Приборы для измерения температуры воздуха.

Для измерения температуры воздуха применяют три термометра: психрометрический сухой (срочный), максимальный и минимальный. Для непрерывной регистрации температуры воздуха служат суточный и недельный термографы.

Срочный термометр ТМ-3, ртутный, с цилиндрическим резервуаром и ценой деления шкалы 0,2 или 0,5 ⁰С используют для измерения температуры воздуха и поверхности почвы в данный момент (срок).

Максимальный термометр ТМ-1, ртутный, служит для измерения наивысшей температуры воздуха и поверхности почвы за период между сроками наблюдений.

Максимальный термометр отличается от срочного тем, что в канал капилляра непосредственно около резервуара входит тонкий штифтик, впаянный в дно резервуара. В результате этого в месте сужения происходит разрыв ртути, и таким образом фиксируется максимальное значение температуры за данный промежуток времени.

Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для измерения самой низкой температуры воздуха и поверхности почвы за период между сроками наблюдений. Особенность устройства этого термометра заключается в том, что внутрь капилляра закладывается маленький из темного стекла штифтик.

При понижении температуры поверхностная пленка мениска движется в сторону резервуара и перемещает за собой штифтик. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифтик. Последний остается на месте, указывая удаленным от резервуара концом минимальную температуру между сроками наблюдений.

Психрометрический термометр ТМ-4. Психрометрический сухой (срочный) термометр является частью прибора — станционного психрометра (психрометра Августа), который служит для измерения температуры и влажности воздуха.

Психрометрический сухой термометр — это абсолютный прибор для измерения температуры воздуха. Все остальные термометры и термограф — приборы относительные.

Устройство. Срочный термометр — это ртутный термометр с шаровидным резервуаром и ценой деления 0,2 °С. Инерция термометра в неподвижном воздухе составляет ~5 мин. Термометр устанавливают в психрометрической будке в вертикальном положении. Для этого на верхнем конце стеклянной оболочки термометра укреплен при помощи сургуча металлический колпачок.

Психрометрическая будка БП-1. Температуру воздуха в метеорологии никогда не измеряют «на солнце». Ее измеряют внутри защитной психрометрической будки, которая защищает находя­щиеся внутри нее приборы от воздействия внешних факторов.

Устройство будки: стенки и дверца психрометрической будки представляют собой двойные жалюзи, расположенные под углом 45°к горизонтали на расстоянии 2,5см друг от друга. Будка изготовлена из дерева, окрашенного в белый цвет. Дверцу будки ориентируют на север (в северном полушарии, в южном –наоборот) и укрепляют на металлической подставке высотой 175см.

Для непрерывной записи изменений температуры воздуха за сутки или за неделю в метеорологии применяют самописцы — суточный и недельный термографы, они отличаются лишь угловой скоростью вращения барабана. Прибор представляет собой конструкцию из биметаллического датчика, передающей части и барабана с часовым механизмом и закрепленной на нем диа­граммной лентой. Вращаясь, барабан обеспечивает развертку температуры во времени — термограмму.

Приемной частью (датчиком) термографа является биметаллическая пластинка, состоящая из двух слоев разнородных металлов: инвара и стали, отличающихся друг от друга термическим коэффициентом линейного расширения. При изменении температуры воздуха биметаллическая пластинка сгибается или разгибается.

Передающий механизм термографа преобразует незначительные деформации датчика в значительный размах колебаний линии записи температуры на ленте. К свободному концу пластинки прикреплен рычаг, который тягой соединен с рычагом коленчатого вала. Вторым рычагом коленчатого вала является стрелка с пером, рисующим на ленте барабана термограмму. Перо заполняется анилиновыми чернилами с глицерином, они медленно высыхают и не замерзают при низких температурах.

Регистрирующая часть термографа — это стрелка с пером и барабан с лентой. Барабан имеет внизу шестеренку часового устройства. Сам барабан надевают на неподвижную ось, расположенную вертикально на плате прибора. Перед установкой ключом заводят пружину часового механизма до отказа, ленту плотно оборачивают вокруг барабана. Лента термографа имеет шкалу времени и три температурных шкалы. Цена деления по времени у суточных лент — 15 мин, у недельных — 2 ч.

Приборы для измерения температуры почвы.

На метеорологических станциях производятся измерения температуры поверхности почвы и до глубины 3,2 м.

На поверхности почвы температура определяется при помощи лежащих на ней стеклянно-жидкостных термометров: срочного, максимального и минимального. Термометры кладут на не затененной оголенной площадке размером 4 х 6 м. Весной ее перекапывают, разрыхляют, систематически ухаживают (пропалывают, рыхлят корку после дождя, убирают мусор). Установка термометров – резервуар и внешняя оболочка наполовину погружаются в почву. Резервуар к востоку, через каждые 5-6 см. Последовательность термометров: укладываются с севера к югу срочный, минимальный, максимальный. Зимой термометры кладут на поверхность снега.

Термометр–Щуп АМ–6 – это толуоловый термометр, заключенный в металлическую оправу с заостренным наконечником на нижнем его конце. Резервуар термометра, находящийся в наконечнике оправы, окружен металлическими опилками для большей чувствительности. В верхней части прорезь, через которую производится отсчет температуры по шкале. Цена деления –1°С . Наблюдения проводятся весной на полях под посев яровых культур на глубине 5-10 см (по два отсчета). На оправе нанесены деления, для определения глубина измерения почвы. Очищается от почвы насухо. Переносить только в вертикальном положении. Пределы измерений 0° - 60°.

2. Коленчатые термометры (Савинова) для измерения температуры почвы на глубинах 5,10,15,20 см, устанавливаются в теплый период года (после схода снежного покрова и до перехода температуры г/р 0°). Выступающие из земли части коленчатых термометров должны располагаться в ряд по нарастающим глубинам и направлены с В на З. Резервуары обращены на север, расстояние между ними – 10 см. Выпускаются комплектом – 4 шт. Цена деления 0,5°, пределы измерений от –10° до +50°. Вблизи резервуара термометр изогнут под углом 135°.

3.Вытяжные термометры (ТПВ – 50) устанавливаются на метеорологической площадке с естественным покровом. Трубы располагаются в один ряд через 50 см. по возрастающей глубине с В на З. Глубина: 40,80,120,240,320 см. Чтобы при наблюдениях не нарушать естественный покров делается откидной помост с севера + лесенка. Установка – бурится скважина, в нее устанавливается трубка, в нее вставляется термометр.

Термометр – ртутный, метеорологический почвенно-глубинный цена деления 0,2° диапазон измерений от –20° до +41°.

Устройство: термометр помещен в оправу. В оправе вокруг резервуара насыпают медные опилки, – они обеспечивают хороший тепловой контакт, оправа с термометром укреплена на деревянном шесте (длинна 40,80…320 см). Деревянный шест с укрепленным термометром опускается в эбонитовую трубку на нужную глубину.

4. АМ – 2 М, АМ –29 - это термометры сопротивления, Принцип действия - зависимость электрического сопротивления (проводимости) различных материалов от температуры. В схеме используются проволочные и полупроводниковые терморезисторы. Используются для измерения температуры почвы на глубине залегания узла кущения озимых культур и корневой шейки многолетних трав (3см). Состоит из 1) измерительного пульта; 2) комплект датчиков. Датчик состоит из проволочного медного терморезистора и соединен кабелем с вилкой. Точность –1°С. Пульт – переносной. Источником электрического питания прибора является батарея сухих элементов, вделанная в корпус пульта. Для установки датчика в поле в почве выкапывается канавка глубиной 3 см шириной 5-8 см, длинной 1,5 м. В углубление на глубину 3 см вставляется приемная часть датчика. Подключение датчика к пульту осуществляется при помощи штепсельной вилки и розетки. Пределы измерений - 30°…+45°. Пульт хранится в помещении.

ТЭТ – 2, ТЭЦ – 2 – термометры термотранзисторные, они состоят из: измерительного блока и датчиков, присоединенных к измерительному блоку. Блок помещен в пластмассовый корпус, на котором есть экран отчетного устройства и разъемы для подключения датчиков. Датчик – выполнен в металлическом корпусе и с помощью кабеля соединен с измерительным блоком. Датчиков может быть 2…10. В качестве датчиков температуры используются транзисторы типа МГТ – 108 г.

АМ–17 (термометр манометрический максимально – минимальный) пределы измерений –35°… +35°. Используется для измерения температуры почвы на глубине залегания узла кущения озимых культур (3см). По АМ-17 наблюдают срочную, максимальную и минимальную температуру. Устройство: термобалон соединен с геликоидальной манометрической пружиной. На зачерненном барабане стрелка с пером чертит график изменения температуры. Все в корпусе под крышкой. Принцип действия: при изменении температуры датчика пружина раскручивается и пером на стрелке на поверхности барабана прочерчивается дуга. Крайние точки дуги показывают экстремальные температуры. Левый - минимальный, правый – максимальный, поперечная черта – срочная. Температура. Сам прибор устанавливается на метплощадке на вертикальном деревянном столбике, закрепляют, а датчик укладывают в почву на глубину 3 см и засыпают землей. Установка проводится до промерзания верхнего слоя почвы.

Коробка Низенькова - это минимальный термометр в металлической коробке помещается в почве на глубину 3 см. Все наблюдения за температурой на узле кущения помещаются в специальной книжке -КСХ – 2 (м).

Задание к занятию.

Задание 1.Провести наблюдения по максимальному и минимальному термометрам и записать в таблицу.

1.1 отсчитать показания максимального термометра (до встряхивания).

1.2 встряхнуть максимальный термометр

1.3 отсчитать показания максимального термометра после встряхивания

1.4 отсчитать показания мениска спирта минимального термометра (спирт)

1.5 отсчитать показания правого конца штифта (штифт)

1.6 соединить штифт с мениском спирта

1.7 ввести поправки

Табл. 1

Дата	Показания термометров
Термометры	Отсчет	Поправка	Исправление величин
1.Максимальный
до встряхивания
после встряхивания
2.Минимальный термометр
спирт
штифт

Табл. 2

Поправки к термометрам
от	До	Поправка
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
-20,0	+5,0	+0,1
+5,1	+30,0	0,0
+30,1	+50,3	+0,1
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
-32,0	-25,0	+0,2
-24,9	-10,0	+0,1
-9,9	+5,0	0,0
+5,1	+30,0	-0,1
+30,1	+40,0	-0,2

Задание 2. Построить график суточного хода температуры воздуха по данным метеостанции

Табл.3

Часы/месяц	1	2	3	…	6	7	…	10	…
Янв.	-5,0	-5,0	-5,0		-5,3	-5,4		-4,6
Июль	21,2	20,1	20,1		21,3	21,5		27,0

Часы/месяц	15	…	18	…	20	…	23
Янв.	-3,2		-4,2		-4,6		-4,9
Июль	30,2		29,4		26,2		22,6

По оси (х) дать время (месяц) , по оси (у) температуру воздуха.

Задание 3. Рассчитать сумму активных и эффективных температур воздуха выше +10° по данным таблицы 4

Табл.4

Дата	28.04	29.04	30.04	1.05	2.05	3.05	4.05
1.Средняя температура воздуха (град)	4,1	8,6	13,1	15,8	17,6	17,3	21,2
2.Отклонения от температуры +10°	-5,9	-1,4
3.Сумма отклонений нарастающим итогом	-5,9	-7,3
4.Сумма активных температур больше 10° нарастающим итогом	-	-	13,1	28,9
5.Сумма эффективных температур больше 10° нарастающим итогом			3,1	8,9

3.1 найти отклонения средней температуры за каждый день от 10° (4,1°-10°=-5,9°)

3.2. рассчитать сумму отклонений нарастающим итогом с учетом знака отклонения

3.3. определить дату перехода температуры через +10°

4. рассчитать сумму активных температур выше 10° за каждый день и нарастающим итогом

4. рассчитать сумму эффективных температур больше 10° за каждый день и нарастающим итогом.

Задание 4. На карте Ставропольского края ( рис.1) провести изотермы за третью декаду июня равные 18°,19°,20°,21°. Изотерма –это линия, соединяющая точки с одинаковой температурой воздуха.

Рис.1

Задание 5. Построить график годового хода температур воздуха по данным метеостанции

Табл.5

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Год
1.Средн. температ (град.)

Задание 6. Измерение температуры почвы.

6.1. отсчитать температуру по срочному термометру, не снимая его с поверхности почвы.

6.2. отсчитать показания максимального термометра (до встряхивания).

6.3 встряхнуть максимальный термометр

6.4.отсчитать показания максимального термометра после встряхивания

6.5. отсчитать показания мениска спирта минимального термометра (спирт), не снимая его с поверхности почвы.

6.6. отсчитать показания правого конца штифта (штифт)

6.7. соединить штифт с мениском спирта

6.8.отсчитать последовательно температуру почвы по коленчатым термометрам на глубинах 5, 10, 15, 20 см.

6.9. отсчитать температуру по термометру-щупу.

6.10. ввести поправки

Табл. 1

Дата	Показания термометров
Термометры	Отсчет	Поправка	исправление величин
Срочный термометр
1.Максимальный
до встряхивания
после встряхивания
2.Минимальный термометр
спирт
штифт
3. Коленчатые термометры
5см
10см
15см
20см
4.Термометр – щуп

Табл. 2

Поправки к термометрам
От	До	Поправка
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
-20,0	+5,0	+0,1
+5,1	+30,0	0,0
+30,1	+50,3	+0,1
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
-32,0	-25,0	+0,2
-24,9	-10,0	+0,1
-9,9	+5,0	0,0
+5,1	+30,0	-0,1
+30,1	+40,0	-0,2

Задание 7. Изобразить графически суточный ход температуры на поверхности почвы

Дата	1,04	2,04	3,04	4,04	5,04	6,04	7,04	8,04	9,04	10,04
Макс. температу-ра (град)	29,9	25,4	23,5	29,7	28,2	37,3	40,5	38,4	14,5	16,7
Миним. Температу-ра (град)	5,3	6,0	1,3	-4,1	3,3	-1,1	-1,0	3,0	0,0	-8,8

По оси (х) дать время (месяц) , по оси (у) температуру почвы.

Вопросы по теме:

1. Как изменяется температура воздуха в течение суток, года?

2. Какие термометры используются для измерения температуры воздуха?

3. Что такое активная и эффективная температуры?

4. От чего зависит температура воздуха?

5. Что такое изотерма?