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1、实验二、气压观测 (一)目的与要求了解水银气压表和空盒气压表的构造原理， 掌握水银气压表的观测方法及本站气压的订正方法。(二)主要内容(1)观察各测压仪器的构造，了解其测压原理；(2)利用动槽式水银气压表观测气压及进行本站 气压订正。(三)仪器构造及原理气象台站常用水银气压表测定本站气压，野外观 测常使用空盒气压表。水银气压表空盒气压计1水银气压表水银气压表是用一根一端封闭的玻璃管，装满水银，开 口一端插入水银槽中，管内水银柱受重力作用而下降，当作 用在水银槽水银面上的大气压强与玻璃管内水银柱的压强相 平衡时，水银柱就稳定在某一高度上，这个高度就表示出当 时的气压。根据压强公式： p=ws=g
2、v/s=gh 式中：w为水银柱重量 v为水银柱体积 s为内管截面积为水银密度g为重力加速度h为水银柱高度在标准状态下(t=O，纬度45的海平面上) 与g为常 量，气压只是水银柱高度的函数，故可用水银柱高度h 表示气压的高低。动槽式水银气压表( 福丁式)这种仪器的主要 特点是有一个“固定 零点”，每次观测时 ，需将水银面调整到 这个零点上。构造可 分为内管、外套管、 水银槽与附属温度表 等几部分。动槽式水银气压表(福丁式)内管：是一根直径约8mm， 长约900mm的玻璃管。这根 玻璃管的顶端封闭，底端开 口，开口处的内径较小，经 过专门的方法洗涤干净并抽 成真空后，用十分纯净的水 银灌满。内管装
3、在气压表外 部的套管中，用数个软木圈 支住，开口的一端插在水银 槽里。 动槽式水银气压表(福丁式)外套管：是用黄铜制成。它的作用是保护与固定内管，同 时刻有标尺。套管的顶端有悬环 ，上半部前后都开有长方形窗孔 ，用来观测内管中水银柱的高低 ，转动调整螺旋能使游尺上下移 动，标尺和游尺是用来测定气压 整数和小数的。铜套管下部装有 一只附属温度表，其球部在内管 与套管之间，用来测定水银及铜 套管的温度。套管的下端与水银 槽相连接。动槽式水银气压表(福丁式)水银槽：分为上下两部分，中 间有一个玻璃圈，并用三根吊环螺 丝扣紧。通过玻璃圈可以看见槽内 水银面。槽的上部主要是一个皮囊,由很 软的羊皮制成，
4、其特性是能通气而 不漏水银。皮囊的一头牢固的紧扎 在玻璃内管上，另一端扎在上木杯 上，此木杯中间凸出成圆筒形，内 管即通过此木杯而深入槽内。用来 指示刻度零点的象牙针，就固定 在木杯的平面上，而其尖端向下。动槽式水银气压表(福丁式)水银槽：分为上下两部分，中 间有一个玻璃圈，并用三根吊环螺 丝扣紧。通过玻璃圈可以看见槽内 水银面。槽的下部有一个皮囊，呈圆袋状 ，袋口扎在下木杯的下部。此木杯 分成上下两截，以螺丝紧连着上下 。木杯均放在铜制槽座内，下皮囊 的外面有一铜套管，在铜套管底 盘中央有一用以调节下皮囊水银面 升降的调整螺丝，螺丝的顶部有一 光滑的小木托顶住下皮囊，以免皮 囊受磨损。2空盒
5、气压表 空盒气压表多用于野外观测，它由感应、传动放 大、指示三部分组成。大气压力作用在空盒上时，空盒 被压缩。当空盒弹力与大气压力相平衡时，空盒就保持一 定的形状。指针就指出相应的气压值。当大气压力增大时 ，空盒就进一步被压缩，带动连结杆右移，指示气压升高 。反之，当气压减小时，空盒就膨胀，带动连结杆左移， 指示气压降低。3气压计气压计是用来记录气压连续变化的仪器，在构造上分 为感应、传递放大和自记三部分。感应部分是由几个 空盒串联而成，原理与空盒气压表相同。传递放大部分由 两组杠杆组成。自记部分与温度计、湿度计相同。气压计 水平稳固地安置在室内水银气压表附近的台架或桌子上。(四)观测方法和步
6、骤1水银气压表的安置 水银气压表应垂直悬挂在气压室特制的三角保 护箱内，保护箱应固定安装在墙上或柱子上。 气压表的悬挂高度以观测员便于读数为准。 气压室内光线要充足，温度变化应很小，并尽 量避免阳光的直接照射。 室内应保持空气流通，但应避免直接通风。(四)观测方法和步骤 2动槽式水银气压表的观测步骤(1)观测附属温度，精确到01，并经附温表的 器差订正。(2)调整水银槽内水银面，使之与象牙针恰恰相 接。调整时，动作要轻且慢。(3)调整游尺，使其稍高于水银柱顶，然后再慢慢 下降，直到游尺环的下缘与水银柱凸面顶点相切。此 时，在游尺下缘即可读出整数，从游尺上找出一根与 标尺上某一刻度相吻合的刻度线
7、，则游尺上这根刻度 线的数字就是小数读数。(4)读数并记录后，旋转底部螺旋，降低水银面 ，使其离开象牙针。3.本站气压订正水银气压表的读数，只表示观测所得的水 银柱高度。由于仪器差的存在和气压表并不总 是在标准条件下使用，即使气压相同，也会因 温度和重力加速度的不同，水银柱高度不一样 。因此，水银气压表读数须顺序经过仪器差、 温度差、重力差三步订正才是本站气压。(1)仪器差订正(C1) 从该气压表的检定证中查取仪器差订正值 ，然后与气压读数相加，其代数和即为经器差 订正后的气压值。(2)温度差订正(Ct) 当温度变化时，水银和测量水银柱高度 的黄铜标尺也随之发生热胀冷缩的变化， 因水银和黄铜的
8、热膨胀系数不同(水银线胀系 数a=0.0001818，黄铜的线胀系数 r=0.0000184)，这就引起了示度的改变。 这种纯由温度的变化而引起的气压读数的 改变值，称为水银气压表的温度差。 (2)温度差订正(Ct) 当附温在零上时，Ct为负，因为水银膨胀 较铜尺膨胀得大，这样，依水银柱高度来 测气压时，就会比实际偏高，因而要减去 ，即订正时需减去水银多伸长的部分； 反之附温在零下时，Ct为正，即订正时需 加回水银多收缩了的部分。 为使用方便，编制成气象常用表第2号第1表 。每次直接利用经器差订正后的气压值及附 属温度值，直接查取温度差订正值。查表方法是： 从横行查取气压值(mm或hPa)，表
9、上气压数值 在814mm以下时，每隔2mm或hPa一行。820mm以 上时每隔10mm或hPa一行，查时采用靠近法(因 订正值相差很小)，若气压正好在两个气压中间 应取气压偏大的二行的温度差。 再用第一纵行找出附温的整数，由附温与气压 相交处查出温度差订正值。若附温有小数，则 从表的下部小数部分查出相应的订正值，加在 整数的订正值上。例1 经器差订正后的气压为1013.5 hPa，附温 为13.3。 从气象常用表第2号第1表取气压1013.5hPa的 一行，附温取13一行，在相交处查得2.14， 再查小数表0.3得0.05，则温度差订正值 Ct=2.14 + 0.05 = 2.19。 因t0，
10、故订正值为负值，Ct = -2.19。于是 经温度差订正后的气压值为：1013.5 - 2.19 = 1011.31 hpa。(3)重力差(Cg)订正 水银气压表是以纬度45海平面上的重力为标 准的，凡纬度不在45，海拔不在海平面上的 气压表，由于重力的改变，使水银气压表的水 银柱高度也要改变。这种因重力不同，而造成 的水银柱高度与标准重力情况下的水银柱高度 差值，称为重力差。为此，凡纬度不在45， 海拔高度不在海平面上的台站，均需将经器差 、温度差订正后的水银柱高度进行重力差订正 。重力差订正分纬度重力差与高度重力差 两种。(3)重力差(Cg)订正 1)纬度重力差订正(C)：纬度重力差是由于
11、不在 纬度45的地方，与纬度45处所要重力不同而引起 的水银柱示度差值。 地球是一个椭球体，使各纬度地面距地心的距离随 着纬度的增高而减小，因此地心引力随纬度的增高而 增大，则重力随着纬度的增高而增大。 由于取45为标准，纬度小于45的地区所受的 重力比纬度45处为小，当实际气压相同时需要有较 长的一段水银柱与外界大气压相平衡，与纬度45处 比较，则读数偏高，故应减去因重力小而多出的一 段水银柱，即C为负。 反之，纬度高于45的地区所受的重力大，相似气 压情况下，水银柱就偏低，故C为正。 纬度重力差C可以直接从气象常用表第3号 第1表查出。 查表方法是：用经器差、温度差订正后的气 压值与台站纬
12、度查表。表上气压每隔5mm一行 ，查时采用靠近法。纬度每隔30一行，查表 时须进行内插。例2 经器差、温度差订正后的气压值为1011.31 hPa，=36020，求Ci将hPa化为mm(查气象常用表第2号第3表)， 1hpa34mm 1011.31hPa=758.55mm； ii气压查760这一行；iii纬度进行线性内插：3600为0.623630为0.5930 ：20 = -0.03：xx=-0.03 * 20/30 = -0.02故3620处的纬度重力差为：0.62 - 0.02 = 0.60 ； iv因为45，故C= -0.60；2)高度重力差订正(Ch)： 因地心引力与物体离地心距离的
13、平方成反 比，物体的高度升高，地心引力就减小。 当气压相同时，以海平面为标准，高于海 平面的地方，则水银柱长度比海平面处的 长，气压示度就会偏高，订正值Ch为负； 反之，低于海平面的地方，Ch为正。 这种误差订正即为高度重力差订正。2)高度重力差订正(Ch)： 高度重力差可以从气象常用表第3号第2表直 接查取。 方法是：用经器差、温度差订正后的气压 与水银槽海拔高度查表。表中气压每隔20mm一 行，海拔高度每隔50m行。因订正值变化很 小，故均采用靠近法。例3 经器差、温度差订正后的气压值为 755.66mm，气压表的海拔高度为125.Om，求Ch 。 气压查760mm一行，高度查150m，相
14、交处得 0.02，因为高于海平面，所以Ch = -0.02。 重力差包括纬度重力差与高度重力差两者 之和(Cg=C+Ch)。在气压订正过程时一律取 两位小数，最后本站气压只要求精确到一位 小数，并把mm换成hPa。 本站气压查算举例：本站纬度3612， 高度170m，气压读数 ，器差-0.1mm， 附温 ，求本站气压。气压订正的经验公式l温度差（Ct）订正： Ct = -(Bt 0.0001634t)/(1+0.0001818t) Bt仪器差订正后的气压值 t 温度l重力差（Cg）订正u纬度重力差（C）订正 C = - 0.00265 B cos2 B仪器差和温度差订正后的气压值 纬度u高度重力差（Ch）订正 Ch = - 0.000000196 Bh h Bh仪器差和温度差订正后的气压值 h 高度uCg = C + Ch（五)实验作业进行本站气压订正。附温() 纬度 海拔高度(m) 气压读数 器差3612 176.0
