Барометр. Что и как измеряет?

Что такое Барометр?

Барометры – это точки данных, которые представляют тенденции или настроения на рынке или в экономике в целом. Индекс Standard & Poor’s 500 и промышленный индекс Доу-Джонса (DJIA) служат барометрами показателей фондового рынка и часто используются в качестве барометров для экономики США в целом. Фондовый индекс или биржа довольно часто используются в качестве барометра состояния национальной экономики. Барометры также могут использоваться для измерения поведения на уровне потребителей.

Например, снижение продаж в элитных ресторанах при увеличении доходов в заведениях быстрого питания может быть признаком того, что потребители доминируют в своих расходах.

Ключевые моменты

• Барометр – это мера изменения настроения или неизбежного разворота тренда с использованием ряда точек данных.
• Экономические барометры измеряют настроения потребителей и производителей на основе таких факторов, как рост ВВП и показатели безработицы.
• Барометры рынка улавливают тенденции и развороты, часто используя в качестве индикаторов общие рыночные индексы.

Критерии выбора

В первую очередь надо определиться, что мы выбираем — барометр с минимальным набором функций или миниатюрную домашнюю метеостанцию с показаниями давления, температуры, влажности и предупреждением об усилении ветра до штормового. Если вам нужен оригинальный подарок для мужчины, то барометр — это отличный вариант, ведь представителям сильного пола нравятся разные приборы.

Материал корпуса

Здесь довольно много вариантов, потому что корпус современного настенного барометра может быть выполнен из полированного акрила, пластика, дерева разных сортов от простого до элитного сорта. Форма также разнообразна: круглая, прямоугольная, вытянутая по вертикали или горизонтали, в виде штурвала, якоря или причальной тумбы — кнехт для закрепления швартовых концов, такое изделие будет уместным на столе отставного капитана дальнего плавания.

Крепление

Подарок можно поместить на стене, например, стилизованный под штурвал барометр будет отлично смотреться в домике на берегу моря и напоминать хозяину о его бурной молодости, когда молодой морской волк бороздил просторы мирового океана. Выполненный из латуни или золотистого металла якорь, расположенный в кабинете делового мужчины, будет олицетворять надежность, стабильность и уверенность.

Подставка под дорогую перьевую ручку в виде небольшого барометра отлично смотрится на столе руководителя небольшого офиса и оповещает посетителей о том, что хозяин кабинета всегда в курсе всех событий, а не только знает, какая будет погода завтра.

Габариты

Здесь уже проще ориентироваться:

• если вы приобретаете барометр для дома, то надо выбирать стандартные размеры, чтобы изделие нормально смотрелось на стене и не выделялось, как белая ворона;
• в качестве подарка надо выбирать вещь не малогабаритную, но и не размеров среднего шкафа, самый приемлемый вариант — ширина 120 мм, высота до 450 мм и глубина 30-40 мм.

Настольные варианты еще более миниатюрные.

Циферблат

Если это стандартный барометр, то все шкалы должны отлично читаться и не путаться между собой, а когда изделие выполнено в виде станции со встроенными несколькими циферблатами, то это еще упрощает считываемость данных. Цифровые варианты более приемлемы для среднего поколения, которые на короткой ноге с любым дисплеем, а для подарка человеку в годах лучше купить стандартный вариант барометра.

Когда вы выбираете подобный подарок, находясь в отпуске, то учтите, что барометры нельзя перевозить в самолетах — от перепада давления они выйдут из строя. Механизм рассчитан на определенные перепады и может сломаться даже при поездке по довольно крутому горному серпантину, когда вы на большой скорости будете спускаться с горы. Так что все это надо учитывать и знать особенности эксплуатации этих приборов.

Что вызывает изменения атмосферного давления

Изменения в воздухе давление вызывается разницей температуры воздуха над землей, а температура воздушной массы определяется ее местоположением. Например, воздушные массы над океанами обычно холоднее, чем над континентами. Разница температур воздуха порождает ветер и вызывает развитие систем давления. Ветер перемещает системы давления, и эти системы имеют тенденцию меняться, когда они проходят над горами, океанами и другими областями.

Французский ученый и философ 17-го века Блез Паскаль (1623–1662) обнаружили, что давление воздуха уменьшается с высотой, и что изменения давления на уровне земли можно отнести к ежедневной погоде. Эти открытия используются для прогнозирования погоды сегодня.

Часто синоптики обращаются к областям с высоким или низким давлением, перемещающимся в определенные регионы, чтобы описать прогнозируемые условия для этих территорий. Когда воздух поднимается в системах низкого давления, он охлаждается и часто конденсируется в облака и осадки, что приводит к штормам. В системах высокого давления воздух опускается к Земле и нагревается вверх, что приводит к сухой и ясной погоде..

Как настроить барометр механический?

Для правильного измерения атмосферного давления вам необходимо отрегулировать барометр. Прослушав прогноз погоды в месте вашего нахождения, нужно установить указательную стрелку на показатель высоты местности над уровнем моря. Для этого найдите винт регулировки на задней части прибора. Следя за шкалой, установите правильное положение.

Вторая стрелка фиксирует давление в атмосфере на текущий момент. Повернув ручку измерителя, установите указатель на данную величину. Далее эта стрелка будет указывать на падение и рост давления в атмосфере в период изменений. Периодически проверяйте ваш прибор при возникновении подозрения на сбой в работе. Для этого отклоните его назад на 45 градусов или приподнимите нижнюю сторону висящего на стене прибора на ту же величину. В жидкостном измерителе ртуть заполнит всю трубку, и вы услышите щелчок.

Барометр механический имеет стрелку, которая на циферблате будет поворачиваться по кругу. В любом другом случае обратитесь в ремонтную службу. Где бы ни находился барометр, в квартире или на улице, он покажет одинаковое значение, так как прибор очень чувствителен. Главное, не ошибитесь с показаниями высоты вашей местности.

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

Современный барометр сделан безжидкостным. Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Барометр может служить для определения высоты полета самолета. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр. Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

При наблюдении погоды в метеорологии, если необходимо зарегистрировать колебания атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, пользуются самопишущим прибором – барографом.

Штормгласс (Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm — «буря» и glass — «стекло»)— это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормгласс также называют “Барометром Фицроя”. В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле “Бигл”, в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Барометр лучше работает находясь у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется.

Бароскоп – прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления. Можно сделать бароскоп своими руками. Для изготовления бароскопа требуется следующее оборудование: Стеклянная банка объемом 0,5 литра.

1. Кусок пленки от воздушного шарика.
2. Резиновое кольцо.
3. Легкая стрелка из соломы.
4. Проволока для крепления стрелки.
5. Вертикальная шкала.
6. Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

При изменении атмосферного давления в жидкостных барометрах изменяется высота столба жидкости (воды или ртути): при уменьшении давления – уменьшается, при увеличении увеличивается. Значит, существует зависимость высоты столба жидкости от атмосферного давления. Но и сама жидкость давит на дно и стенки сосуда.

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Для иллюстрации закона Паскаля на рисунке изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы: p₁ = p₂ = p₃ = p.

Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg, где m = ρghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρghS / S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρgh называют гидростатическим давлением.

Во многих устройствах, встречающихся нам в жизни, используются законы давления жидкости и газов: сообщающиеся сосуды, водопровод, гидравлический пресс, шлюзы, фонтаны, артезианский колодец и т.д.

Виды барометров

Существует несколько видов барометров.

Ртутные барометр

Создателем ртутного барометра был итальянский физик и математик Эванджелисто Торричелли, который в 1644 году разместил в тарелке со ртутью вертикально установленную пробирку заливной горловиной вниз. Им было замечено, что уровень ртути в колбе менялся в зависимости от погодных условий. Ученый сопоставил данные и пришел к выводу, что на этот показатель влияет давление воздуха.

Применяемая Торричелли конструкция являлась весьма точной, но была неудобной. Кроме этого, ртуть вредна для здоровья, поэтому ее применение в столь большом количестве, для заполнения тарелки, и нахождение на открытом воздухе является небезопасным.

Хоть ртутный барометр устарел (всё-таки такие барометры были изобретены самыми первыми), но они отличаются повышенной точностью, поэтому их более совершенные модификации встречаются до сих пор: их применяют на метеорологических станциях для проведения контроля за погодой.

Жидкостный барометр

Иногда жидкостный барометр называют чашечным, потому что он содержит специальную чашку (колбу), действующую по принципу сообщающихся сосудов. Но есть еще сифонные и сифонно-чашечные типы жидкостных барометров.

Жидкостный барометр был изобретён в 1657 году Отто Герике в Пруссии.

В жидкостных барометра измерение атмосферного давления производится за счет уравнивания столба жидкости.

Жидкостные барометры отличаются большой погрешностью: заправляемые вещества ведут себя по-разному при изменении температуры, что сопровождается высокими погрешностями. Поэтому судить о погоде основываясь на данных жидкостных барометров довольно сложно. Из-за чего такие барометры сейчас практически не встречаются. 

Одним из самых известных модификаций жидкостных барометров являются глицериновые модели. В них применяется окрашенный глицерин, что дает привлекательный декоративный эффект.

Механический бараметр (анероид)

В 1844 г. французский инженер Люсьен Види, используя исследования немецкого математика и физика XVII в. Готфрида Вильгельма Лейбница, сконструировал принципиально новый, безжидкостный барометр, который был назван барометром-анероидом (от греч. “анерос” – не содержащий влаги).

Механические барометры, который с тех пор также называется “Анероидом”) благодаря своей компактности и достаточной точности являются самыми популярным видом.

Механические барометры сложные в изготовлении и в отличие от ртутных, являются полностью безопасными. Внешний корпус такого барометра напоминает классические круглые часы, но бывают и прямоугольные настольные модели.
Внутри корпуса находится пустотелая емкость, сделанная из двух жестяных мембран. В емкости создан вакуум, а ее стенки надежно запаяны. Благодаря отсутствию воздуха, мембраны остро реагируют на изменение уровня атмосферного давления. При его увеличении они сжимаются, а при уменьшении наоборот раздуваются.

К ёмкости подсоединяется чувствительный механизм, который состоит из нескольких плеч. Его устройство позволяет снимать миниатюрные изменения объема коробки с вакуумом и создавать колебания стрелки со шкалой, на которую нанесены показатели давления. Чувствительный механизм остро реагирует на любые изменения объема емкости. Максимальные отклонения объема коробки в сжатом и раздутом состоянии редко превышает одного миллиметра. При этом устройство, которое передает эти движения на стрелку, увеличивает изменения в 90 раз, что обеспечивает высокую точность показания.

Механический барометр может быть выполнен в небольшом размере и предназначаться для переноски в кармане.

Электронный барометр

Электронные барометры – это высокоточные и компактные приборы.

В основе электронных барометров используется ёмкость с вакуумом (как и в механических барометрах), но снятие показаний осуществляется чувствительными датчиками. Также в этой конструкции предусматривается микропроцессорный блок. Показания выводятся на жидкокристаллический дисплей.

Одна из особенностей электронных барометров заключается в том, что они часто объединяют в себе несколько устройств одновременно. Они могут работать не только как барометр, но и как термометр, компас и часы.
Зачастую электронные барометры делают во влагозащищенном корпусе, поэтому их покупают рыбаки и туристы. Как известно, клев рыбы во многом зависит от атмосферного давления. Они чувствительны к его резким перепадам. Благодаря барометру можно определить будет ли клев или рыбалку лучше перенести. Если давление резко падает, то рыба неохотно берет наживку.

Электронные барометры могут быть установлеными в смартфон или смарт-часы.

Изучение метеорологических явлений

Благодаря этому измерительному прибору мы можем знать и прогнозировать некоторые важные изменения давления, такие как антициклоны и штормы. Карты изобар – это карты, созданные на основе собранных данных об атмосферном давлении. Изобара – это изогнутая линия, соединяющая точки, в которых мы находимся под одинаковым давлением.. Если эти линии расположены близко друг к другу, это означает, что есть изменения атмосферного давления, связанные со штормом. Напротив, если у нас есть далеко разделенные линии, у нас будет стабильная ситуация благодаря существованию антициклона.

Системы высокого давления ассоциируются со стабильной и солнечной погодой с хорошими экологическими условиями в окружающей среде. В этих условиях облака не могут образовываться и иметь вертикальное развитие.

Системы низкого давления – это системы с воздухом низкого давления в центре. Обычно это синоним дождя, душ и сильный ветер. Это потому что воздух поднимается, способствуя росту и образованию облаков. Многие из этих облаков в конечном итоге формируются вертикально, пока не начнут выпадать осадки. Это связано с плохой погодой.

Я надеюсь, что с этой информацией вы узнаете больше о барометре и обо всем, что связано с этим прибором.

Настройка прибора

Чтобы настроить модель, нужно точно знать значение давления в данной местности в текущий момент времени. Его можно выяснить в ближайшей метеостанции или из погодной сводки. Еще один вариант – провести сверку с точным ртутным барометром.

При разнице показаний устройство потребуется откалибровать. Сзади нужно отыскать регулировочный винт и, закручивая или ослабляя его, установить на приборе нужные показания.

Если винта нет, калибровка выполняется поворотом циферблата по отношению к стрелкам. Заглянув в инструкцию по эксплуатации, можно найти детальные указания по регулировке прибора.

Устройство прибора

Основной частью анероида служит цилиндрическая металлическая коробка с концентрически-гофрированными (для большей подвижности центра) основаниями, внутри которой создано разрежение (сильфон). При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикреплённую к ней пружину (мембрану), а при понижении давления коробка раздувается, толкая пружину. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по шкале. В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки.

Возможен другой вид температурного компенсатора, когда один из рычагов, передающий движение от коробки к стрелке, сделан из биметаллического сплава. Такая конструкция разработана и применяется французской фирмой NAUDET. Для получения истинного значения давления показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три:

• на шкалу — зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы;
• на температуру — обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры;
• добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем.

Погрешность измерений анероида составляет 1—2,5 мбар. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях и быту. Кроме того, анероиды используются также как высотомеры. В этом случае шкалу анероида градуируют в метрах.

Барометр-анероид — один из основных приборов, используемый метеорологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления.

Высотомер

Высотоме́р (или альтиме́тр от лат. altus — высокий) — прибор, предназначенный для измерения высоты.В случае пилотируемого летательного аппарата высотомер является пилотажно-навигационным прибором, указывающим высоту полёта. По принципу устройства высотомеры делятся на барометрические, радиотехнические (в том числе радиовысотомеры), инерциальные, ионизационные и прочие.

Гамма-лучевой высотомер

В конструкции высотомера используется источник гамма-излучения (обычно — изотопы 60Со, 137Сs). Приёмник фиксирует обратное рассеяние, отражённое от атомов внутри подстилающей поверхности. Гамма-лучевые высотомеры используются на малых высотах (метры, десятки метров от поверхности). Основное применение — формирование исполнительного сигнала для системы мягкой посадки спускаемых аппаратов космических кораблей. В частности, в КК «Союз» гамма-лучевой высотомер (шифр изделия «Кактус») установлен у днища спускаемого аппарата, и место его установки маркировано знаком радиационной опасности.

Нюансы выбора

Отнестись к выбору барометра очень важно. Этот прибор будет служить долгие годы, а его качество влиять на общие показания давления. Также при выборе стоит учитывать, необходима ли будущему владельцу дополнительная функциональность или от нее можно отказаться, выбрав прибор по прямому назначению

Ряд дополнительных функций существенно влияют на конечную стоимость устройства

Также при выборе стоит учитывать, необходима ли будущему владельцу дополнительная функциональность или от нее можно отказаться, выбрав прибор по прямому назначению. Ряд дополнительных функций существенно влияют на конечную стоимость устройства.

Материал

Промышленность производит барометры из различных материалов. Для электронных устройств присуще пластиковое исполнение корпуса, в различных цветовых интерпретациях. Барометры механические более дорогие. Их корпуса делают из настоящего дерева, часто ценных или экзотических парод. Также корпус может быть выполнен в форме круга, штурвала, подзорной трубы, якорей или старинных кораблей. Это тоже существенно прибавляет стоимость изделия, но по красоте далеко превосходит электронные аналоги.

Электронный прибор лучше выбирать более крупных габаритов. На его экране может быть много различной информации. Считать нужные данные на удалении от устройства может стать большой проблемой для слабовидящих людей.

Крепление корпуса

Очень важный нюанс. Барометр хрупкий прибор. Электрические и механические приборы должны надежно крепиться к столу или стене. Лучше выбирать по наличию углубленной выемки в корпусе, чем прибор с отдельным креплением. Крепление должно обеспечит четкое равновесие, с отцентровкой, прибор не должен двигаться или болтаться от сквозняка или внешних вибраций.

Размеры

Барометры давно перешли из разряда простых приборов, в разряд ценных подарков. Выбирая барометр для личного пользования, лучше отдавать предпочтение устройствам небольших габаритов шириной не более 120мм. Громоздкие приборы будут неудобны и не подойдут в стиль домашнего интерьера. Если барометр выбирается в качестве подарка, то лучше приобрести модель средних размеров, учитывая габариты помещений юбиляра.

Табло

Самый основной и важный нюанс. Для пожилых людей часто выбирают устройства с четко читающимися цифрами и словами. Цвет написанного должен быть ярким, без теней. Наилучшим выбором будет барометр от Российских производителей, с надписями на русском языке.

Также критерий четкости важен в отношении стрелки. Ее должно быть видно из далека, без бликов. В отношении электронного прибора, очень важна встроенная подсветка, перевод на русский язык, четкое изображение данных на экране.

Как работает барометр?

Ртутный барометр показывает меняющееся положение ртутного столба для данной местности (за 0 берётся барометрическое давление на уровне моря). Во время циклонической природной деятельности давление падает, что вызывает соответствующее уменьшение высоты ртутного столба. Когда циклон уступает место антициклону, низкое атмосферное давление сменяется более высоким, которое повышает уровень ртути в стеклянной трубке.

В анероидном барометре индикатором изменяющегося давления является линейное расширение материала исполнительного элемента. Существует целый класс сплавов, который отличается определёнными значениями коэффициента линейного расширения. Чаще других используются немагнитный коррозионно стойкий сплав 36НХТЮ (ЭИ702) на основе никеля, либо бериллиевая бронза БрБ2.

Те же марки сплавов используются и в регистрирующих датчиках электронных барометров, а результат изменения их размеров отображается на дисплее. В таких приборах также учитывается изменение температуры воздуха. Это, в свою очередь, влияет на электропроводность материала. Изменяющаяся ёмкость влияет на силу электрического тока, протекающего через датчик, который и регистрирует изменения в давлении воздуха.

Таким образом, ртутные, анероидные и цифровые барометры работают по одному и тому же физическому принципу расширения и сжатия в зависимости от температуры окружающей среды, хотя и делают это по-разному.

Требования к эксплуатации

Не зависимо от устройства, механические и электронные анероидные барометры основаны на одном принципе реакции на атмосферное давление. При эксплуатации необходимо соблюдать следующие требования:

Не рекомендуется вещать приборы напротив окон. Солнечный свет может испортить табло электрического устройства. Высокая или низкая температура окружающей среды влияет на точность показаний обоих типов устройств. Тонкая сталь вакуумных коробок расширяется при нагреве и сужается при охлаждении. Приборы лучше вешать на стены с комнатной температурой, в отдалении от кондиционеров и нагревательных устройств. Барометры запрещено перевозить на большой высоте, например, в самолетах. Перепады давления могут повлиять на дальнейшую работоспособность. Не рекомендуется заказывать прибор в других городах. Доставка с серьезными нарушениями может повредить механизму. У механических барометров на задней крышке есть винт регулировки. Он должен быть расположен точно в центре. Любой перекос указывает на потерю центра, а значит на дефект чувствительной вакуумной коробочки. На точность сборки механизма указывает параллельное расположение трезубца. При давлении в 750 мм, все зубья этого механизма должны быть строго напротив друг друга. Если этого нет, барометр считается неисправным. Трезубец механизма можно увидеть без разборки устройства. Он проглядывается через щель оси стрелки и циферблата.
Циферблат должен быть расположен строго по центру корпуса. Любые перекосы указывают на плохую сборку и наличие погрешностей входе эксплуатации

Важно чтобы механический барометр имел регулировочный винт. Он необходим для подстройки будущих искажений

То же касается и электронных приборов. Часто они производятся зарубежными компаниями, без перевода на русский язык. Необходимо приобретать барометр с простыми, доступными настройками на понятном языке. Разбирая прибор запрещается механически воздействовать на вакуумные коробочки. Любое давление может помять или повредить их корпус. Смазывать механизм машинным маслом запрещено из-за его вязкости.

Все эти нюансы помогут владельцу приобрести и максимально долго эксплуатировать хрупкое и чувствительное устройство.