Nivelare barometrică

Nivelarea barometrică sau măsurarea înălțimii  este una dintre metodele de nivelare , bazată pe legătura presiunii aerului cu înălțimea unui punct deasupra nivelului mării stabilită de Blaise Pascal în 1647 ( formula barometrică ).

Nivelarea oferă mijloacele de a desena pe planuri o serie de cote și depresiuni sau profile de teren în anumite direcții. Dacă instrumentele geodezice sunt folosite pentru nivelare , atunci se numește geodezic, dacă barometre, atunci barometrice. Pentru măsurarea munților înalți se folosesc tehnici și instrumente speciale; metoda de calcul este trigonometrică, iar măsurarea în sine este numită prin acest cuvânt. Există și o metodă barometrică pentru determinarea altitudinilor mari. Transferul barometrului dintr-un loc în altul, înălțat cu 10 m deasupra primului, este însoțit de o scădere a coloanei de mercur cu aproximativ 1 mm, dar o creștere suplimentară cu încă 10 metri produce o scădere ceva mai mică a mercurului și următoarea creștere este și mai mică. Măsurarea presiuniiatmosfera cu înălțime este complicată de temperatura sa, deoarece aerul rece este mai greu decât aerul cald. In plus, vaporii de apa, continuti intotdeauna in aer, variaza cantitativ din multe cauze, actionand uneori impreuna, alteori separat, ceea ce afecteaza din nou presiunea atmosferica. Prin urmare, dependența amplitudinii scăderii coloanei de mercur în barometru cu înălțimea locului în care este transferat este foarte complexă și este extrem de dificil să se calculeze cota unui loc deasupra altuia din citirile de barometrul, deoarece aceste două locuri sunt îndepărtate semnificativ unul de celălalt. Această dificultate este sporită și mai mult dacă într-o localitate au loc schimbări de atmosferă care nu ajung în altă localitate. În astfel de cazuri, trebuie luată în considerare înălțimea medie a coloanei de mercur în fiecare dintre zonele comparate, derivată din observații pe termen lung. Au fost propuse mai multe formule pentru observarea altitudinii site-ului din observații barometrice; iată unul derivat de Laplace:

Z = 18336 (1+0,002845cos(2x))[1+(t+t1)/500]lg(H/h).

În această formulă, litera Z indică înălțimea dorită a unei localități, în care înălțimea barometrului este H mm peste alta, în care în același timp înălțimea mercurului este h mm, temperatura în prima localitate este t °, în al doilea t ° 1 - termometru centigrad; litera φ indică latitudinea locului.

 ; O altă formulă pentru determinarea înălțimii. Unde R este o constantă a gazului constant (pentru aer pur R = 287,05 J/Kg°K), T este temperatura medie în două puncte, g este coeficientul constant de atracție al Pământului.

Prin introducerea în această formulă a valorilor obținute prin observații și făcând toate calculele, se va obține înălțimea (Z) a unei localități peste alta în metri. Există o altă formulă, derivată de Bessel și completată de Plantamour; Babina a oferit încă una. În general, mulți oameni de știință au încercat să îmbunătățească modul de calcul al înălțimii unui loc pe baza observațiilor de nivelare barometrică. Toate aceste metode și formule sunt numite hipsometrice. Ele au servit la determinarea înălțimii a foarte mulți munți, dar comparațiile au găsit așa. arr. numerele cu anumite căi trigonometrice exacte au arătat că formulele hipsometrice duc la erori care sunt mici numai dacă punctele comparate sunt apropiate; este imposibil să se determine cu o oarecare precizie înălțimea deasupra suprafeței mării a unei părți a continentului, care este foarte îndepărtată de coastă, folosind aceste formule, chiar dacă, așa cum sa spus mai sus, înălțimile medii ale barometrului sunt determinate pe termen lung. se folosesc observatii. Astfel de comparații au fost, printre altele, făcute de academicianul rus E. Kh. Lenz pentru Mările Caspice și Azov. În cazul unor distanțe intermediare atât de mari, se dovedește că în diferite perioade ale anului se obțin înălțimi diferite; prin urmare, acum există mulți oponenți ai nivelării barometrice între puncte care sunt destul de îndepărtate. Pe de altă parte, nivelarea la înălțimi mici și pe distanțe scurte câștigă o popularitate considerabilă datorită îmbunătățirilor recente ale designului aneroidelor . La aneroidi, având forma unei cutii metalice cu fundul superior ondulat sau canelat, din care se extrage aerul, acest fund este mai mult sau mai puțin presat sau ridicat prin modificări ale presiunii atmosferice; mișcarea fundului se transmite prin intermediul unui mecanism format din pârghii și roți la o săgeată care arată pe cadran numerele corespunzătoare înălțimii coloanei de mercur din barometru. La multe aneroide, mișcarea săgeții este de două ori sau de trei ori mai semnificativă decât mișcarea coloanei de mercur în barometru, astfel încât la urcarea la înălțimi atât de mici, pentru care cu greu se remarcă o scădere a mercurului, săgețile de aneroidele se pot mișca foarte semnificativ; acest lucru poate fi verificat prin mutarea de la un etaj al casei la altul cu un barometru cu mercur și un aneroid sensibil. Trebuie doar să știi că aneroidii de denumiri foarte diferite ies la vânzare. Aneroizii Naudet cu cadran și mână sunt considerați cei mai buni; Într-un dispozitiv mai simplu, aneroidii buni, precum cel al lui Reitz, sunt echipați cu un microscop pentru măsurarea mișcărilor foarte mici ale indicatorului. În orice caz, aneroidii trebuie să fie comparabili din când în când cu barometrele normale, în plus, la temperaturi diferite, deoarece simpla încălzire și răcire a unui aneroid poate da o mișcare semnificativă acului, cu excepția cazului în care are dispozitive speciale pentru a elimina influența temperaturile. Cel mai rău lucru despre utilizarea aneroidilor în scopuri serioase este posibilitatea unei modificări accidentale sau a unei deteriorări a acestuia, care nu va priva săgeata de mișcare, dar poate trece neobservată pentru o lungă perioadă de timp și va provoca multe erori în observații.

Adecvarea aneroidilor pentru nivelare a fost dovedită prin experiență, dar un alt dispozitiv cu o sensibilitate și mai mare poate servi aceluiași scop. Micile fluctuații care apar în aerul atmosferic, neindicate de un barometru obișnuit , sunt foarte vizibile pe un dispozitiv simplu care poate fi făcut chiar și acasă. Dacă turnați puțin lichid într-un pahar și apoi îl opriți cu un dop în care este introdus un tub de sticlă, mergând la fundul paharului, atunci partea de umplere cu lichid a tubului va începe să se miște cu orice modificare a presiunii atmosferice, întrucât este însoţită de o creştere sau scădere a volumului.aer de sticlă. Dar acest volum se va schimba și de la schimbări foarte mici de temperatură și, prin urmare, sticla trebuie să fie înconjurată de conductori răi ai căldurii (puf de eider, apă).

Pe această bază, Dmitri Ivanovici Mendeleev a aranjat un adevărat dispozitiv de măsurare , pe care l-a numit barometru diferenţial , iar în aplicarea nivelării, un altimetru . Acest instrument a fost testat și, dacă este utilizat corespunzător, poate fi util în multe cazuri. Testele altimetrului din vecinătatea Helsingfors au arătat că înălțimea reală a muntelui este de 20,44 brazi, conform măsurătorilor cu un altimetru, numărul mediu este cu 0,12 brazi mai mult; distanța dintre cele două puncte la care s-au făcut măsurătorile altimetrului a fost de 4 verste. Într-un alt caz, altimetrul a arătat 10,28 brațe când înălțimea reală a fost de 10,16 brațe. Pentru măsurarea barometrică a altitudinilor, a se vedea: Lehrbuch der Meteorologie von Dr. Schmid” (1860), „Despre nivelarea barometrică și despre utilizarea altimetrului lui D. Mendeleev pentru aceasta” (Sankt Petersburg, 1876). Studiul aneroidilor este în Zeitschrift für Instrumenten Kunde (1887, 1888, 1889).

Literatură

• Nivelare barometrică // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.

Dicționare și enciclopedii	Rusă mare Marele Soviet (1 ed.) Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron