centre de l'horloge est fixé un gnomon - une épingle en bois ou en métal; il faut qu'elle soit strictement perpendiculaire au cadran. Installation. L'horloge est placée à n'importe quelle hauteur dans un endroit aussi ouvert que possible, non protégé du soleil par des bâtiments et des arbres. La base de la montre (bas du cadran) est située dans le sens est-ouest. La partie supérieure du cadran est surélevée de sorte que l'angle entre le plan du cadran et le plan horizontal soit de 90° moins l'angle correspondant à la latitude géographique du lieu. Travailler avec l'appareil. L'heure est lue par le cadran par l'ombre portée par le gnomon. L'horloge fonctionnera de la fin mars au 20-23 septembre.

L'horloge indique l'heure solaire vraie, n'oubliez pas qu'elle diffère de celle selon laquelle nous vivons, de manière assez significative à certains endroits. Si vous voulez que l'horloge fonctionne en hiver, faites passer le gnomon dans le socle, il servira de support dans sa position inclinée, et dessinez un deuxième cadran sur la face inférieure du socle ; seulement là-dessus, le numéro 6 sera à gauche et 18 à droite. - Environ. éd.

Rendez-vous. Détermination de la direction et de la force du vent.

Matériaux:

• - bloc de bois;
• - étain ou contreplaqué mince;
• - fil épais, 5-7 mm;
• - pâte à modeler ou mastic pour vitres;
• - Peinture à l'huile;
• - petits ongles.

Fabrication. Le corps de la girouette est constitué d'un bloc de bois de 110-120 mm de long, qui est façonné en une pyramide tronquée avec des bases de 50 x 50 mm et 70 x 70 mm. Deux ailes en étain ou en contreplaqué en forme de trapèze d'une hauteur d'environ 400 mm, avec des bases de 50 mm et 200 mm, sont clouées sur les faces latérales opposées de la pyramide ; les ailes en étain sont meilleures, elles ne se déforment pas à cause de l'humidité.

Au centre de la barre, un trou d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'axe sur lequel va tourner la girouette est percé (pas traversant !). Ce serait bien d'insérer quelque chose de solide à l'intérieur du trou, à son extrémité, pour que lorsque la girouette tourne, le trou ne soit pas alésé. Un fil est enfoncé dans la partie d'extrémité de la girouette, du côté opposé aux ailes, de sorte qu'il dépasse de 150 à 250 mm, et une boule de pâte à modeler ou de mastic pour fenêtre est placée à son extrémité. Le poids de la balle est choisi de manière à équilibrer les ailes afin que la girouette ne soit pas compensée vers l'arrière ou vers l'avant. C'est bien si au lieu de pâte à modeler ou de mastic, il est possible de ramasser et de bien fixer sur le fil un autre contrepoids plus fiable. Il est plié hors du fil et inséré verticalement dans la surface supérieure de la barre de girouette, au-dessus de l'axe de sa rotation, un cadre rectangulaire de 350 mm de hauteur. et une largeur de 200 mm. Le cadre doit être situé perpendiculairement à l'axe longitudinal de la girouette. Une planche d'étain ou de contreplaqué pesant 200 g et mesurant 150 x 300 mm est accrochée au cadre sur des boucles (anneaux métalliques). La planche doit se balancer librement, mais ne doit pas bouger d'un côté à l'autre. Une échelle de contreplaqué ou d'étain de la force du vent en points est fixée à l'un des montants latéraux du cadre. Toutes les pièces en bois et en contreplaqué (et, si désiré, d'autres) sont peintes avec de la peinture à l'huile.

Installation. Selon la norme, la girouette est installée sur un poteau creusé dans le sol ou sur une tour au-dessus du toit d'un bâtiment à une hauteur de 10 m au-dessus du niveau du sol. Il est assez difficile de se conformer à cette exigence, vous devrez partir des possibilités, en tenant compte de la visibilité de l'appareil à hauteur de croissance humaine. L'axe de la girouette doit être installé verticalement sur un poteau, sur les côtés duquel il doit y avoir des goupilles indiquant huit directions : N, NE, V, SE, S, SW, W, NW. Parmi ceux-ci, un seul, orienté vers le nord, devrait avoir une lettre C clairement visible.

Travailler avec l'appareil. La direction du vent est la direction d'où vient le vent, elle se lit donc à partir de la position du contrepoids, pas des ailes de la girouette. La force du vent en points est lue par le degré de déviation de la girouette. Si le plateau fluctue, sa position moyenne est prise en compte ; lorsque de fortes rafales de vent occasionnelles sont observées, la force maximale du vent est également indiquée. Ainsi, le record « SW 3 (5) » signifie : vent de sud-ouest, 3 points, en rafales jusqu'à 5 points.

Stations météorologiques

Hygromètre à cheveux : 1 - cheveux ; 2 - cadre; 3 - flèche; 4 - échelle.

Hygromètre à film : 1 - membrane ; 2 - flèche; 3 - échelle.

Instruments météorologiques utilisés par R. Hooke au milieu du 17e siècle : un baromètre ( une), anémomètre ( b) et boussole ( v) a déterminé la pression, la vitesse et la direction du vent en fonction du temps, bien sûr, s'il y avait une horloge. Afin de comprendre les causes et les propriétés du mouvement de l'air atmosphérique, il fallait des mesures nombreuses et suffisamment précises, et donc des instruments suffisamment bon marché et précis. Image : "Quantité"

La structure interne de l'anéroïde.

Localisation des stations météorologiques sur Terre

Images des stations météorologiques spatiales

Instruments météorologiques - instruments et installations pour mesurer et enregistrer les valeurs des éléments météorologiques. Pour comparer les résultats des mesures effectuées dans différentes stations météorologiques, des instruments météorologiques sont fabriqués du même type et installés de manière à ce que leurs lectures ne dépendent pas de conditions locales aléatoires.

Les instruments météorologiques sont conçus pour fonctionner dans des conditions naturelles dans toutes les zones climatiques. Par conséquent, ils doivent fonctionner sans faute, en maintenant la stabilité des lectures dans une large plage de températures, avec une humidité élevée, des précipitations, et ne doivent pas avoir peur des charges de vent importantes, de la poussière.

Éléments météorologiques, caractéristiques de l'état de l'atmosphère : température, pression et humidité de l'air, vitesse et direction du vent, nébulosité, précipitations, visibilité (transparence atmosphérique), ainsi que température de surface du sol et de l'eau, rayonnement solaire, rayonnement de grandes ondes de la Terre et l'atmosphère. Les éléments météorologiques comprennent également divers phénomènes météorologiques : orages, tempêtes de neige, etc. Les changements dans les éléments météorologiques sont le résultat de processus atmosphériques et déterminent le temps et le climat.

Thermomètre Du grec Therm - chaleur + Metreo - Je mesure Thermomètre - un appareil pour mesurer la température de l'air, du sol, de l'eau, etc. avec contact thermique entre l'objet de mesure et l'élément sensible du thermomètre. Les thermomètres sont utilisés en météorologie, en hydrologie et dans d'autres sciences et industries. Dans les stations météorologiques, où des mesures de température sont effectuées à certains moments, un thermomètre à maximum (mercure) est utilisé pour fixer les températures maximales entre les périodes d'observation ; La température la plus basse entre les périodes est enregistrée par le thermomètre à minimum (alcool).

Pluviomètre pluviomètre; Pluviomètre Le pluviomètre est un appareil permettant de collecter et de mesurer la quantité de précipitations. Le pluviomètre est un seau cylindrique de section strictement définie, installé sur le site météorologique. La quantité de précipitations est déterminée en versant les précipitations dans le seau dans un verre pluviométrique spécial, dont la section transversale est également connue. Les précipitations solides (neige, céréales, grêle) sont pré-fondues. La conception du pluviomètre offre une protection contre l'évaporation rapide des précipitations et contre le soufflage de la neige tombée dans le seau du pluviomètre.

Héliographe Du grec. Hélios - Soleil + Grapho - écriture L'héliographe est un enregistreur qui enregistre la durée de l'ensoleillement. La partie principale de l'appareil est une boule de cristal d'un diamètre d'environ 90 mm, qui agit comme une lentille collectrice lorsqu'elle est éclairée de n'importe quel côté, et la distance focale est la même dans toutes les directions. A la distance focale, parallèle à la surface de la balle, il y a une bande de carton avec des divisions. Le soleil, se déplaçant dans le ciel pendant la journée, brûle une bande dans cette bande. Aux heures où le Soleil est couvert de nuages, il n'y a pas de brûlure. L'heure à laquelle le soleil brillait et où il était caché est lue par incréments sur la bande.

Ceilometer Ceilometer - un dispositif pour déterminer la hauteur des limites inférieure et supérieure des nuages, soulevée sur un ballon. L'action du célomètre repose sur : - soit une variation de la résistance d'une photocellule qui réagit à une variation d'éclairement à l'entrée et à la sortie des nuages ​​; - soit sur une modification de la résistance d'un conducteur à revêtement hygroscopique lorsque des gouttes de nuages ​​frappent sa surface.

Anémomètre Du grec Anemos - vent + Metreo - je mesure Anémomètre - un appareil pour mesurer la vitesse du vent et des flux de gaz par le nombre de tours d'un plateau tournant sous l'influence du vent. Il existe différents types d'anémomètres : manuels et fixes sur mâts, etc. Ils se distinguent par des anémomètres enregistreurs (anémographes).

Radiosonde La radiosonde est un appareil de recherche météorologique dans l'atmosphère jusqu'à une altitude de km. La radiosonde s'élève sur un ballon lâché en vol libre et transmet automatiquement au sol des signaux radio qui correspondent aux valeurs de pression, de température et d'humidité de l'air. À haute altitude, le ballon éclate et les instruments sont parachutés et peuvent être réutilisés.

Fusée météorologique Une fusée météorologique est une fusée lancée dans l'atmosphère pour étudier ses couches supérieures, principalement la mésosphère et l'ionosphère. Les appareils étudient la pression atmosphérique, le champ magnétique terrestre, le rayonnement cosmique, les spectres de rayonnement solaire et terrestre, la composition de l'air, etc. Les lectures des instruments sont transmises sous forme de signaux radio.

Satellite météorologique Un satellite météorologique est un satellite terrestre artificiel qui enregistre et transmet diverses données météorologiques à la Terre. Le satellite météorologique est conçu pour surveiller la répartition de la couverture nuageuse, neigeuse et glaciaire, mesurer le rayonnement thermique de la surface terrestre et de l'atmosphère et le rayonnement solaire réfléchi afin d'obtenir des données météorologiques pour les prévisions météorologiques.

Nastich Nadejda Valentinovna

Thermomètre

Un thermomètre est un appareil permettant de mesurer la température de l'air, du sol, de l'eau, etc. Il existe plusieurs types de thermomètres :

liquide;

mécanique;

électronique;

optique;

• infrarouge.

Psychromètre

Un psychromètre est un appareil permettant de mesurer l'humidité et la température de l'air. Le psychromètre le plus simple se compose de deux thermomètres à alcool. Un thermomètre est sec et l'autre a un humidificateur. Un flacon d'alcool d'un thermomètre humide est enveloppé de ruban de batiste, dont l'extrémité se trouve dans un récipient contenant de l'eau. En raison de l'évaporation de l'humidité, le thermomètre humidifié se refroidit.

Baromètre

Un baromètre est un appareil permettant de mesurer la pression atmosphérique. Le baromètre à mercure a été inventé par le mathématicien et physicien italien Evangelista Torricelli en 1644, c'était une plaque avec du mercure versé dedans et un tube à essai (flacon) réglé avec le trou vers le bas. Lorsque la pression atmosphérique augmentait, le mercure montait dans le tube à essai ; lorsqu'il diminuait, le mercure descendait.

Dans la vie de tous les jours, des baromètres mécaniques sont généralement utilisés. Il n'y a pas de liquide dans l'anéroïde. Dans la traduction du grec "anéroïde" - "sans eau". Il montre la pression atmosphérique agissant sur une boîte métallique ondulée à paroi mince dans laquelle un vide est créé.

Anémomètre

Anémomètre, anémomètre - un appareil pour mesurer la vitesse de déplacement des gaz, de l'air dans les systèmes, tels que la ventilation. En météorologie, il est utilisé pour mesurer la vitesse du vent.

Selon le principe de fonctionnement, on distingue les anémomètres mécaniques, les anémomètres thermiques et les anémomètres à ultrasons.

Le type d'anémomètre le plus courant est un anémomètre à coupelle. Inventé par le Dr John Thomas Romney Robinson de l'Observatoire d'Armagh en 1846. Se compose de quatre coupelles hémisphériques, montées symétriquement sur les rayons cruciformes d'un rotor tournant sur un axe vertical.

Le vent de n'importe quelle direction fait tourner le rotor à une vitesse proportionnelle à la vitesse du vent.

Pluviomètre

Le pluviomètre, pluviomètre, pluviomètre ou pluviographe est un appareil de mesure des précipitations atmosphériques liquides et solides.

Le dispositif du pluviomètre Tretiakov

L'ensemble pluviomètre se compose de deux récipients métalliques pour collecter et stocker les précipitations, un couvercle pour eux, un tagan pour installer des récipients pluviométriques, une protection contre le vent et deux verres de mesure.

Pluviographe

Un appareil conçu pour l'enregistrement continu de la quantité et de l'intensité des précipitations liquides tombantes en fonction du temps (début des précipitations, fin, etc.) et sur une girouette moderne - à l'aide d'un appareil électronique.

Une girouette sert souvent d'élément décoratif - pour décorer une maison. La girouette peut également être utilisée pour protéger la cheminée contre le soufflage.