自然地理学实验气压.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验二、气压观测,(,一,),目的与要求,了解,水银气压表,和,空盒气压表,的构造原理，掌握水银气压表的观测方法及本站气压的订正方法。,(,二,),主要内容,(1),观察各测压仪器的构造，了解其测压原理；,(2),利用,动槽式,水银气压表观测气压及进行本站气压订正。,(,三,),仪器构造及原理,气象台站常用水银气压表测定本站气压，野外观测常使用空盒气压表。,水银气压表,空盒气压计,1,水银气压表,水银气压表,是用一根一端封闭的玻璃管，装满水银，开口一端插入水银槽中，管内水银柱受重力作用而下降，当作用在水银槽水银面上的大气压强与玻璃管内水银柱的压强相平衡时，水银柱就稳定在某一高度上，这个高度就表示出当时的气压。根据压强公式：,p=w,s=,gv/s,=,gh,式中：,w,为水银柱重量,v,为水银柱体积,s,为内管截面积,为水银密度,g,为重力加速度,h,为水银柱高度,在,标准状态下,(t=O,，纬度,45,的海平面上,),与,g,为常量，,气压只是水银柱高度的函数,，故可用水银柱高度,h,表示气压的高低。,动槽式水银气压表,(,福丁式,),这种仪器的主要特点,是有一个,“,固定零点,”,，每次观测时，需将水银面调整到这个零点上。构造可分为,内管,、,外套管,、,水银槽,与,附属温度表,等几部分。,动槽式水银气压表,(,福丁式,),内管,：是一根直径约,8mm,，长约,900mm,的玻璃管。这根玻璃管的顶端封闭，底端开口，开口处的内径较小，经过专门的方法洗涤干净并抽成真空后，用十分纯净的水银灌满。内管装在气压表外部的套管中，用数个软木圈支住，开口的一端插在水银槽里。,动槽式水银气压表,(,福丁式,),外套管,：是用,黄铜,制成。,它的作用是保护与固定内管，同时刻有,标尺,。套管的顶端有悬环，上半部前后都开有,长方形窗孔,，用来观测内管中水银柱的高低，转动,调整螺旋,能使游尺上下移动，,标尺,和,游尺,是用来测定气压整数和小数的。铜套管下部装有一只,附属温度表,，其球部在内管与套管之间，用来测定水银及铜套管的温度。套管的下端与水银槽相连接。,动槽式水银气压表,(,福丁式,),水银槽,：,分为,上下两部分,，中间有一个玻璃圈，并用三根吊环螺丝扣紧。通过玻璃圈可以看见槽内水银面。,槽的上部,主要是一个,皮囊,由很软的羊皮制成，其特性是能通气而不漏水银。皮囊的一头牢固的紧扎在玻璃内管上，另一端扎在上木杯上，此木杯中间凸出成圆筒形，内管即通过此木杯而深入槽内。用来指示刻度零点的,象牙针,，就固定在木杯的平面上，而其尖端向下。,动槽式水银气压表,(,福丁式,),水银槽,：,分为,上下两部分,，中间有一个玻璃圈，并用三根吊环螺丝扣紧。通过玻璃圈可以看见槽内水银面。,槽的下部,有一个皮囊，呈圆袋状，袋口扎在下木杯的下部。此木杯分成上下两截，以螺丝紧连着上下。木杯均放在铜制槽座内，下皮囊的外面有一,铜套管,，在铜套管底盘中央有一用以调节下皮囊水银面升降的调整螺丝，螺丝的顶部有一光滑的小木托顶住下皮囊，以免皮囊受磨损。,2,空盒气压表,空盒气压表多用于,野外观测,，它由,感应,、,传动放大、指示,三部分组成。大气压力作用在空盒上时，空盒被压缩。当空盒弹力与大气压力相平衡时，空盒就保持一定的形状。指针就指出相应的气压值。当大气压力增大时，空盒就进一步被压缩，带动连结杆右移，指示气压升高。反之，当气压减小时，空盒就膨胀，带动连结杆左移，指示气压降低。,3,气压计,气压计是用来记录气压连续变化的仪器，在构造上分为,感应,、,传递放大,和,自记,三部分。感应部分是由几个空盒串联而成，原理与空盒气压表相同。传递放大部分由两组杠杆组成。自记部分与温度计、湿度计相同。气压计水平稳固地安置在室内水银气压表附近的台架或桌子上。,(,四,),观测方法和步骤,1,水银气压表的安置,水银气压表应,垂直悬挂,在气压室,特制的三角保护箱,内，,保护箱应固定安装,在墙上或柱子上。,气压表的悬挂高度以观测员便于读数为准。,气压室内光线要充足，温度变化应很小，并尽量避免阳光的直接照射。,室内应保持空气流通，但应避免直接通风。,(,四,),观测方法和步骤,2,动槽式水银气压表的观测步骤,(1),观测附属温度,，精确到,0,1,，并经附温表的器差订正。,(2),调整水银槽内水银面,，使之与象牙针恰恰相接。调整时，动作要轻且慢。,(3),调整游尺,，使其稍高于水银柱顶，然后再慢慢下降，直到游尺环的下缘与水银柱凸面顶点相切。此时，在游尺下缘即可读出,整数,，从游尺上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，则游尺上这根刻度线的数字就是,小数,读数。,(4),读数并记录后,，旋转底部螺旋，,降低水银面,，使其离开象牙针。,3.,本站气压订正,水银气压表的读数，只表示观测所得的水银柱高度。由于仪器差的存在和气压表并不总是在标准条件下使用，即使气压相同，也会因温度和重力加速度的不同，水银柱高度不一样。因此，水银气压表读数须顺序经过,仪器差,、,温度差,、,重力差,三步订正才是本站气压。,(1),仪器差订正,(C,1,),从该气压表的,检定证,中查取仪器差订正值，然后,与气压读数相加，,其代数和即为经器差订正后的气压值。,(2),温度差订正,(Ct),当温度变化时，水银和测量水银柱高度的黄铜标尺也随之发生热胀冷缩的变化，因,水银和黄铜的热膨胀系数不同,(,水银线胀系数,a=0.0001818,，黄铜的线胀系数,r=0.0000184),，这就引起了示度的改变。这种纯由温度的变化而引起的气压读数的改变值，称为水银气压表的温度差。,(2),温度差订正,(Ct),当,附温在零上,时，,Ct,为负,，因为水银膨胀较铜尺膨胀得大，这样，依水银柱高度来测气压时，就会比实际偏高，因而要减去，即订正时需减去水银多伸长的部分；,反之,附温在零下,时，,Ct,为正,，即订正时需加回水银多收缩了的部分。,为使用方便，编制成,气象常用表第,2,号第,1,表,。每次直接利用,经器差订正后的气压值,及附属温度值，直接查取温度差订正值。,查表方法是,：,从横行查取气压值,(mm,或,hPa,),，表上气压数值在,814mm,以下时，每隔,2mm,或,hPa,一行。,820mm,以上时每隔,10mm,或,hPa,一行，查时采用,靠近法,(,因订正值相差很小,),，若气压正好在两个气压中间应取气压偏大的二行的温度差。,再用第一纵行找出附温的整数，由附温与气压相交处查出温度差订正值。若附温有小数，则从表的下部小数部分查出相应的订正值，加在整数的订正值上。,例,1,经器差订正后的气压为,1013.5,hPa,，附温为,13.3,。,从,气象常用表第,2,号第,1,表,取气压,1013.5hPa,的一行，附温取,13,一行，在相交处查得,2.14,，再查小数表,0.3,得,0.05,，则温度差订正值,Ct=2.14+0.05=2.19,。,因,t0,，故订正值为负值，,C,t,=-2.19,。于是经温度差订正后的气压值为：,1013.5-2.19=1011.31,hpa,。,(3),重力差,(Cg),订正,水银气压表是以,纬度,45,海平面上,的重力为标准的，凡纬度不在,45,，海拔不在海平面上的气压表，由于重力的改变，使水银气压表的水银柱高度也要改变。这种因重力不同，而造成的水银柱高度与标准重力情况下的水银柱高度差值，称为重力差。为此，凡纬度不在,45,，海拔高度不在海平面上的台站，均需将,经器差、温度差订正后的水银柱高度,进行重力差订正。重力差订正分,纬度重力差,与,高度重力差,两种。,(3),重力差,(Cg),订正,1),纬度重力差订正,(C,),：纬度重力差是由于不在纬度,45,的地方，与纬度,45,处所要重力不同而引起的水银柱示度差值。,地球是一个,椭球体,，使各纬度地面距地心的距离随着纬度的增高而减小，因此地心引力随纬度的增高而增大，则,重力随着纬度的增高而增大,。,由于取,45,为标准，,纬度小于,45,的地区,所受的重力比纬度,45,处为小，当实际气压相同时需要有较长的一段水银柱与外界大气压相平衡，与纬度,45,处比较，则,读数偏高,，故应减去因重力小而多出的一段水银柱，即,C,为负,。,反之，,纬度高于,45,的地区所受的重力大，相似气压情况下，水银柱就,偏低,，故,C,为正,。,纬度重力差,C,可以直接从,气象常用表第,3,号第,1,表,查出。,查表方法是：用,经器差、温度差订正后的气压值,与台站纬度查表。表上气压每隔,5mm,一行，查时采用,靠近法,。纬度每隔,30,一行，查表时须进行,内插,。,例,2,经器差、温度差订正后的气压值为,1011.31,hPa,，,=36,0,20,，求,C,i,将,hPa,化为,mm,(,查气象常用表第,2,号第,3,表,),，,1hpa34mm,1011.31hPa=758.55mm,；,ii,气压查,760,这一行；,iii,纬度进行,线性内插,：,36,00,为,0.62,36,30,为,0.59,30,：,20,=-0.03,：,x,x=-0.03*20,/30,=-0.02,故,36,20,处的纬度重力差为：,0.62-0.02=0.60,；,iv,因为,45,，故,C,=-0.60,；,2),高度重力差订正,(,Ch,),：,因地心引力与物体离地心距离的平方成反比，物体的高度升高，地心引力就减小。,当气压相同时，以海平面为标准，高于海平面的地方，则水银柱长度比海平面处的长，气压示度就会偏高，订正值,Ch,为负；,反之，低于海平面的地方，,Ch,为正。,这种误差订正即为高度重力差订正。,2),高度重力差订正,(Ch),：,高度重力差可以从气象常用表第,3,号第,2,表直接查取。,方法是：用,经器差、温度差订正后的气压,与水银槽海拔高度查表。表中气压每隔,20mm,一行，海拔高度每隔,50m,行。因订正值变化很小，故均采用,靠近法,。,例,3,经器差、温度差订正后的气压值为,755.66mm,，气压表的海拔高度为,125.Om,，求,Ch,。,气压查,760mm,一行，高度查,150m,，相交处得,0.02,，因为高于海平面，所以,Ch=,-0.02,。,重力差,包括,纬度重力差,与,高度重力差,两者之和,(Cg=C,+Ch),。在气压订正过程时一律取,两位小数,，最后本站气压只要求精确到,一位小数,，并把,mm,换成,hPa,。,本站气压查算举例：本站纬度,36,12,，高度,170m,，气压读数,，器差,-0.1mm,，附温,，求本站气压。,气压订正的经验公式,温度差（,Ct,）订正：,Ct,=,-(Bt,0.0001634t)/(1+0.0001818t),Bt,仪器差订正后的气压值,t,温度,重,力差（,Cg,）订正,纬度重力差（,C,）订正,C,=-0.00265,B,cos2,B,仪器差和温度差订正后的气压值,纬度,高度重力差（,Ch,）订正,Ch,=-0.000000196,Bh,h,Bh,仪器差和温度差订正后的气压值,h,高度,Cg,=,C,+Ch,（五,),实验作业,进行本站气压订正。,附温,(,),纬度,海拔高度,(m),气压读数,器差,36,12,176.0,