Барометр - прибор для точного измерения атмосферного давления. Он используется метеорологами для прогнозирования погоды, а также в авиации и мореплавании. Знание атмосферного давления крайне важно для безопасности полетов и морских путешествий. Кроме того, барометры часто берут с собой туристы в горные походы, ведь по показаниям барометра можно определить высоту над уровнем моря.
Существует несколько основных типов барометров. Самые распространенные из них - ртутные, механические (анероидные) и электронные. Давайте разберемся в их принципах работы и особенностях.
Все барометры работают на одном принципе - измерению веса столба ртути, уравновешенного атмосферным давлением.
Ртутные барометры считаются самыми точными
Ртутные барометры были изобретены в 1643 году итальянским ученым Эванджелистой Торричелли. Они основаны на принципе сообщающихся сосудов - стеклянная трубка заполняется ртутью и опускается в чашку, также содержащую ртуть. Высота подъема ртути в трубке прямо пропорциональна атмосферному давлению. Такая конструкция позволяет очень точно измерять давление.
Ртутные барометры до сих пор используются в метеорологии как эталонные приборы, поскольку обладают максимальной точностью измерений порядка 0,1 мм рт.ст. Они применяются для градуировки других типов барометров, а также для научных исследований.
Таким образом, несмотря на появление современных электронных датчиков, ртутные барометры до сих пор незаменимы там, где нужна предельно высокая точность измерения атмосферного давления.
Механические барометры удобны в использовании
Механические барометры, которые еще принято называть анероидами, отличаются компактностью и удобством в использовании. В отличие от ртутных барометров, в анероиде нет жидкости. Приемной частью такого барометра служит металлическая коробка с гофрированными стенками, внутри которой создано разрежение.
При изменении атмосферного давления коробка анероидного барометра немного деформируется, сжимая или растягивая соединенную с ней пружину. Это движение пружины передается на стрелку, которая и показывает текущее давление по шкале. В последних моделях вместо пружины используются более чувствительные материалы.
Погрешность измерений анероида обычно составляет 1-2 мбар. Этого вполне достаточно для использования барометра в быту и в несложных экспедициях. Кроме того, такие барометры часто применяются в авиации в качестве высотомеров - для этого их шкалу градуируют в метрах над уровнем моря.
Электронные барометры дают цифровые показания
В настоящее время все более популярны цифровые или электронные барометры. В отличие от механических моделей, они выводят показания атмосферного давления в цифровом виде на дисплей.
Основным датчиком в электронных барометрах служит микромеханический чувствительный элемент, который деформируется при изменении давления. Эта деформация преобразуется в электрический сигнал с помощью тензодатчиков или емкостных сенсоров. Затем сигнал обрабатывается микроконтроллером, и на дисплей выводится числовое значение давления в заданных единицах - мм рт.ст., гПа, кПа и др.
Преимуществом цифровых барометров является их высокая точность - погрешность составляет не более 0,5 мбар. Кроме того, многие модели имеют дополнительные функции, такие как определение температуры, влажности, атмосферного давления на разных высотах и даже прогнозирование погоды.
Современные электронные барометры компактны и удобны в использовании. Их часто встраивают в туристические часы, навигаторы, домашние метеостанции. Благодаря этому показания атмосферного давления доступны в любой момент и в любом месте.
Барометры имеют широкое применение в науке и быту
Барометры находят применение в самых разных областях - от научных исследований до использования в быту.
В метеорологии барометры незаменимы для измерения атмосферного давления и прогнозирования погодных условий. Особенно точные лабораторные барометры используются для калибровки других метеоприборов. В гидрометеорологии барометрические измерения сочетают с данными о температуре и влажности воздуха, скорости ветра.
В геодезии с помощью барометров-высотомеров определяют абсолютную высоту местности над уровнем моря. Измерения проводят с учетом широты местности и температуры воздуха. Такие высотомеры особенно важны при топографической съемке местности и навигации летательных аппаратов.
Домашние барометры дают возможность самим следить за изменениями погоды. Резкие колебания атмосферного давления - верный признак приближающихся осадков, гроз или ураганов. Поэтому данные барометров учитывают и спасательные службы при подготовке к возможным ЧС.
Таким образом, с помощью барометров не только прогнозируют погоду, но и изучают климатические изменения, следят за безопасностью полетов в авиации, а также контролируют экологическую обстановку в городах и регионах.
