Атмосферное давление измеряется с помощью прибора, называемого барометром. Барометр — это прибор, который предназначен для измерения давления воздуха, то есть силы, с которой воздух воздействует на поверхность Земли.
Основные типы барометров:
Ртутный барометр:
Это один из самых старых и точных типов барометров. Он состоит из стеклянной трубки, длина которой около 1 метра, с закрытым верхним концом. Трубка наполнена ртутью, и один конец трубки погружен в резервуар с ртутью. Атмосферное давление воздействует на ртуть в резервуаре, и эта сила изменяет уровень ртути в трубке.В зависимости от давления, ртуть в трубке поднимется или опустится. Чем выше атмосферное давление, тем выше будет уровень ртути в трубке.
Показания обычно указываются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), что является единицей измерения давления в ртутных барометрах.
Недостатки ртутного барометра:
Ртуть — это токсичное вещество, и она требует осторожного обращения.
Он неудобен в транспортировке и использовании на высоте.
Анероидный барометр:
Это более современный и безопасный прибор, не использующий ртуть. Он состоит из металлической коробки, называемой анероидом. Внутри коробки находится вакуум, и давление атмосферы воздействует на неё, вызывая её деформацию. Это деформированное состояние механически передаётся стрелке, которая указывает текущее давление.Анероидные барометры часто используются в качестве портативных приборов (например, в туристических или авиационных приборах), а также в часах, которые могут показывать атмосферное давление.
Показания анероидного барометра также могут быть представлены в миллиметрах ртутного столба или в гектопаскалях (hPa), что является стандартной единицей давления в международной системе единиц.
Преимущества анероидных барометров:
Они легче и более удобны для транспортировки.
Отсутствие ртути делает их безопасными в использовании.
Барограф:
Это вид анероидного барометра, который записывает изменения давления на графике. Он используется для мониторинга атмосферного давления в течение времени. Барограф имеет специальный механизм, который записывает данные на бумажной ленте или в цифровом формате. Это позволяет отслеживать изменения давления за длительный период, что может быть полезно, например, для метеорологов или в авиации.Барографы могут быть как ртутными, так и анероидными.
Часто используются для более точного анализа атмосферных колебаний.
Цифровой барометр:
Современные цифровые барометры используют сенсоры давления и микроэлектронные устройства для точного измерения и отображения давления. Эти приборы могут быть подключены к различным устройствам, таким как смартфоны или компьютеры, что позволяет вести наблюдения в реальном времени. Цифровые барометры часто используются в качестве части более сложных метеорологических станций или в качестве инструментов для мониторинга здоровья (например, в умных часах).Эти приборы обычно дают точные показания и могут измерять не только атмосферное давление, но и другие параметры (например, температуру, влажность).
Принцип работы барометра
Барометры измеряют атмосферное давление, используя разные физические принципы. Однако все они функционируют на основе того, что воздух, как и любая другая субстанция, оказывает давление на поверхности. Изменение этого давления вызывает реакцию в измерительном приборе.
В ртутном барометре давление воздуха влияет на уровень ртути, потому что более высокое давление «поджимает» ртуть вниз, а низкое давление позволяет ртути подняться.
В анероидном барометре давление воздуха изменяет форму металлической коробки, что механически передаётся на стрелку и указывает на давление.
В цифровых барометрах сенсоры давления анализируют изменения в давлении и преобразуют их в цифровой сигнал.
Единицы измерения
Миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.): Это традиционная единица измерения давления, которая используется в ртутных барометрах. 1 мм рт. ст. — это давление, которое создает столб ртути высотой 1 мм.
Гектопаскали (hPa): Это единица измерения, которая используется в международной системе единиц. 1 гектопаскаль (hPa) равен 100 паскалям. Атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет около 1013 hPa.
Атмосферы (атм.): Единица, которая была широко использована в прошлом, но сейчас она редко используется в качестве основной единицы измерения.
Килопаскали (кПа): 1 кПа = 1000 паскалей. Также часто используется в метеорологии и авиации.
Роль барометров в науке и практике
Метеорология: Барометры играют ключевую роль в прогнозировании погоды. Например, падение давления может свидетельствовать о приближении циклона или бури, в то время как повышение давления связано с улучшением погодных условий.
Авиация: Барометры также используются в авиации для измерения высоты и определения давления на различных высотах. Это важно для поддержания правильной работы авиаграмм и расчёта оптимальных маршрутов.
Высотные исследования: Барометры помогают определять высоту на больших высотах, поскольку давление воздуха изменяется с увеличением высоты.
Заключение
Барометр — это ключевой инструмент для измерения атмосферного давления. В зависимости от типа барометра, процесс измерения и отображения давления может варьироваться, но суть остается одинаковой — измерение давления воздуха, которое является важной характеристикой для многих наук и практических приложений, от прогноза погоды до навигации в воздухе.
