Одним из важных приборов, использующихся при предсказании погоды, является барометр. Изначально был изобретён ртутный барометр, однако ртуть — это небезопасное вещество, и в ртутном барометре количество его достаточно велико. Поэтому в современной практике используется барометр-анероид. Кратко поговорим о том, что измеряет барометр-анероид и каков его принцип действия.
Впервые атмосферное давление было измерено Э. Торричелли в XVII в. Для этого была взята запаянная с одного конца стеклянная трубка, наполненная ртутью. Если опустить открытый конец трубки в чашку с ртутью, подняв запаянный конец вверх, ртуть в трубке опустится приблизительно до высоты 760 мм. В запаянном конце трубки над ртутью при этом появится пустота, названная торричеллиевой.
Из курса физики 7 класса известно, что ртуть в трубке имеет такую высоту, чтобы уравновешивать давление воздуха, следовательно, давление можно выражать в единицах высоты ртутного столба и измерять с помощью обычной линейки. Такой прибор, состоящий из трубки с ртутью и линейки, называется ртутным барометром.
Ртуть можно заменить любой другой жидкостью, в том числе водой. Однако вода в 13,5 раз легче ртути, а значит, и столб её в трубке будет во столько же раз выше и составит около 10 м. Измерять высоту такого столба неудобно, но такие барометры также существуют.
Барометр-анероид
Ртутный барометр является простым и точным прибором для измерения атмосферного давления, но ртуть — ядовитое вещество, имеющее свойство медленно испаряться (и пары ртути также ядовиты).
Поэтому изобрели барометр, в котором не использовалась ртуть для измерения (анероид, то есть безжидкостный). Главная часть устройства барометра-анероида — это запаянная металлическая гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух. Под действием атмосферного давление коробочка немного сжимается, и тем сильнее, чем выше давление. Если давление ослабевает, гофрированная часть коробочки немного распрямляется. Таким образом, толщина такой коробочки будет всегда пропорциональна величине давления, действующей снаружи.
К коробочке припаяна тяга, которая через специальный рычажный механизм передаётся на стрелку, шкала которой может быть проградуирована любым удобным образом — хоть в миллиметрах ртутного столба, хоть в стандартных единицах СИ — паскалях.
Как правило, в таких барометрах в рычажном механизме имеется специальный настроечный винт, позволяющий менять положение стрелки. Изменение толщины коробочки очень невелико, и при промышленном производстве выдерживать требуемую точность изготовления слишком накладно. Поэтому коробочка изготавливается с некоторым допуском, а точное выставление значения атмосферного давления производится с помощью настроечного винта по эталонному барометру.
Сама цифра атмосферного давления не очень информативна. Гораздо важнее её изменения. Многие знают, что погода скоро испортится, если «барометр падает». И наоборот, погода улучшится, если показания барометра увеличиваются. Поэтому в большинстве барометров-анероидов есть также вторая контрольная стрелка, которую можно выставлять вручную. Эта стрелка совмещается с основной, и далее, через некоторое время, становится ясно, как изменяется давление — растёт ли оно или падает. Кроме того, нередко в барометр добавляются дополнительные маленькие приборы — термометр и гигрометр.
Что мы узнали?
Барометр-анероид — это прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления и не содержащий внутри жидкости. Его основой является гофрированная коробочка, изменение толщины которой с помощью рычажного механизма передаётся на стрелку.
