«Трактат о метеорологических приборах: научные принципы, методы конструирования и практическое применение»

ТРАКТАТ

О

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ.

LONDON:

PRINTED BY WILLIAMS AND STRAHAN,

7 LAWRENCE LANE, CHEAPSIDE, E.C.

ТРАКТАТ

О

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ:

С ПОЯСНЕНИЕМ

ИХ НАУЧНЫХ ПРИНЦИПОВ,

МЕТОДОВ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ.

АВТОРЫ:

НЕГРЕТТИ И ЗАМБРА,

изготовители метеорологических приборов для Королевы, Королевской обсерватории в Гринвиче, Британского метеорологического общества, британского и иностранных правительств и т. д. и т. д. и т. д.

ЛОНДОН: ОПУБЛИКОВАНО И ПРОДАЕТСЯ В МАГАЗИНАХ НЕГРЕТТИ И ЗАМБРА: Хаттон-Гарден, 1, E.C., Корнхилл, 59, E.C., Риджент-стрит, 122, W. И Флит-стрит, 153, E.C.

1864.

Цена пять шиллингов.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Национальное использование метеорологии для предупреждения о штормах и все более широкое применение приборов в качестве индикаторов погоды делают знание их устройства, принципов и практического использования необходимым для каждого образованного человека. Будучи убежденными в том, что мы восполняем существующий пробел и вносим существенный вклад в дело метеорологической науки, предоставляя простое описание различных используемых ныне приборов, мы постарались в настоящем томе свести воедино информацию, которая обычно требуется относительно приборов, применяемых в метеорологии; описание многих из них можно было найти только в сложных научных трудах, где они затрагивались лишь вкратце. Поскольку каждый используемый ныне метеорологический прибор описан здесь подробно, с надлежащими указаниями по эксплуатации, непосвященные смогут выбрать те из них, которые кажутся им наиболее подходящими для их нужд. Мы не стали утруждать читателя описанием старых или устаревших приборов; с другой стороны, мы не хотели обходить вниманием те, которые, хотя и не имеют большого практического значения, все же заслуживают внимания, будучи новыми или оригинальными, либо же, не являясь строго научными, пользуются большим спросом в качестве простых погодных барометров и предметов торговли.

Поэтому мы надеемся, что этот труд (пусть и несовершенный), учитывая важность темы, будет принят как широким кругом читателей, так и теми, для чьих нужд он был подготовлен.

Быстрый прогресс в деле внедрения новых приборов признанного превосходства сделал публикацию некоторого описания абсолютно необходимой. Отчет жюри по классу XIII Международной выставки 1862 года, посвященный метеорологическим приборам, полностью подтверждает наше утверждение, как видно из следующей выдержки:

«Прогресс в английском отделе был очень велик — в барометрах, термометрах, анемометрах и во всех классах приборов. По окончании выставки 1851 года среди большинства производителей, по-видимому, возникло общее стремление уделять самое пристальное внимание всем элементам, необходимым для философских приборов, не только в их старых формах, но и с целью получения других, более совершенных форм. Это желание никогда не угасало; и нельзя дать лучшего представления о продолжающейся активности в этих отношениях, чем количество патентов, взятых на усовершенствования метеорологических приборов в период между недавней и предыдущей выставками, которое составляет не менее сорока двух». * * * «В дополнение к многочисленным усовершенствованиям, запатентованным господами Негретти и Замбра, существует еще одно, имеющее большое значение, которое они не запатентовали, а именно: эмалирование трубок термометров, что позволило производителям использовать более тонкие нити ртути при изготовлении всех термометров; ибо контраст между непрозрачной ртутью и эмалированной задней частью трубок настолько велик, что самый тонкий канал или нить ртути, которые одно время нельзя было увидеть без величайшего труда, теперь видны легко; и во всех британских и иностранных отделах производители воспользовались этим изобретением, трубки всех приборов изготавливаются с эмалированными задними стенками. Следует надеяться, что недавняя выставка даст новый стимул к стремлению к совершенствованию и что прежние темпы прогресса будут продолжены».

Исполнение желания международного жюри, выраженного в последней части приведенной выше выдержки, будет постоянной заботой

НЕГРЕТТИ И ЗАМБРА.

1 января 1864 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

CHAPTER I. Instruments for Ascertaining the Atmospheric Pressure. SECTION 1.Principle of the Barometer. 2.Construction of Barometers. 3.Fortin’s Barometer Cistern. 4.Standard Barometer. 5.Correction due to Capillarity. 6. " " Temperature. 7. " " Height. 8.The Barometer Vernier. 9.Self-compensating Standard Barometer. 10.Barometer with Electrical Adjustment. 11.Pediment Barometers. 12.The Words on the Scale. 13.Correction due to Capacity of Cistern. 14.Public Barometers. 15.Fishery or Sea-Coast Barometers. 16.Admiral FitzRoy’s Words for the Scale. 17.Instructions for Sea-coast Barometer. 18.French Sea-coast Barometer. 19.Common Marine Barometer. 20.The Kew Marine Barometer. 21.Method of verifying Barometers. 22.FitzRoy’s Marine Barometer. 23.Words for its Scale. 24.Trials of this Barometer under Gun-fire. 25.Negretti and Zambra’s Farmer’s Barometer andDomestic Weather-Glass. 26.Rules for Foretelling the Weather. 27.Causes which may bring about a Fall or a Rise in the Barometer. 28.Use of the Barometer in the Management of Mines. 29.Use of the Barometer in estimating the Height of Tides. CHAPTER II. Syphon Tube Barometers. 30.Principle of. 31.Dial, or Wheel, Barometers. 32.Standard Syphon Barometer. CHAPTER III. Barographs, or Self-Registering Barometers. 33.Milne’s Self-Registering Barometer. 34.Modification of Milne’s Barometer. 35.King’s Self-Registering Barometer. 36.Syphon, with Photographic Registration. CHAPTER IV. Mountain Barometers. 37.Gay Lussac’s Mountain Barometer. 38.Fortin’s Mountain Barometer. 39.Newman’s Mountain Barometer. 40.Negretti and Zambra’s Patent Mountain and other Barometers. 41.Short Tube Barometer. 42.Method of Calculating Heights by the Barometer; Tables and Examples. CHAPTER V. Secondary Barometers. 43.Desirability of Magnifying the Barometer Range. 44.Howson’s Long-Range Barometer. 45.McNeil’s Long-Range Barometer. 46.The Water-glass Barometer. 47.Sympiesometers. 48.Aneroids. 49.Small Size Aneroids. 50.Watch Aneroid. 51.Measurement of Heights by the Aneroid; Example. 52.Metallic Barometer. CHAPTER VI. Instruments for Ascertaining Temperature. 53.Temperature. 54.Thermometric Substances. 55.Description of the Thermometer. 56.Standard Thermometer. 57.Method of ascertaining the exact Boiling Temperature; Tables, &c. 58.Displacement of the Freezing Point. 59.The Scale. 60.The method of testing Thermometers. 61.Porcelain Scale-Plates. 62.Enamelled Tubes. 63.Thermometers of Extreme Sensitiveness. 64.Varieties of Thermometers. 65.Superheated Steam Thermometer. 66.Thermometer for Sugar Boiling. 67.Earth Thermometer. 68.Marine Thermometer. CHAPTER VII. Self-registering Thermometers. 69.Importance of. 70.Rutherford’s Maximum Thermometer. 71.Phillips’s ditto ditto. 72.Negretti and Zambra’s Patent Maximum Thermometer. 73.Rutherford’s Alcohol Minimum Thermometer. 74.Horticultural Minimum Thermometer. 75.Baudin’s Alcohol Minimum Thermometer. 76.Mercurial Minima Thermometers desirable. 77.Negretti and Zambra’s Patent Mercurial Minimum Thermometer. 78.Negretti and Zambra’s Second Patent Mercurial Minimum Thermometer. 79.Casella’s Patent Mercurial Minimum Thermometer. 80.Day and Night Thermometer. 81.Sixe’s Self-registering Thermometer. CHAPTER VIII. Radiation Thermometers. 82.Solar and Terrestrial Radiation considered. 83.Solar Radiation Thermometer. 84.Vacuum Solar Radiation Thermometer. 85.Terrestrial Radiation Thermometer. 86.Æthrioscope. 87.Pyrheliometer. 88.Actinometer. CHAPTER IX. Deep-Sea Thermometers. 89.On Sixe’s Principle. 90.Johnson’s Metallic Thermometer. CHAPTER X. Boiling-Point Thermometers. 91.Ebullition. 92.Relation between Boiling-Point and Elevation. 93.Hypsometric Apparatus. 94.Precautions to ensure Correct Graduation. 95.Method of Calculating Heights from Observations with the Mountain Thermometer; Example. 96.Thermometers for Engineers. CHAPTER XI. Instruments for Ascertaining the Humidity of the Air. 97.Hygrometric Substances. 98.Saussure’s Hygrometer. 99.Dew-Point. 100.Drosometer. 101.Humidity. 102.Leslie’s Hygrometer. 103.Daniel’s Hygrometer. 104.Regnault’s Condenser Hygrometer. 105.Temperature of Evaporation. 106.Mason’s Hygrometer. 107.Self-registering Hygrometer. 108.Causes of Dew. 109.Plan of Exposing Thermometers. CHAPTER XII. Instruments used for Measuring the Rainfall. 110.Howard’s Rain-Gauge. 111.Glaisher’s Rain-Gauge. 112.Rain-Gauge with Float. 113.Rain-Gauge with Side Tube. 114.FitzRoy’s Rain-Gauge. 115.Self-Registering Rain-Gauge. 116.The principle of Measurement. 117.Position for Rain-gauge, &c. 118.Cause of Rain. 119.Laws of Rainfall. 120.Utility of Statistics of Rainfall. 121.New Form of Rain-gauge. CHAPTER XIII. Apparatus employed for Registering the Direction, Pressure, and Velocity of the Wind. 122.The Vane. 123.Lind’s Wind-Gauge. 124.Harris’s Wind-Gauge. 125.Robinson’s Anemometer. 126.Whewell’s Anemometer. 127.Osler’s Anemometer and Pluviometer. 128.Beckley’s Anemometer. 129.Self-Registering Wind-Gauge. 130.Anemometric Observations. CHAPTER XIV. Instruments for Investigating Atmospheric Electricity. 131.Atmospheric Electroscope. 132.Volta’s Electrometer. 133.Peltier’s Electrometer. 134.Bohnenberger’s Electroscope. 135.Thomson’s Electrometer. 136.Fundamental Facts. 137.Lightning Conductors. 138.Precautions against Lightning. CHAPTER XV. Ozone and its Indicators. 139.Nature of Ozone. 140.Schonbein’s Ozonometer. 141.Moffat’s Ozonometer. 142.Clark’s Ozone Cage. 143.Distribution and Effects of Ozone. 144.Lancaster’s Registering Ozonometer. CHAPTER XVI. Miscellaneous Instruments. 145.Chemical Weather Glass. 146.Leslie’s Differential Thermometer. 147.Romford’s Differential Thermometer. 148.Glaisher’s Thermometer Stand. 149.Thermometer Screen, for use at Sea. 150.Anemoscope. 151.Evaporating Dish, or Gauge. 152.Admidometer. 153.Cloud Reflector. 154.Sunshine Recorder. 155.Set of Portable Instruments. 156.Implements. 157.Hydrometer. 158.Newman’s Self-Registering Tide-Gauge.

ТАБЛИЦЫ.

PAGE Table of Corrections, for Capillary Depression of the Mercury in Boiled and in Unboiled Barometer-Tubes6 Tables for Deducing Heights by means of the Barometer:— No. 1. Approximate Height due to Barometric Pressure42 No. 2. Correction for Mean Temperature of Air44 No. 3. Correction due to Latitude44 No. 4. Correction due to Approximate Elevation45 Tables for Determining the Temperature of the Vapour of Boiling Water at any Place:— No. 5. Factor due to Latitude62 No. 6. Temperature and Tension62 Table of Temperature of the Soil69 Table of Difference of Elevation corresponding to a fall of 1° in the Boiling-point of Water98 Table showing Proportion of Salt for various Boiling Temperatures of Sea-Water100 Table for finding the Degree of Humidity from Observations with Mason’s Hygrometer108 Table showing Amount and Duration of Rain at London, in 1862112 Table of Average British Rainfall in Westerly, Central, and Easterly districts114 Table showing Force of Wind, for use with Lind’s Wind-Gauge118 Tables for Correcting Observations made with— Brass Hydrometers142 Glass Hydrometers143

ДОПОЛНЕНИЯ.

PAGE 1.Rule for converting Millimetres into Inches, et vice versa146 2.Old French Lineal Measure, with English Equivalents146 3.Rule for finding Diameter of Bore of Barometer Tube146 4.Wind Scales147 5.Letters to denote the State of the Weather147 6.Table of Expansion of Bodies148 7.Table of Specific Gravity of Bodies148 8.Important Temperatures148 9.Table of Meteorological Elements, forming Exponents of the Climate of London149 10.List of Works on Meteorology151

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.

В занятиях и исследованиях в области метеорологии, которая по сути является наукой наблюдения и эксперимента, требуются приборы для определения: 1. давления атмосферы в любое время или в любом месте; 2. температуры воздуха; 3. поглощения и излучения солнечного тепла поверхностью земли; 4. влажности воздуха; 5. количества и продолжительности осадков; 6. направления, горизонтального давления и скорости ветра; 7. электрического состояния атмосферы, а также распространенности и активности озона.

ГЛАВА I.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.

Fig. 1.

1. Принцип барометра. — Первый прибор, который дал точное измерение давления атмосферы, был изобретен Торричелли в 1643 году. Он устроен следующим образом: стеклянная трубка CD (рис. 1), длиной около 34 дюймов и диаметром канала от двух до четырех десятых дюйма, с одним закрытым концом, наполняется ртутью. В чашку B также наливается некоторое количество ртути. Затем, плотно закрыв пальцем открытый конец C, переверните трубку вертикально над чашкой и уберите палец, когда конец трубки погрузится в ртуть. Ртуть в трубке частично выливается, но столбик AB высотой около 30 дюймов остается поддерживаемым. Этот столбик представляет собой вес ртути, давление которой на поверхность ртути в чашке точно эквивалентно соответствующему давлению атмосферы, которое оказывалось бы на ее месте, если бы трубку убрали. По мере изменения атмосферного давления длина этого ртутного столбика также меняется. Его высота отнюдь не постоянна; на самом деле, он очень редко остается неподвижным, а постоянно поднимается или опускается на определенную величину в трубке на уровне моря, вблизи которого, как предполагается, проводится вышеуказанный эксперимент. Таким образом, это прибор, с помощью которого можно показать и измерить колебания, происходящие в давлении атмосферы, возникающие из-за изменений ее веса и упругости. Он получил название «барометр», или «измеритель тяжести» — слово, конечно, не очень удачно выражающее полезность изобретения. Если канал барометрической трубки однороден по всей длине и имеет площадь сечения, равную квадратному дюйму, то очевидно, что длина столбика, поддерживаемого давлением воздуха, выражает количество кубических дюймов ртути, из которых он состоит. Вес этой ртути, следовательно, представляет собой статическое давление атмосферы на квадратный дюйм поверхности. В Англии среднегодовая высота барометрического столбика, приведенная к уровню моря и температуре 32° по Фаренгейту, составляет около 29,95 дюйма. Установлено, что кубический дюйм ртути при этой температуре весит 0,48967 фунта эвердьюпойс. Следовательно, 29,95 × 0,48967 = 14,67 фунта — это среднее значение давления атмосферы на каждый квадратный дюйм поверхности вблизи уровня моря, примерно на широте 50 градусов. Ближе к экватору это среднее давление несколько выше; ближе к полюсам — несколько ниже. Для обычных практических расчетов принимается, что оно составляет 15 фунтов на квадратный дюйм. Когда стало очевидно, что движения барометрического столбика дают указания на вероятные грядущие изменения погоды, была предпринята попытка вывести из зарегистрированных наблюдений барометрическую высоту, соответствующую наиболее заметным характеристикам погоды. Было обнаружено, что для хорошей сухой погоды ртуть в барометре на уровне моря обычно стоит выше 30 дюймов; переменная погода случалась, когда она колебалась от 30 до 29 дюймов, а когда наступала дождливая или штормовая погода, она была еще ниже. Отсюда возникла практика помещать на шкалах барометров слова, указывающие на погоду, которая, вероятно, будет сопровождать или последует за движениями ртути; откуда приборы, несущие их, получили название «погодных стекол».

2. Конструкция барометров. — Чтобы прибор был портативным, он должен быть стационарным и закрепленным на опоре; кроме того, чтобы сделать его научно или даже практически полезным, при его изготовлении требуется соблюдение многих мер предосторожности. Следующие замечания относятся к конструкции всех барометров: ртуть используется повсеместно, поскольку она является самой тяжелой из жидкостей и поэтому измеряет атмосферное давление самым коротким столбиком. Были сконструированы водяные барометры, и они должны быть длиной не менее 34 футов. Можно было бы использовать масло или другие жидкости. Однако ртуть имеет и другие преимущества: она обладает слабой летучестью и, если чиста, не прилипает к стеклу. Окисленная или иным образом загрязненная ртуть может прилипать к стеклу; более того, такая ртуть не будет иметь плотности чистого металла, и поэтому барометрический столбик будет либо больше, либо меньше, чем должен быть. Ртуть, поступающая в продажу, обычно содержит свинец; иногда следы железа и серы. Поэтому производителю необходимо очищать ртуть; это делается путем промывания ее разбавленной уксусной или серной кислотой, которая растворяет примеси. Нет лучшего способа проверить, чиста ли ртуть, чем наполнение ею тонкой трубки термометра; если при откачивании воздуха из этого термометра ртуть будет свободно перемещаться вверх и вниз по каналу, диаметр которого, вероятно, составляет одну тысячную дюйма, то ртуть, из которой был сделан этот термометр, окажется пригодной для любых целей, и ею можно наполнить и прокипятить трубку диаметром не только в один дюйм, но даже в два дюйма. Во всех барометрах необходимо, чтобы пространство над ртутным столбиком было полностью свободно от воздуха и водяного пара, поскольку эти газы в силу своей упругости будут давить на столбик. Чтобы исключить их, ртуть вводят и кипятят в трубке над огнем древесного угля, поддерживаемым для этой цели. Таким образом, воздух и пар, которые прилипают к стеклу, расширяются и улетучиваются. Можно определить, был ли барометр должным образом «прокипячен», как это называется, просто наклонив трубку и позволив ртути удариться о верхнюю часть. Если кипячение было выполнено хорошо, ртуть издаст чистый металлический звук; если нет — глухой, плоский звук, указывающий на присутствие воздуха.

Когда ртуть в трубке барометра поднимается или опускается, уровень ртути в чашке, или резервуаре, как его обычно называют, опускается или поднимается на пропорциональную величину, которая зависит от относительных площадей внутренней части трубки и резервуара. Необходимо учитывать это при определении точной высоты столбика. Если к трубке приложена фиксированная шкала, правильную высоту можно получить, применив поправку на емкость. Установлено, что определенная высота ртути точно измеряется шкалой и должна быть отмечена на приборе как «нейтральная точка». Выше этой точки измеренные высоты все меньше, а ниже — все больше, чем они должны быть. Отношение между внутренними диаметрами трубки и резервуара (которое также должно быть указано на приборе, например, как емк. 1/50) предоставляет данные для нахождения поправки, которую необходимо применить. Эта поправка устраняется путем такой конструкции резервуара, которая позволяет регулировать поверхность ртути в нем до начала фиксированной шкалы, как в конструкции Фортена или Негретти. Она также не требуется в барометрах, сконструированных по методу, который сейчас называют «методом Кью». Все это будет подробно описано в соответствующем месте. Трубка, будучи прикрепленной к резервуару, может иметь подвижную шкалу. Но такое устройство требует величайшей осторожности и навыков при наблюдении и редко встречается, за исключением первоклассных обсерваторий.

Larger Image

Fig. 2.

3. Барометр Фортена. — План конструкции барометрического резервуара Фортена показан на рис. 2. Резервуар образован стеклянным цилиндром, который позволяет видеть уровень ртути внутри. Дно цилиндра сделано из овечьей кожи или кожи, как мешок, чтобы его можно было поднимать или опускать с помощью винта DB, работающего снизу. Этот винт перемещается через дно латунного цилиндра CC, который закреплен снаружи и защищает стеклянный цилиндр, содержащий ртуть. В верхней части внутри резервуара закреплен небольшой кусочек слоновой кости A, острие которого точно совпадает с нулем шкалы. Этот винт и подвижное дно резервуара также служат для того, чтобы сделать барометр портативным, удерживая ртуть в трубке и предотвращая ее попадание в резервуар, который таким образом сделан слишком маленьким, чтобы вместить ее.

Fig. 3.

4. СТАНДАРТНЫЙ БАРОМЕТР.

На рис. 3 представлен стандартный барометр по принципу Фортена. Барометрическая трубка заключена и защищена латунной трубкой, проходящей по всей ее длине; верхняя часть латунной трубки имеет два продольных отверстия, расположенных друг против друга; на одной стороне переднего отверстия находится барометрическая шкала английских дюймов, разделенная так, чтобы показывать с помощью верньера 1/500 дюйма; на противоположной стороне иногда разделена шкала французских миллиметров, также считываемая с помощью верньера до 1/10 миллиметра (см. указания по чтению верньера, стр. 7). К раме прикреплен термометр C, разделенный на градусы, которые можно считывать до десятых долей; он необходим для определения температуры прибора, чтобы внести поправку в наблюдаемую высоту барометра.

В том виде, в каком он получен наблюдателем, барометр будет состоять из двух частей, упакованных отдельно для безопасности при перевозке: 1-я — барометрическая трубка и резервуар, наполненные ртутью, латунная трубка с разделенной шкалой и термометром; и 2-я — доска из красного дерева с кронштейном сверху и латунным кольцом с тремя регулировочными винтами снизу.

Указания по установке барометра. — При выборе места для барометра следует позаботиться о том, чтобы поместить его так, чтобы солнце не могло светить на него и чтобы он не подвергался прямому воздействию тепла от огня. Резервуар должен находиться на высоте от двух до трех футов над землей, что обеспечит удобную для большинства людей высоту для наблюдения. Стандартный барометр следует сравнить со стандартным обсерваторным прибором признанной точности, чтобы определить его индексную ошибку; которая, поскольку такие приборы градуируются микрометрическими аппаратами большой точности, будет постоянной для всех частей шкалы. Он должен иметь возможность поворачиваться на своей оси движением руки, чтобы никогда не возникало трудностей с получением хорошего освещения для наблюдения. Определившись с положением, в котором нужно разместить прибор, закрепите доску из красного дерева как можно более вертикально и убедитесь, что барометр исправен и свободен от воздуха следующим образом: поверните винт в нижней части резервуара на несколько оборотов, чтобы ртуть в трубке, если ее держать вертикально, могла опуститься на два или три дюйма от верха; затем слегка наклоните прибор из вертикального положения, и если ртуть при ударе о верхнюю часть издаст резкий щелчок, прибор исправен. Предполагая, что барометр находится в идеальном состоянии, как это почти наверняка и есть, его затем подвешивают на латунный кронштейн, пропуская резервуар через кольцо внизу, и дают ему принять вертикальное положение, после чего его прочно зажимают с помощью трех винтов с накатанной головкой.

Как снять прибор, когда он установлен в другом положении. — Если возникнет необходимость переместить барометр, сначала с помощью регулировочного винта загоните ртуть в верхнюю часть трубки, осторожно поворачивая его, когда он приближается к верху, и прекратите, как только почувствуете сопротивление; затем снимите с верхнего кронштейна или гнезда; поднимите прибор и переверните его, перенося нижним концом вверх.

Указания по проведению наблюдения. — Перед проведением наблюдения ртуть в резервуаре необходимо поднять или опустить с помощью винта с накатанной головкой F, пока острие из слоновой кости E и его отраженное изображение в ртути D не окажутся в соприкосновении; затем верньер перемещается с помощью головки с накаткой, пока его нижний край не перекроет свет от верхней части ртутного столбика; затем считывание производится с помощью шкалы на лимбе и верньера. Верньер должен быть сделан так, чтобы отсчет шел вверх во всех барометрах, если нет специальной цели, так как это устройство допускает наиболее точную установку. При наблюдении глаз должен быть расположен на прямой линии с передним и задним краями нижнего конца верньера; и эта линия должна образовывать касательную к вершине ртутного столбика. Полезен небольшой отражатель, помещенный за верньером и движущийся вместе с ним, чтобы помочь направить свет через заднюю щель латунной рамы на стеклянную трубку; зрение наблюдателя может быть дополнительно облегчено с помощью лупы. Цель в этих стандартных барометрах — получить точное показание, что можно сделать только при условии, что глаз, передняя часть нулевого края верньера, верх ртутного столбика и задняя часть верньера находятся в одной горизонтальной плоскости.

Однородность калибра. — Диаметр той части трубки, через которую будут происходить колебания ртути, очень тщательно проверяется для обеспечения однородности калибра, и используются только те трубки, которые максимально близки по диаметру по всей длине. Размер канала должен быть отмечен на раме барометра в десятых и сотых долях дюйма. К показаниям должна быть применена поправка на капиллярное действие, зависящая от размера трубки.

5. Поправка на капиллярность. — Когда открытая трубка с малым каналом погружается в ртуть, жидкость не поднимется до того же уровня внутри, что и снаружи. Следовательно, эффект капиллярного действия заключается в понижении ртутного столбика; и тем сильнее, чем меньше трубка. Следующая таблица дает поправку для трубок обычного использования:

Diameter of

tube. Depression, in

boiled tubes. Depression, in

unboiled tubes. INCH. INCH. INCH. 0·60 0·002 0·004 0·55 0·003 0·005 0·50 0·003 0·007 0·45 0·005 0·010 0·40 0·007 0·015 0·35 0·010 0·021 0·15 0·044 0·029 0·10 0·070 0·041 0·30 0·014 0·058 0·25 0·020 0·086 0·20 0·029 0·140 Эта поправка всегда прибавляется к наблюдаемому показанию барометра.

6. Поправка на температуру. — Во всех видах ртутных барометров необходимо уделять внимание температуре ртути. Поскольку этот металл сильно расширяется и сжимается при изменениях температуры, его плотность соответственно меняется, и, как следствие, высота барометрического столбика также меняется. Чтобы определить температуру ртути, термометр помещается рядом с трубкой, а иногда его делают так, чтобы он погружался в ртуть в резервуаре. Точка замерзания воды, 32°F, — это температура, к которой должны быть приведены все показания барометров, чтобы сделать их сравнимыми. Приведение может быть осуществлено путем расчета, но практический метод заключается в использовании таблиц для этой цели; и за этими таблицами мы отсылаем читателя к работам, упомянутым в конце этой книги.

7. Поправка на высоту над уровнем полуприлива. — Далее, чтобы барометрические наблюдения в целом могли проводиться в схожих обстоятельствах, показания, скорректированные на емкость, капиллярность и температуру, должны быть приведены к тому, какими они были бы на уровне моря, путем добавления поправки, соответствующей высоте над средним уровнем моря, или уровнем полуприлива. Для практических целей сравнения с барометрическим давлением в других местах прибавляйте одну десятую дюйма к показанию на каждые сто футов высоты над уровнем моря. Для научной точности этого будет недостаточно, но поправку необходимо получить с помощью формулы Шакбурга или вычисленных на ее основе таблиц.

Fig. 4.

Fig. 5.

8. Верньер барометра. — Верньер, бесценное приспособление для измерения малых пространств, был изобретен Пьером Вернье около 1630 года. Шкала барометра разделена на дюймы и десятые доли. Верньер позволяет нам точно подразделять десятые доли на сотые, а в первоклассных приборах — даже на тысячные доли дюйма. Он состоит из короткой шкалы, которая перемещается вдоль градуированной фиксированной шкалы с помощью скользящего движения, или, предпочтительно, с помощью реечно-шестереночного механизма, при этом верньер закреплен на рейке, которая приводится в движение поворотом головки с накаткой шестерни. Принцип верньера, к какой бы инструментальной шкале он ни применялся, заключается в том, что деления подвижной шкалы относятся к делениям на равной длине фиксированной шкалы в пропорции двух чисел, которые отличаются друг от друга на единицу.

Шкалы стандартных барометров обычно делятся на полдесятых, или 0,05 дюйма, как представлено на рис. 5 буквой AB. Верньер CD сделан равным по длине двадцати четырем таким делениям и разделен на двадцать пять равных частей; следовательно, один промежуток на шкале больше одного на верньере на двадцать пятую часть от 0,05, что составляет 0,002 дюйма, так что такой верньер показывает разницу в 0,002 дюйма. Поскольку верньер на рисунке считывается вверх, нижний край D будет обозначать верх барометрического столбика; и это ноль шкалы верньера. На рис. 4, где ноль находится точно на линии 29 дюймов и пять десятых фиксированной шкалы, показание барометра составило бы 29,500 дюйма. Видно, что линия верньера «a» не доходит до деления шкалы, как мы объяснили, на 0,002 дюйма; «b» — на 0,004; «c» — на 0,006; «d» — на 0,008; а следующая линия — на одну сотую. Если затем переместить верньер так, чтобы «a» совпало с «z» на шкале, он переместится на 0,002 дюйма; и если 1 на верньере переместится на линию с «y» на шкале, измеренное пространство составит 0,010. Следовательно, цифры 1, 2, 3, 4, 5 на верньере измеряют сотые доли, а промежуточные линии — даже тысячные доли дюйма. На рис. 5 ноль верньера находится между 29,65 и 29,70 на шкале. Проводя взглядом вверх по верньеру и шкале, замечаем, что вторая линия над 3 лежит ровно на линии шкалы. Это дает 0,03 и 0,004, которые нужно добавить к 29,65, так что фактическое показание составляет 29,684 дюйма. Может случиться так, что ни одна линия на верньере точно не лежит на одной прямой линии с линией на шкале; в таком случае возникнет сомнение при выборе одной из двух одинаково совпадающих, и следует взять промежуточную тысячную долю дюйма.

Для обычных целей барометра как «погодного стекла» такое мелкое измерение не требуется. Поэтому в бытовых и морских барометрах шкалу нужно делить только на десятые доли, а верньер конструировать для измерения сотых долей дюйма. Это делается путем изготовления верньера длиной 9 или 11/10 дюйма и деления его на десять равных частей. Линии над нулевой линией затем нумеруются от 1 до 10; иногда нумеруются только чередующиеся деления, промежуточные числа выводятся очень легко. Следовательно, если первая линия верньера совпадает с одной на шкале, следующая должна быть на одну десятую от десятой, или 0,01 дюйма, от совпадения со следующей линией шкалы; следующая линия верньера должна быть на 0,02 в стороне, и так далее. Следовательно, когда верньер установлен на ртутный столбик, разница, показанная верньером от десятой доли на шкале, — это сотые доли, которые нужно добавить к дюймам и десятым долям шкалы.

Немного практики приучит человека быстро устанавливать и считывать любой барометр; это важный вопрос там, где требуется точность, так как тепло тела или руки очень быстро передается прибору и может в некоторой степени исказить наблюдение.

Fig. 6.

9. САМОКОМПЕНСИРУЮЩИЙСЯ СТАНДАРТНЫЙ БАРОМЕТР.

Этот барометр был предложен господам Негретти и Замбра Вентвортом Эрком, эсквайром. Он состоит из обычного барометра; но к верньеру прикреплена двойная рейка, работающая с одной шестерней, так что при установке или регулировке верньера в одном положении вторая рейка движется в прямо противоположном направлении, неся с собой пробку или плунжер размером точно с внутренний диаметр трубки, погруженной в резервуар, так что любое смещение, произошедшее в резервуаре из-за подъема или опускания ртути, точно компенсируется тем, что пробка в большей или меньшей степени погружается в ртуть, поэтому поправка на емкость не требуется.

Барометр, основанный на этом принципе, однако, не является новинкой, ибо в помещении Королевского общества можно увидеть очень старый прибор, считывающий показания примерно таким же образом.

Рис. 6 — это иллюстрация внешнего вида этого прибора. Резервуар сконструирован таким образом, что к поверхности ртути допускается максимальное количество света.

10. БАРОМЕТР С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ.

Этот барометр полезен людям, у которых может быть слабое зрение; и его можно считывать с большей точностью, чем обычные барометры, как видно из следующего описания: барометр состоит из вертикальной трубки, погруженной в резервуар, устроенный так, что с помощью винта ему можно придать движение вверх-вниз. В верхней части трубки герметично запаян кусок платиновой проволоки. Резервуар также имеет металлическое соединение, так что с помощью изолированных медных проводов (в задней части рамы) устанавливается цепь; другое соединение также существует с помощью металлического острия, погруженного в резервуар. Цепь, однако, может быть отключена от него с помощью переключателя, расположенного примерно на полпути вверх по раме; на одной стороне трубки расположена шкала дюймов; небольшой круговой верньер, разделенный на 100 частей, соединен с погружным острием и работает под прямым углом к этой шкале.

Чтобы привести прибор в действие для проведения наблюдения, небольшая батарея подключается с помощью двух небольших зажимных винтов в нижней части рамы. Переключатель поворачивается вверх, тем самым отключая погружное острие; затем резервуар завинчивается вверх, так что ртуть в трубке приводится в контакт с платиновой проволокой вверху; в тот момент, когда это достигается, магнитная стрелка, видимая на барометре, отклонится. Переключатель теперь поворачивается вниз; тем самым соединение с верхним проводом или платиной разрывается и устанавливается вместо этого только между погружным острием, несущим круговой верньер, и дном резервуара; острие теперь завинчивается с помощью головки с накаткой, пока стрелка снова не отклонится. Мы теперь можем быть уверены, что линия на круговом верньере, которая пересекает деление на шкале, — это точная высота барометра. Хотя приведенное здесь описание может показаться несколько длинным, сама операция выполняется быстрее, чем потребовалось бы при считывании показаний обычного прибора.

11. ПЕДИМЕНТНЫЕ БАРОМЕТРЫ.

Fig. 7. Fig. 8. Fig. 9. Fig. 10. Fig. 11.

Эти барометры, обычно для бытовых целей, проиллюстрированы на рис. 7–11. Они предназначены главным образом для «погодных стекол» и изготавливаются так, чтобы служить не только полезной, но и декоративной цели. Они обычно обрамлены в дерево, такое как красное дерево, розовое дерево, черное дерево, дуб или орех, и могут быть получены как простыми, так и красиво и искусно вырезанными и украшенными, в различных дизайнах, чтобы быть подходящими для частных комнат, больших залов или общественных зданий. Шкалы барометра и прикрепленного к нему термометра могут быть из слоновой кости, фарфора или посеребренного металла. Нежелательно, чтобы верньер считывал ближе, чем на одну сотую дюйма. Два верньера и шкалы могут быть установлены по обе стороны ртутного столбика, чтобы один мог обозначать последнее показание и таким образом показывать с первого взгляда степень подъема или падения за интервал. Шкала и термометр должны быть покрыты зеркальным стеклом. Дешевый прибор имеет открытый циферблат и простую раму, со скользящим верньером вместо реечно-шестереночного механизма. Барометр может иметь или не иметь подвижное дно резервуара с винтом для цели закрепления ртути для портативности. Резервуар, однако, не должен требовать регулировки до нуля или фидуциальной точки. Он должен быть достаточно большим, чтобы вместить ртуть, которая опускается с 31 до 27 дюймов, без какой-либо заметной ошибки в высоте, считанной по шкале.

12. Слова на шкале. — Следующие слова обычно выгравированы на шкалах этих барометров, хотя сейчас они не считаются столь важными, как раньше:

At31inches Very dry. "30·5" Settled fair. "30" Fair. "29·5" Changeable. "29" Rain. "28·5" Much rain. "28" Stormy. Французы помещают на своих барометрах аналогичную формулу:

At785millimètres Très-sec. "776" Beau-fixe. "767" Beau temps. "758" Variable. "749" Pluie ou vent. "740" Grande pluie. "731" Tempête. Производители барометров единообразно приняли эти указания для всех стран, без учета высоты над уровнем моря или различных географических условий; и поскольку легко показать, что высота и колебания барометра зависят от них, из этого следует, что барометры давали указания, которые при многих обстоятельствах были полностью ложными. Даже в этой стране, и вблизи уровня моря, штормы часты, когда барометр не ниже 29; дождь не является редкостью, когда стекло на 30; даже хорошая погода иногда случается при низком давлении; в то время как очевидно, что на высоте нескольких тысяч футов ртуть никогда не поднялась бы до 30 дюймов; следовательно, согласно шкале, там никогда не должно быть хорошей погоды. Если бы бури случались на нашей широте так же редко, как барометр опускается до 28 дюймов, морская часть общества, по крайней мере, была бы очень счастлива. Эти слова давно высмеиваются людьми, знакомыми с причинами барометрических колебаний; тем не менее, оптики продолжают помещать их на шкалы, очевидно, только потому, что они, по-видимому, добавляют важности прибору в глазах тех, кто не узнал об их общей бесполезности. В разных регионах мира показания барометра изменяются условиями, характерными для географического положения и высоты над уровнем моря, и необходимо учитывать их при любой попытке найти правила общей полезности в связи с барометром как погодным гидом. Все, что можно сказать в пользу этих слов, это то, что в пределах нескольких сотен футов от уровня моря, когда столбик поднимается или опускается постепенно в течение двух или трех дней к «Ясно» или «Дождь», указания, которые они дают о грядущей погоде, обычно чрезвычайно вероятны; но когда колебания быстрые, вверх или вниз, они предвещают неустойчивую или штормовую погоду.

Адмирал Фицрой пишет: «Слова на шкалах барометров не следует рассматривать как погодные указания так же сильно, как подъем или падение ртути; ибо если она стоит на «Переменная», а затем поднимается немного к «Ясно», это предвещает смену ветра или погоды, хотя и не такую сильную, как если бы ртуть поднялась выше; и, наоборот, если ртуть стоит выше «Ясно» и падает, это предвещает перемену, хотя и не в такой степени, как если бы она стояла ниже; кроме того, направление и сила ветра никак не учитываются. Не только по точке, на которой стоит ртуть, мы должны судить о состоянии погоды, но и по ее подъему или падению; и по движениям непосредственно предшествующих дней, а также часов, помня о влиянии изменения направления и сухости или влажности, а также изменения силы или интенсивности ветра».

13. Поправка на емкость резервуара. — Эти барометры, не имея регулировки нуля шкалы, требуют поправки на изменяющийся уровень ртути в резервуаре, когда наблюдения требуются для строгого сравнения с другими барометрическими наблюдениями или когда они регистрируются для научных целей; но для обычной цели предсказания погоды эта поправка не нужна. Нейтральная точка и отношение канала трубки к диаметру резервуара должны быть известны (см. стр. 3). Тогда поправка на емкость, как ее называют, находится следующим образом: возьмите дробную часть, выраженную отношением емкости, от разницы между наблюдаемым показанием и высотой нейтральной точки; затем, если ртуть стоит ниже нейтральной точки, вычтите этот результат из показания; если она стоит выше, прибавьте его к показанию.

Например, предположим, что нейтральная точка составляет 29,95 дюйма, а отношение емкости — 1/50, требуется поправка, когда барометр показывает 30,78.

Here 30·78 - 29·95 =0·83 Correction = 0·83 =+0·02nearly. 50 Scale reading 30·78 Correct reading 30·80 Конечно, поправку можно было бы так же легко найти до трех десятичных знаков, если желательно. Очевидно, что поправка тем важнее, чем больше расстояние верха ртути от нейтральной точки.

14. ОБЩЕСТВЕННЫЕ БАРОМЕТРЫ.

С тех пор как в последние годы стало уделяться повышенное внимание признакам грядущей погоды и пользе, которая из этого проистекла для фермеров, садоводов, инженеров-строителей, шахтеров, рыбаков и моряков в целом, путем предупреждения о надвигающейся влажной или штормовой погоде, стала очевидной желательность наличия хороших барометров, выставленных в общественных местах.

Барометры теперь можно увидеть прикрепленными к питьевым фонтанчикам, должным образом защищенными, и к ним часто обращаются прохожие. Но именно среди тех, чьи жизни подвергаются опасности из-за внезапных изменений погоды, особенно рыбаков, этот предупреждающий монитор наиболее остро необходим. Многие бедные рыбацкие деревни и города были поэтому обеспечены Советом по торговле за государственный счет и благодаря гуманным усилиям адмирала Фицроя первоклассными барометрами, каждый из которых закреплен в заметном месте, чтобы быть легко доступным для всех, кто желает обратиться к нему. Следуя этому примеру, Королевское национальное общество спасательных шлюпок снабдило каждую из своих станций аналогичным штормовым предупредителем; герцог Нортумберлендский и Британское метеорологическое общество установили несколько таких на побережье Нортумберленда; и многие другие лица подарили барометры морским местам, с которыми они связаны.

Все эти барометры были изготовлены господами Негретти и Замбра. Форма, приданная прибору, кажется хорошо подходящей для общественных целей.

Fig. 12.

15. Рыболовные или прибрежные барометры. — Рис. 12 дает представление об этих береговых и рыболовных барометрах. Рама выполнена из цельного дуба, прочно свинченного вместе. Шкалы очень разборчиво выгравированы на фарфоре по запатентованному процессу Негретти и Замбра. Термометр большой и легко читается; и поскольку этот прибор находится на открытом воздухе, он будет указывать фактическую температуру, достаточную для практических целей. Барометрическая трубка имеет диаметр канала три десятых дюйма, демонстрируя хороший столбик ртути; а резервуар имеет такую емкость по отношению к трубке, что изменение высоты поверхности ртути в резервуаре, соответствующее изменению высоты на три дюйма ртути в трубке, составляет менее одной сотой дюйма, и поэтому, поскольку показания должны делаться только с этой степенью точности, эта небольшая ошибка не имеет значения. Резервуар сделан из самшита, который достаточно порист, чтобы позволить атмосфере влиять на ртутный столбик; но верхняя часть заткнута пористым тростником, чтобы допустить свободную и верную игру.

16. Слова на шкале адмирала Фицроя. — Указания, данные на шкалах этих барометров, были составлены адмиралом Фицроем, членом Королевского общества. Они, по-видимому, основаны на следующих соображениях:

Предполагая диаграмму компаса с нанесенными основными точками, С.В. — это ветер, при котором барометр стоит выше всего; для Ю.З. ветра он самый низкий. Это оказывается так в подавляющем большинстве случаев; но есть исключения из этого, как и из всех правил. С.В. и Ю.З. можно, следовательно, рассматривать как полюса ветров, будучи противоположными друг другу. Когда ветер поворачивает от Ю.З. через З. и С. к С.В., барометр постепенно поднимается; наоборот, когда ветер поворачивает от С.В. и В. к Ю.В., Ю. и Ю.З., ртуть падает. Похожий любопытный закон существует в отношении поворота ветра и действия термометра. Когда ветер поворачивает от Ю.З. к З. и С., термометр падает; когда он поворачивает от С.В. к В. и Ю., он поднимается, потому что ветер переходит из более холодного в более теплый сектор. Полярные ветры холодные, сухие и тяжелые. Ветры из экваториальных регионов теплые, влажные и сравнительно легкие.

Эти законы были четко развиты и выражены профессором Дове в его работе «Закон штормов». Теплые ветры Европы — это те, которые приносят наибольшее количество дождя, поскольку они дуют с океана и приходят сильно нагруженными влагой. Холодные ветры, помимо того, что содержат меньше влаги, дуют больше с суши. Вес пара теплых ветров имеет тенденцию поднимать барометрический столбик; но в то же время повышенное расширение воздуха имеет тенденцию понижать его. Это последнее влияние, будучи более сильным, заставляет барометр всегда падать при этих ветрах; и в регионах, где они проходят через большую часть суши, сохраняют свое тепло и становятся неизбежно очень сухими, падение барометра будет больше. Слова адмирала Фицроя для шкал барометров для использования в северных широтах, таким образом, следующие:

RISE. FALL. FOR FOR N. Ely. S. Wly. NW.—N.—E. SE.—S.—W. DRY WET OR OR LESS MORE WIND. WIND. ——— ——— EXCEPT EXCEPT WET FROM WET FROM N. Ed. N. Ed. ——— ——— Long foretold, long last;

Short notice, soon past. First rise after low,

Foretells stronger blow. Будет замечено, что исключение в каждом случае относится к С.В. ветрам. Барометр может падать при северо-восточных ветрах, но они будут сильными и сопровождаться дождем, градом или снегом; опять же, он будет подниматься при этих ветрах, сопровождаемых дождем, когда они слабые и приносят лишь немного дождя. Он поднимается, однако, выше всего при сухих и легких С.В. ветрах.

Эти указания очень практически полезны; они учитывают географическое положение, а также высоту над уровнем моря, поскольку они не привязаны к какой-либо конкретной высоте столбика. Они подходят для северного полушария в целом, а также вокруг Британских островов. Те же указания адаптированы для южного полушария путем простой замены буквы С на букву Ю, читая юг вместо севера и наоборот. К югу от экватора холодные ветры приходят с юга; теплые — с севера. Ю.В. ветер в южном полушарии соответствует С.В. в северном. Законы там таковы: пока ветер поворачивает от Ю.В. через В. к С. и С.З., барометр падает, а термометр поднимается. Когда ветер поворачивает от С.З. через З. и Ю. к Ю.В., барометр поднимается, а термометр падает.

17. Инструкции для прибрежного барометра. — Указания по установке барометра и приведению его в портативное состояние, когда его нужно переместить, следует соблюдать тщательно. Барометр следует подвешивать к раме или куску дерева так, чтобы свет был виден сквозь трубку. В противном случае кусок бумаги или белое место должны быть за верхней или шкальной частью трубки.

Когда он подвешен на крючок или толстый гвоздь, приложите ключ с головкой с накаткой (который вы найдете прямо под шкалами) к квадратному латунному штифту на нижнем конце прибора и поворачивайте осторожно влево, пока винт не остановится; затем снимите ключ и замените его для использования, рядом со шкалой, как это было раньше. Дно резервуара, таким образом, опустится, и ртуть быстро опустится до своего надлежащего уровня.

При снятии этого барометра необходимо постепенно наклонять его, пока ртуть не окажется в верхней части трубки, а затем, с перевернутым прибором, закрутить дно резервуара или мешок ключом, используя его осторожно, пока он не остановится. Тогда он будет портативным и его можно будет переносить резервуарным концом вверх или лежа плашмя; но его нельзя трясти или подвергать сотрясению.

18. Французский прибрежный барометр. — Французы имитировали эту форму барометра для береговой службы и перевели указания адмирала Фицроя для шкалы следующим образом:

LA LA HAUSSE BAISSE INDIQUE. INDIQUE. ——— ——— des Vents de la des Vents de la PARTIE DU PARTIE DU N.E. S.O. (du N.O. á l’E) (du S.E. á l’O.) par le NORD. par le SUD. DE LA DE SÉCHERESSE. L’HUMIDITÉ. ——— ——— un VENT un VENT PLUS FAIBLE PLUS FORT EXCEPTÉ S’IL PLEUT EXCEPTÉ S’IL PLEUT AVEC DE FORTES BRISES AVEC DE PETITES BRISES du N.E. du N.E. ——— ——— Mouvements lents,

Temps durable.

———

Mouvements rapides,

Temps variable. Le commencement

de la hausse,

après une grande

baisse présage

un Vent violent. Fig. 13.

Fig. 14.

МОРСКИЕ БАРОМЕТРЫ.

19. Обычная форма. — Барометр очень полезен моряку, который, используя его как «погодное стекло», может предвидеть и подготовиться к внезапным изменениям погоды. Для морских целей нижняя часть стеклянной трубки барометра должна быть сужена до тонкого канала, чтобы предотвратить колебания ртутного столбика, которые в противном случае были бы вызваны движениями корабля. Эта трубка цементируется к резервуару, который сделан из самшита и имеет подвижное кожаное дно для цели придания прибору портативности путем компактного завинчивания ртути в трубку. Трубка заключена в раму из красного дерева, которая допускает разнообразие стиля в форме, отделке и оформлении, чтобы соответствовать различным прихотям и средствам покупателей. Рама обычно расширена в верхней части для размещения шкал и прикрепленного термометра, которые покрыты зеркальным стеклом. Резервуар заключен в латунь для защиты, нижняя часть отвинчивается, чтобы дать доступ к портативному винту под резервуаром. Рис. 13 и 14 иллюстрируют эту форму барометра. Морские барометры требуют подвешивания, чтобы они могли оставаться в вертикальном положении при изменяющихся положениях судна в море. Чтобы достичь этого, они подвешиваются в карданном подвесе на латунном кронштейне. Карданный подвес состоит из свободного кольца, закрепленного винтами с накатанной головкой к средней части рамы барометра, спереди и сзади. Вильчатый конец кронштейна поддерживает это кольцо по бокам, также с помощью винтов с накатанной головкой. Следовательно, превосходный вес конца резервуара всегда достаточен, чтобы заставить прибор двигаться на своих опорных винтах, чтобы всегда поддерживать перпендикулярное положение; на самом деле, он удерживается так деликатно, что поддается малейшему возмущению в любом направлении. Другой конец кронштейна прикреплен к толстой пластине, имеющей отверстия для винтов, или приспособлен для вставки в скобу или кронштейн, с помощью которых он может быть закреплен к любой части каюты корабля; кронштейн прикреплен к пластине на петлях для цели поворота кронштейна и барометра вверх, когда это желательно.

Другие формы барометра (которые будут описаны немедленно) вытеснили эту в британском морском флоте, но французы все еще отдают предпочтение деревянным рамам. Они считают, что барометр может быть более надежно установлен в дереве, более портативен и менее подвержен поломке от внезапного сотрясения, чем если бы он был установлен в металлической раме. Англичане считают обычные деревянные барометры недостаточно точными из-за неравномерного расширения дерева, возникающего из-за его гигроскопических свойств. Некоторые из английских оптиков показали, что очень портативные и действительно точные барометры могут быть изготовлены в латунных рамах, и поэтому предпочтение теперь отдается этому последнему материалу.

20. Морской барометр Кью. — Барометр данной конструкции — это прибор, рекомендованный Брюссельским конгрессом, состоявшимся в 1853 году, с целью разработки систематического плана по развитию метеорологических наблюдений на море.

Материалы, используемые при его изготовлении: ртуть, стекло, железо и латунь. Верхняя часть трубки тщательно калибруется для обеспечения равномерности сечения, поскольку от этого в некоторой степени зависит точность прибора. Известно, что в море показания барометра никогда не поднимались выше 31 дюйма и не опускались ниже 27 дюймов. Эти экстремальные значения были зафиксированы приборами несомненной точности, однако они являются совершенно исключительными. Поэтому нет необходимости делать шкалы морских барометров длиннее этих пределов, но и короче их делать не следует. Если верньер настроен на отсчет вверх, шкала должна доходить до 32 дюймов, чтобы оставить место для установки верньера хотя бы на 31 дюйм. Бывали случаи, когда это было невозможно сделать, и вследствие этого были потеряны редкие, но ценные наблюдения. Если сечение шкальной части трубки не является равномерным, индексная погрешность будет неравномерной по всей шкале. То, меняется ли диаметр остальной части трубки, не имеет значения. На расстоянии от двух до трех дюймов ниже измерительной части канал сильно сужается, чтобы предотвратить пульсации ртутного столба — так называемое «качание» (pumping), — которые в противном случае возникали бы в море из-за движения корабля. В обычных морских барометрах это сужение продолжается до конца трубки. Ниже суженной части вставлена пипетка — или воздушная ловушка Гей-Люссака, — представляющая собой небольшую удлиненную воронку, направленную острием вниз. Ее цель — улавливать любой воздух, который может проникнуть между стеклом и ртутью. Пузырек воздуха задерживается у выступа и не может подняться выше. Это одно из тех простых приспособлений, которые оказываются удивительно полезными. Если какой-либо воздух попадает в трубку, он не доходит до верха и, следовательно, не искажает работу барометра, поскольку сама ртуть движется вверх и вниз через воронку. Ниже этого места трубка не должна иметь излишних сужений.

Fig. 15.

Открытый конец трубки закреплен в железном цилиндре, который образует резервуар барометра. Железо не вступает в реакцию со ртутью, поэтому используется вместо любого другого металла. В верхней части резервуара сделано одно или два отверстия, которые изнутри закрыты прочной кожей овчины, чтобы быть непроницаемыми для ртути, но достаточно пористыми для воздействия наружного воздуха на столбик. Резервуар имеет достаточную вместимость, чтобы принять ртуть, вытекающую из трубки, пока столбик не опустится ниже показаний шкалы; а когда трубка полностью заполнена, ртути достаточно, чтобы покрыть ее конец и предотвратить доступ воздуха. Винт для подъема ртути не требуется.

Стеклянная трубка, таким образом закрепленная в резервуаре, защищена латунной трубчатой рамой, в которую плотно ввинчивается железный резервуар. Для создания опор для трубки используется пробка. На несколько дюймов выше резервуара расположен прикрепленный термометр. Его резервуар заключен в раму, чтобы на него так же, как и на барометрический столбик, воздействовало тепло. Верхний конец рамы снабжен навинчивающимся колпачком, который охватывает стеклянный щиток, опирающийся на галерею, образованную на раме под шкалой, и служит для защиты посеребренной шкалы, а также внутренней трубки от пыли и влаги. Кольцо, подвижное в обойме, закрепленной на раме выше центра тяжести прибора, прикреплено к карданному подвесу, и вся конструкция поддерживается латунным кронштейном обычным образом; так что прибор можно поворачивать вокруг своей оси, чтобы направить на него любой источник света, и он будет оставаться вертикальным при любом положении корабля. Верньер позволяет считывать показания с точностью до пяти сотых дюйма. На шкале нет никаких надписей, так как старая формулировка была признана вводящей в заблуждение. Верньер можно установить с большой точностью, так как свет попадает на верхнюю часть ртути через переднюю и заднюю прорези в раме. Нижний край верньера следует подвести к уровню ртути так, чтобы он едва перекрывал свет.

Очевидно, что такая форма барометра должна быть более надежной в своих показаниях, чем приборы в деревянных оправах. Градуировка может быть выполнена точно, и на нее будут влиять только хорошо известные изменения, обусловленные температурой. Некоторые полагают, что трубка закреплена слишком жестко и поэтому более подвержена поломке от ударов, чем у менее совершенного инструмента. Однако это представляется неизбежным следствием большей точности. Это чрезвычайно хороший портативный прибор, который можно очень легко устанавливать и снимать. Эти барометры предпочтительнее морских барометров в дереве везде, где они использовались. На торговых судах при бережном обращении они оказались весьма долговечными. Их можно безопасно отправлять по железной дороге, тщательно упаковав в деревянный ящик.

Инструкция по упаковке. — При перемещении этого барометра необходимо постепенно наклонять его до тех пор, пока ртуть не достигнет верха трубки. После этого он становится портативным, если его переносить резервуаром вверх или в горизонтальном положении. При ином способе транспортировки он, скорее всего, будет разбит из-за резких движений тяжелой ртути в стеклянной трубке. Разумеется, его нельзя трясти или подвергать ударам.

Размещение морского барометра. — Адмирал Фицрой, чьим ценным работам мы многим обязаны, пишет в своем «Руководстве по барометру»: «Желательно размещать барометр в таком месте, где он не подвергается опасности бокового удара, а также достаточно далеко от палубы сверху, чтобы учесть пружинистость металлического кронштейна в случаях резких движений корабля».