Лабораторна робота № 7

Вимірювання атмосферного тиску та швидкості вітру

Мета роботи: ознайомитись з приладами і методикою вимірювання атмосферного тиску та характеристик вітру.

Задачі роботи:

1. Ознайомитись з приладами для вимірювання атмосферного тиску: барометр-анероїд, барограф, ртутний барометр. Розв’язування задач із барометричного нівелювання.

2. Ознайомитись з будовою і встановленням флюгерів та анемометрів. Побудова рози вітрів.

Прилади та устаткування: барометр-анероїд, барограф, ртутний барометр, флюгер Вільда, ручний анемометр.

Теоретичні відомості

До основних фізичних характеристик стану атмосфери належать тиск, температура і густина. Ці три характеристики зв’язані між собою, тобто зміна однієї з них веде до зміни інших.

Повітря, яке оточує Земну кулю, має масу і тисне як на поверхню землі, так і на всі предмети, які є на ній.

Атмосферний тиск – це тиск або маса повітряного стовпа, який простягається від поверхні землі до верхньої межі атмосфери, на одиницю площі.

Атмосферний тиск вимірюється в міліметрах ртутного стовпа, мілібарах або гектопаскалях. Співвідношення між одиницями:

1 мм.рт.ст. = 1,33 мбар = 1,33 гПа.

Нормальний тиск повітря (при температурі 0ºС на рівні моря, на широті 45º) врівноважується тиском (масою) ртутного стовпа висотою 760 мм і площею поперечного перерізу 1 см².

Тиск атмосфери з підняттям угору зменшується. Чим вище розміщена точка або поверхня, тим менша на неї тисне маса атмосфери. Зміну тиску з висотою визначають за так званим барометричним рівнянням, найпростіша формула якого має вигляд:

_,

де Н – висота, м; Р_н і Р_в – тиск атмосфери відповідно в нижній і верхній точках; t_ср – середня температура повітря (півсума температур у нижній і верхній точках).

За допомогою барометричної формули можна визначити висоти окремих точок місцевості над рівнем моря. Встановлення висоти (або різниці висот) за допомогою барометричної формули називається барометричним нівелюванням.

Атмосферний тиск є безпосередньою причиною виникнення вітру.

Вітер – це горизонтальний рух повітря відносно земної поверхні. Головними його характеристиками є напрямок, швидкість і сила. За напрямок береться та частина горизонту, звідки переміщується повітря. Його визначають у румбах або в градусах. Для аналізу повторюваності різних напрямків вітру використовують графік, що має назву “роза вітрів”, і широко використовується в сільськогосподарському виробництві.

мал.7.2. Роза вітрів. Напрямок вітру.

Швидкість вітру – це відстань, яку проходить повітряна маса за одиницю часу. Вона визначається, головним чином, величиною горизонтального баричного градієнта та умовами циркуляції атмосфери. Із значною мірою швидкість вітру залежить від характеру підстилаючої поверхні. Вимірюється в метрах за секунду (м/с) або в кілометрах за годину (км/год). Щоб перейти від м/с до км/год потрібно швидкість м/с помножити на 3,6. Сила вітру виражається в балах за шкалою Бофорта.