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

«Если существует риск удара прибора о что-либо при сильном крене судна, желательно поместить мягкую прокладку в этом месте или ограничить движение в этом направлении легким эластичным шнуром; при его закреплении следует следить за тем, чтобы он действовал только там, где возникает риск удара, не мешая в остальном свободному раскачиванию прибора: очень легкий шнур, прикрепленный сверху, если это возможно, будет наименее вероятно мешать работе».

21. Метод проверки морских и других барометров. — «Почти во всех барометрах, использовавшихся на море до недавнего времени, индексная поправка варьировалась по всему диапазону показаний шкалы пропорционально разнице в объеме между резервуаром и трубкой. Для нахождения индексной поправки сухопутного барометра обычно считается достаточным сравнение со стандартным прибором в любой точке шкалы, где может находиться ртуть. Проверка морского барометра — это работа, требующая гораздо больше времени, поскольку необходимо найти поправку для показаний шкалы примерно через каждые полдюйма во всем диапазоне атмосферного давления, которому он может подвергаться; и становится необходимым прибегать к искусственным средствам изменения давления атмосферы на поверхность ртути в резервуаре.

«Барометры, подлежащие проверке таким образом, помещаются вместе со стандартным прибором в герметичную камеру, к которой подключен воздушный насос, так что путем частичного откачивания воздуха стандартный барометр можно заставить показывать давление гораздо ниже самого низкого, которому могут подвергаться морские барометры; а путем сжатия воздуха его можно заставить показывать давление выше того, которое ртуть когда-либо достигает на уровне моря. Трубка стандартного барометра сужена аналогично трубке морского барометра, но предусмотрено приспособление для установки ртути в его резервуаре на нулевую отметку. В верхней части железной воздушной камеры вставлены стеклянные окна, через которые можно видеть шкалы барометров; но поскольку верньеры нельзя перемещать обычным способом снаружи камеры, предусмотрено приспособление для считывания высоты ртути независимо от верньеров, прикрепленных к шкалам соответствующих барометров. На расстоянии пяти-шести футов от герметичной камеры закреплена вертикальная шкала. Деления на этой шкале точно соответствуют делениям на трубке стандартного барометра. Верньер и телескоп перемещаются по шкале с помощью реечной передачи. Телескоп имеет две горизонтальные нити, одна из которых неподвижна, а другая перемещается микрометренным винтом, так что разницу между высотой столбика ртути и ближайшим делением на шкале стандартного барометра, а также всех других барометров, помещенных рядом для сравнения, можно измерить либо с помощью вертикальной шкалы и верньера, либо с помощью микрометренной нити. Таким образом, имеются средства для проверки барометров на индексную погрешность в любой части шкалы во всем диапазоне атмосферного давления, которому они могут подвергаться; обычная практика заключается в проверке их через каждые полдюйма от 27,5 до 31 дюйма.

«Таким образом были проверены барометры различных других типов, и некоторые ошибки оказались настолько большими, что ряд барометров показывали на полдюйма и более выше нормы, в то время как другие показывали настолько же ниже. В некоторых случаях приборы, которые были точны в одной части шкалы, оказывались ошибочными на величину от половины до целого дюйма в других частях. Эти барометры были старой и обычной, если не сказать низкокачественной, конструкции. В некоторых ртуть не опускалась ниже 29 дюймов из-за дефекта, очень распространенного в конструкции многих обычных барометров, до недавнего времени часто находившихся в употреблении: резервуар был недостаточно велик, чтобы вместить ртуть, которая опускалась из трубки при низком атмосферном давлении.

«При использовании на берегу это сужение трубки иногда приводит к тому, что морской барометр немного отстает от обычного сухопутного барометра, трубка которого не сужена. Величина отставания варьируется в зависимости от скорости подъема или падения ртути и составляет от 0,00 до 0,02 дюйма. Поскольку движение корабля в море заставляет ртуть быстрее проходить через суженную трубку, показания там почти такие же, как если бы трубка не была сужена, и ни в коем случае они не различаются настолько, чтобы это имело значение для морского использования».

Резервуар этого морского барометра обычно имеет диаметр один дюйм с четвертью, а шкальная часть трубки — канал диаметром четверть дюйма. Дюймы на шкале, вместо того чтобы быть истинными, укорочены на 0,04 дюйма, чтобы избежать необходимости введения поправки, обусловленной разницей в объеме трубки и резервуара. Это делается с большим совершенством, и погрешности приборов при сравнении со стандартом с помощью аппаратуры, используемой в обсерваториях Кью и Ливерпуля, определяются с точностью до тысячной доли дюйма и неизменно очень малы и единообразны. Определенная таким образом погрешность включает поправку на капиллярность, объем и ошибку градуировки и образует постоянную поправку, так что для приведения наблюдений к сопоставимому виду необходимо применять только одну переменную поправку — температурную, когда барометр подвешен вблизи ватерлинии корабля. Однако, несмотря на все преимущества этого барометра, он недавно был в некоторой степени вытеснен, поскольку выяснилось, что он требует большего ухода, чем обычно можно ожидать от капитана корабля. Моряки не совсем понимают ценность такой тонкой точности, как тысячная доля дюйма, и предпочитают прибор, который показывает только до сотой доли.

22. МОРСКОЙ БАРОМЕТР ФИЦРОЯ.

Адмирал Фицрой счел желательным создать форму барометра, максимально практически полезную для морских целей. Такую, которая была бы менее хрупкой по конструкции, чем барометр Кью, и не так мелко градуирована. Такую, которую можно было бы настроить с первого взгляда и легко прочитать; которая с большей вероятностью выдержала бы обычные удары, неизбежные на военном корабле. Соответственно, адмирал разработал барометр, который он описал следующим образом:—

«Этот морской барометр для службы Ее Величества приспособлен для общих целей.

«Он отличается от барометров, изготовленных до сих пор, скорее деталями, чем принципом:— 1. Стеклянная трубка упакована вулканизированным каучуком, который гасит вибрацию от ударов, но не удерживает ее жестко и не препятствует расширению. 2. Он не колеблется (не «качает»), хотя чрезвычайно чувствителен. 3. Шкала фарфоровая, очень разборчивая и не подвержена изменениям. 4. В нем вообще нет железа (которое ржавеет). 5. Каждую деталь может отвинтить, осмотреть или почистить любой аккуратный человек. 6. Имеется запасная трубка, закрепленная в резервуаре, наполненная кипяченой ртутью и отмеченная для установки в этот или любой аналогичный прибор.

«Эти барометры градуированы до сотых долей, и они будут точны до этой степени, а именно до второго десятичного знака дюйма.

«Они упакованы вулканизированным каучуком, чтобы (благодаря этому и особой прочности стеклянной трубки) вблизи этих приборов можно было стрелять из орудий, не причиняя им вреда обычными сотрясениями.

«Есть надежда, что все такие приборы для государственной службы на море будут совершенно одинаковыми, так что любая запасная трубка подойдет к любому барометру.

Fig. 16.

«Замена трубки. — Медленно наклоните барометр, а затем снимите его, дав ртути заполнить верхнюю часть. Положите прибор на стол, отвинтите внешний колпачок на соединении чуть ниже расширения резервуара, затем отвинтите трубку и резервуар, осторожно поворачивая резервуар против часовой стрелки, или влево, и очень осторожно вытяните трубку, ни в коем случае не сгибая ее, при необходимости слегка поворачивая ее при извлечении. Затем очень осторожно вставьте новую трубку, ввинтите ее и установите по отметке, нанесенной алмазом, на 27 дюймов. Прикрепите колпачок и подвесьте барометр для использования.

«Если ртуть не сразу отходит от верха трубки, довольно резко постучите по концу с резервуаром. В хорошо прокипяченной трубке с хорошим вакуумом ртуть иногда держится настолько адгезивно, что вводит в заблуждение, вызывая предположение о каком-то дефекте.

«Примерно через десять минут ртутный столбик должен стать почти правильным; но поскольку местная температура влияет на латунь, так же как и на ртуть, медленно и неравномерно, возможно, стоит отложить любые точные сравнения с другими приборами на несколько часов».

Компания «Негретти и Замбра» является изготовителем этих барометров для Королевского флота. Рис. 16 представляет собой иллюстрацию.

Трубка закреплена в резервуаре из самшита, который сверху закрыт очень пористой тростниковой пробкой, чтобы обеспечить быстрое влияние изменения атмосферного давления на ртуть. Вокруг горлышка резервуара сформировано латунное кольцо с резьбой по окружности. Оно ввинчивается в раму, и отметка на трубке должна быть установлена на 27 дюймов по шкале, крышка резервуара завинчена, и прибор готов к подвешиванию. Рама и вся фурнитура латунные, без какого-либо железа вообще; потому что контакт двух металлов вызывает гальваническую реакцию, что нежелательно. Запасная трубка снабжена каучуковой прокладкой и готова в любое время заменить ту, что находится в раме. Легкость, с которой можно заменить трубку в случае поломки, является отличной особенностью прибора. Запасная трубка тщательно уложена в ящик, в который также можно поместить весь прибор, когда он не используется. Все детали изготовлены по определенному калибру; поэтому рамы все максимально похожи друг на друга, а трубки — подобно винтовочным пулям — подходят к любой раме. Если используемая трубка разбивается, капитан может заменить ее другой; но, поскольку она надежно упакована каучуком, вероятность ее поломки при нормальном обращении очень мала. Каждый, кто знает важность барометра на борту корабля, признает, что дополнительная трубка — это решительное улучшение. Многие приборы такого типа находятся на судах Королевского флота, и в скором времени можно ожидать, что все рамы и трубки барометров на государственной службе на море будут одинаковыми по размеру и характеристикам; так что если у капитана случится несчастье разбить обе трубки, он сможет одолжить другую с любого встречного корабля, у которого есть запасная, и она будет совершенно точной, поскольку была проверена перед отправкой.

23. Слова адмирала Фицроя для шкалы. — Градуировка в дюймах и десятичных долях расположена в этом барометре с правой стороны трубки; а на аналогичной фарфоровой пластине, слева, выгравированы, столь же разборчиво, сколь и кратко, следующие слова, имеющие универсальное применение при интерпретации движений барометра:—

RISE FALL FOR FOR COLD WARM DRY WET OR OR LESS MORE WIND. WIND. ——— ——— EXCEPT EXCEPT WET FROM WET FROM COOLER SIDE. COOLER SIDE. Возвращаясь к объяснению слов на «береговых» барометрах (на стр. 14) и сравнивая и рассматривая их как данные для северных широт, а также как они должны быть изменены для южных широт, можно заметить, что для всех холодных ветров барометр повышается, а для теплых — падает. Ртуть также падает при усилении ветра и поднимается, когда ветер стихает. Также до или во время дождя столбик ртути падает; но он поднимается при хорошей сухой погоде. Сопоставляя эти факты и заменяя стороны света терминами «холодный» и «теплый», легко понять уместность слов на шкале этого барометра. Эти краткие и практические указания движений барометра применимы для приборов, предназначенных для использования в любом регионе мира, и находятся в полном соответствии с законами ветров и погоды, выведенными Дове и другими метеорологами. В них нет ничего предосудительного, и, будучи основанными на опыте и выводах, сделанных из многочисленных зарегистрированных наблюдений за погодой во всех частях мира, а также подтвержденными научными теориями, они, следовательно, могут считаться в целом надежными. Они не содержат догадок, а кратко выражают научные принципы.

24. Испытания морского барометра Фицроя под огнем орудий. — Некоторые из первых барометров, изготовленных компанией «Негретти и Замбра» по принципу адмирала Фицроя, были сурово испытаны под тяжелейшим огнем морских орудий на борту корабля Ее Величества «Excellent»; и при всех обстоятельствах они выдержали сотрясение. Целью испытаний было «установить, гасит ли упаковка из вулканизированного каучука вокруг стеклянной трубки нового морского барометра вибрацию, вызванную стрельбой, и можно ли стрелять из орудий вблизи этих приборов, не причиняя им вреда». В первой и второй сериях экспериментов морской барометр конструкции адмирала Фицроя испытывался в сравнении с морским барометром системы Кью, причем оба прибора были новыми и с ними обращались во всех отношениях одинаково. Их «вешали над орудием, под орудием и сбоку от орудия, причем в последнем случае как внутри, так и снаружи переборки — фактически, всеми способами, которыми их могли бы испытывать в бою при убранных переборках». Результат заключался в том, что барометр Кью был разбит и пришел в негодность, в то время как барометр новой модели не получил ни малейшего повреждения. В третьей серии экспериментов, в присутствии г-на Негретти, пять барометров новой модели были подвергнуты сотрясению, вызванному выстрелом из 68-фунтового орудия снарядом и зарядом пороха в 16 фунтов. Они были подвешены к балке непосредственно под орудием, затем к балке непосредственно над орудием, и, наконец, они были подвешены за кронштейн к переборке на расстоянии всего 3 футов 6 дюймов от оси орудия; и результат, согласно официальному отчету, состоял в том, «что все эти барометры, как бы они ни были подвешены, выдержали бы без малейшего повреждения самое сильное сотрясение, которое они когда-либо могли бы испытать на любом морском военном корабле». Эти испытания проводились под руководством капитана Хьюлетта, кавалера ордена Бани, и орудия стреляли в ходе его обычных инструкций. Его отчеты адмиралу Фицрою, содержащие все подробности испытаний, опубликованы в «Девятом выпуске метеорологических документов», изданном Советом по торговле.

25. БАРОМЕТР ФЕРМЕРА И БЫТОВОЙ БАРОМЕТР КОМПАНИИ «НЕГРЕТТИ И ЗАМБРА».

Хорошо известно, что барометр в такой же, если не в большей степени зависит от изменения ветра, как и от дождя; и возражение, выдвигаемое против простых показаний барометра как оставляющих наблюдателя в сомнении, ожидать ли ветра или дождя, устраняется добавлением гигрометра — прибора, указывающего сравнительную степень сухости или влажности воздуха; это важнейший элемент в определении предстоящей погоды.

Фермер не должен довольствоваться тем, чтобы оставлять свои посевы на милость, так сказать, погоды, когда в его распоряжении есть приборы, которые могут стать средством предотвращения ущерба, а в некоторых случаях и полной потери урожая.

До сих пор фермеру приходилось полагаться в прогнозировании погоды на свою собственную «погодную мудрость», и просто поразительно, насколько искусен он стал в ее использовании. Наука теперь вступает в дело не для того, чтобы игнорировать этот опыт, а, наоборот, чтобы оказать ему ценнейшую помощь, расширяя его и позволяя предсказывать с точностью, доселе неизвестной, различные изменения, которые происходят в этом крайне изменчивом климате.

Для больного важность предсказания с приемлемой точностью изменений, которые могут произойти в погоде, невозможно переоценить. Многих простуд можно было бы избежать, если бы мы могли знать, что утро, такое мягкое и яркое, сменится холодным и безрадостным днем. Даже здоровым людям можно избежать многих неудобств, если должным образом учитывать показания гигрометра и барометра, а людям со слабым здоровьем будет полезно прислушиваться к его предупреждениям.

Fig. 17.

Описание прибора. — Барометр фермера, изображенный на полях, состоит из вертикальной трубки со ртутью, опрокинутой в резервуар с той же жидкостью; он закреплен на прочной деревянной раме, в верхней части которой установлена шкала, разделенная на дюймы и десятые доли дюйма. По обе стороны от барометра, или центральной трубки, находятся два термометра — тот, что слева, имеет открытый и свободно подвергающийся воздействию резервуар и показывает температуру воздуха в месте наблюдения; тот, что справа, имеет резервуар, покрытый кусочком муслина, с которого свисают несколько нитей мягкого хлопкового фитиля; этот хлопок погружен в небольшую чашку, расположенную прямо под термометром, причем этот сосуд наполнен водой; вода поднимается за счет капиллярного притяжения к покрытому муслином резервуару и поддерживает его в постоянно влажном состоянии.

Эти два термометра, которые мы различаем по названиям «влажный термометр» и «сухой термометр», образуют гигрометр; и именно путем одновременного считывания показаний этих двух термометров и отмечания разницы, существующей между их показаниями, определяется влажность атмосферы.

Слова адмирала Фицроя (см. стр. 22) помещены на шкале барометра, так как ценность показания зависит не столько от фактической высоты ртути в трубке, сколько от того, поднимается ли столбик, стабилен или падает.

Подвижный винт в нижней части резервуара предназначен для того, чтобы загонять ртуть в верхнюю часть трубки, когда прибор переносится с места на место, и он всегда должен быть вывинчен до предела, когда барометр висит на своем месте. После этого его никогда не следует трогать.

Принцип действия гигрометра следующий: довольно хорошо известно, что вода или вино часто охлаждаются, если обернуть бутылку влажной тканью, а затем поместить ее на поток воздуха. Испарение, происходящее при постепенном высыхании ткани, вызывает падение температуры значительно ниже температуры окружающего воздуха, и содержимое бутылки таким образом охлаждается. Таким же образом, как будет обнаружено, покрытый влажный термометр неизменно показывает более низкую температуру, чем непокрытый; и чем выше сухость воздуха, тем больше будет разница между показаниями двух термометров; и чем больше влаги существует в воздухе, тем ближе их показания.

Чашку необходимо держать наполненной чистой водой и периодически очищать от грязи. Муслин или хлопковый фитиль также следует менять каждые несколько недель. Гигрометр можно приобрести отдельно от барометра, если комбинированные приборы нельзя достаточно подвергнуть воздействию наружного воздуха, что является необходимым для успешного использования гигрометра.

Таким образом, этот погодный прибор фермера состоит из трех отдельных инструментов: барометра, термометра и гигрометра. В его распоряжении, таким образом, находятся три инструментальных данных, необходимых для предсказания погоды. А теперь опишем—

Как пользоваться прибором. — Наблюдения следует проводить дважды в день, скажем, в 9 часов утра и в 3 часа дня; и их следует записывать на листок бумаги или грифельную доску, висящую рядом с барометром. Тогда наблюдатель сможет видеть различные значения показаний время от времени и делать из них выводы.

Сначала следует считать показания термометра слева и записать их — это температура воздуха. Теперь следует считать показания влажного термометра, также записать их и найти разницу между этими двумя показаниями. Затем считать показания барометра, перемещая небольшой индекс сбоку трубки, пока он не окажется на уровне верха ртути. Записав количество дюймов, на котором стоит столбик, сравните его с последним наблюдением и немедленно увидите, поднимается ли барометр, стабилен или падает.

Теперь, проведя наблюдения, как описано выше, мы естественно задаем вопрос: что мы можем предсказать на их основе?

И, вероятно, лучший способ ответить на этот вопрос — привести пример. Мы предположим, что наши вчерашние показания были следующими: температура 70°, влажный термометр 69°, разница 1° = очень влажный воздух. Барометр 29,5, и шел дождь.

Сегодня мы читаем: температура 60°, влажный термометр 55°, разница 5° = более сухой воздух. Барометр 30. Мы можем с уверенностью предсказать, что дождь прекратится и, вероятно, будет ветер с севера.

Весной или осенью, если высота барометра стабильна где-то между 29,5 и 30 дюймами при температуре около 60°, погоду, вероятно, будут характеризовать свежие или умеренные юго-западные ветры с облачным небом; показания гигрометра в этом случае особенно полезны, позволяя нам предсказать дождь; но если ртуть становится стабильной на уровне около 30,5 дюймов при температуре около 40°, можно уверенно ожидать северо-восточных ветров, сухого воздуха и ясного неба.

Наблюдателю, несомненно, придут на ум многие случаи, когда эти цифры не встречаются и когда он может столкнуться с трудностью в интерпретации показаний своих приборов. Поэтому мы составили несколько кратких правил для его руководства; и хотя они не окажутся абсолютно безошибочными путеводителями в этой признанной сложнейшей проблеме, все же они окажутся весьма полезными при предсказании погоды, если добавить к ним разумное наблюдение за обычными атмосферными явлениями, такими как сила и направление ветра, характер конкретного сезона и время года.

26. ПРАВИЛА ПРЕДСКАЗАНИЯ ПОГОДЫ.

ПОДНИМАЮЩИЙСЯ БАРОМЕТР.

«Быстрый» подъем указывает на неустойчивую погоду.

«Постепенный» подъем указывает на устойчивую погоду.

«Подъем» при сухом воздухе и усилении холода летом указывает на ветер с севера; а если прошел дождь, следует ожидать улучшения погоды.

«Подъем» при влажном воздухе и низкой температуре указывает на ветер и дождь с севера.

«Подъем» при южном ветре указывает на хорошую погоду.

СТАБИЛЬНЫЙ БАРОМЕТР,

При сухом воздухе и сезонной температуре указывает на продолжение очень хорошей погоды.

ПАДАЮЩИЙ БАРОМЕТР.

«Быстрое» падение указывает на штормовую погоду.

«Быстрое» падение при западном ветре указывает на штормовую погоду с севера.

«Падение» при северном ветре указывает на шторм с дождем и градом летом и снегом зимой.

«Падение» при повышенной влажности воздуха и повышении тепла указывает на ветер и дождь с юга.

«Падение» при сухом воздухе и усилении холода (зимой) указывает на снег.

«Падение» после очень спокойной и теплой погоды указывает на дождь со шквалистой погодой.

27. Причины, которые могут вызвать падение или подъем барометра. — Поскольку тепло вызывает разрежение, внезапное повышение температуры в отдаленном районе может повлиять на вес атмосферы над нашими головами, создавая воздушный поток наружу, чтобы занять место более легкого воздуха, который переместился со своего прежнего положения; в этом случае барометр упадет. Такое движение в атмосфере, вероятно, приведет к смешению потоков воздуха разных температур, и из этого смешения, вероятно, возникнет дождь.

С другой стороны, поскольку холод вызывает конденсацию, любое внезапное падение температуры заставляет столб воздуха над местностью сжиматься и опускаться на более низкий уровень, в то время как другой воздух устремляется сверху, чтобы заполнить пустоту; и, соответственно, барометр поднимается. Если этот воздух, как часто бывает, поступает с севера, он, как правило, содержит мало влаги; и поэтому, достигнув более теплой широты, он будет поглощать пары воздуха, так что результатом будет сухая погода.

Обычно наблюдается, что ветер вызывает падение показаний прибора; и, действительно, при тех более значительных движениях атмосферы, которые мы называем штормами или ураганами, депрессия настолько значительна, что предупреждает мореплавателя о надвигающейся опасности. Очевидно, что движение воздуха в любом направлении должно уменьшать вес столба над головой и, следовательно, заставлять ртуть в барометре опускаться.

Связь падения барометрического столба с дождем часто объясняется тем, что ветер вызывает смешение воздушных потоков, которые своим движением уменьшают вес атмосферы над нашими головами; в то время как стабильный подъем столбика указывает на отсутствие каких-либо значительных атмосферных изменений в окрестностях и общее отсутствие тех причин, которые склонны вызывать выпадение осадков.

28. Использование барометра в управлении шахтами. — Горючие и удушливые газы, известные угольщикам как рудничный газ и удушливый газ, удельно тяжелее воздуха; и по мере того, как они выходят из трещин шахты или высвобождаются из угля, атмосферное давление стремится загнать их в самые низкие и наименее проветриваемые галереи. Следовательно, значительно сниженное атмосферное давление будет способствовать внезапному выбросу или продвижению газа; откуда могут возникнуть случаи взрыва или удушья. Было установлено, что эти несчастные случаи происходят по большей части во время низкого барометрического столба. Поэтому надежный барометр должен систематически использоваться теми, кому доверено управление или контроль над угольными шахтами, чтобы можно было предписать большую бдительность и осторожность шахтерам всякий раз, когда ртуть падает низко, особенно после того, как она была необычно высокой в течение нескольких дней.

29. Использование барометра при оценке высоты приливов. — Давление атмосферы влияет на высоту прилива, причем вода в целом выше, когда барометр ниже. Выражения моряков о том, что «мороз сдерживает прилив» и «туман сдерживает прилив», объясняются высоким барометром, который обычно сопровождает мороз и туман. М. Досси, сэр Дж. К. Росс и другие установили, что подъем на один дюйм в барометре будет иметь соответствующее падение прилива примерно на один фут. Поэтому мореплаватели и лоцманы оценят следующее предложение адмирала Фицроя:—

«Суда иногда заходят в доки или даже гавани, где у них едва ли есть фут воды сверх их осадки; а поскольку докование, как и спуск на воду больших кораблей, требует точного расчета высоты воды, состояние барометра приобретает дополнительное значение в таких случаях».

ГЛАВА II.

СИФОННЫЕ БАРОМЕТРЫ.

30. Принцип действия. — Если налить немного ртути или любой другой жидкости в стеклянную трубку, согнутую в форме ∪ и открытую с обоих концов, она поднимется на одинаковую высоту в обоих коленах, если держать трубку вертикально. Если сначала налить ртуть, а затем воду на нее с одного конца, эти жидкости не придут к одному уровню; вода будет стоять гораздо выше ртути. Если высота ртути над линией встречи жидкостей составляет один дюйм, то высота воды будет около тринадцати с половиной дюймов. Объяснение этого заключается в том, что два столбика уравновешивают друг друга. Давление атмосферы в каждом колене совершенно одинаково; но один столбик стоит гораздо выше другого, потому что жидкость, из которой он состоит, намного легче, объем к объему, чем другая. Если один конец трубки герметично закрыт, другое колено отрезано в нескольких дюймах от изгиба, и трубка тщательно наполнена ртутью; при установке ее в вертикальное положение ртуть упадет, если закрытое колено достаточно длинное, пока не окажется примерно на тридцать дюймов выше, чем в открытом колене, где она и останется. Здесь атмосфера давит на короткий столбик, но не на длинный. Именно это давление, следовательно, поддерживает разницу уровней. Фактически, это образует барометр без резервуара, причем короткое колено выполняет функцию резервуара. Первые барометры на этом принципе были разработаны знаменитым философом доктором Гуком, как описано в следующем разделе.

31. ЦИФЕРБЛАТНЫЕ ИЛИ КОЛЕСНЫЕ БАРОМЕТРЫ.

Привычные бытовые «погодные стекла» — это барометры сифонного типа. Части двух колен, через которые ртуть будет подниматься и опускаться при изменяющемся давлении атмосферы, сделаны точно одинакового диаметра; в то время как часть между ними сужена. На ртуть в открытом колене опирается круглый поплавок из слоновой кости или стекла; к нему прикреплена нить, которая проходит через латунный шкив и вокруг него, а другой конец несет другой, более легкий груз. Груз, лежащий на ртути, поднимается и опускается вместе с ней. На оси шкива, которая проходит через раму и центр циферблата, закреплена легкая стальная стрелка, которая вращается при повороте шкива. Когда ртуть падает при уменьшении атмосферного давления, она поднимается на ту же величину в короткой трубке и выталкивает поплавок, противовес падает и, таким образом, перемещает стрелку или указатель влево. Когда давление увеличивается, указатель аналогичным образом тянется вправо.

Fig. 18. Fig. 19. Fig. 20.

Циферблаты обычно изготавливаются из посеребренного или эмалированного металла, но может использоваться и фарфор. Если окружность шкива, или «колеса», составляет два дюйма, он сделает один оборот при изменении уровня на два дюйма в каждой трубке, или на четыре дюйма по высоте барометрического столба; а поскольку циферблат может быть от двадцати до тридцати шести дюймов в окружности, от пяти до девяти дюймов на градуированной шкале соответствуют одному дюйму столбика; и, следовательно, подразделения отчетливо различимы, и верньер не требуется.

Видно только движение указателя; а рама из красного дерева или палисандра поддерживает, закрывает и делает прибор декоративным и портативным. В задней части рамы есть откидная дверца, которая закрывает полость, содержащую трубку и крепления. Циферблат закрыт стеклом в латунном ободке, подобно циферблату часов. Может быть применен латунный индекс, работающий над циферблатом, подвижный с помощью ключа или кнопки, и он будет служить для регистрации положения стрелки при последнем наблюдении. Эти приборы обычно оснащаются термометром и спиртовым уровнем; последний — для того, чтобы прибор был идеально вертикальным. Иногда они имеют, кроме того, гигрометр, симпиезометр, анероид, зеркало, часы и т. д., по отдельности или в комбинации. Рама допускает большое разнообразие стилей и украшений. Она может быть резной или инкрустированной. Обычная настройка шкалы подходит для местностей, находящихся на небольшой высоте над уровнем моря. Соответственно, будучи коммерческими товарами, они часто оказывались совершенно не на месте. При использовании на больших высотах они должны иметь специальную настройку шкалы. Как бытовые приборы они полезны и декоративны. Но принцип спроса и предложения, на котором они продаются, привел к тому, что приборы, выпущенные недобросовестными производителями, имеют в целом плохую настройку шкалы. Иллюстрации являются примерами обычных конструкций.

Fig. 21. Fig. 22. Fig. 23.

Циферблатные барометры, требуемые для отправки в отдаленные части, такие как Индия и колонии, снабжены стальным запорным краном, чтобы сделать их портативными более эффективно, чем это можно сделать методом закупоривания трубки.

Fig. 24.

32. СТАНДАРТНЫЙ СИФОННЫЙ БАРОМЕТР.

Рис. 24 представляет наиболее точную форму барометра Гей-Люссака. Короткое колено закрывается сверху после введения ртути, и в точке «а» делается небольшое боковое отверстие, которое покрывается веществом, допускающим доступ воздуха, но предотвращающим утечку ртути при упаковке прибора для путешествия. Изогнутая часть трубки сужена до капиллярного канала; и прямо над ним, в длинном колене, помещена воздушная ловушка, уже описанная (см. стр. 17) и здесь проиллюстрированная (рис. 25). Рис. 25. При переворачивании, как это необходимо для портативности, капиллярное притяжение удерживает ртуть в длинном колене. Если ртуть короткого столбика отделится, некоторое небольшое количество воздуха может пройти; но оно будет задержано у пипетки и не исказит длину барометрического столба. Его можно легко удалить, осторожно встряхнув или постучав по прибору перед подвешиванием для наблюдения. На иллюстрации ноль шкалы помещен в точке Z, около середины трубки; и градуировка простирается выше и ниже. При проведении наблюдения необходимо считать показания ZA на длинном колене и ZB на коротком. Сумма этих двух дает высоту барометра. Ноль шкалы в некоторых приборах помещен низко, так что требуется брать разницу двух показаний. Термометр прикреплен к раме обычным образом.

Эти приборы могут быть очень точно градуированы и очень точны в своих показаниях при условии, что была проявлена большая осторожность при выборе трубок, которые должны быть одинакового калибра по всей длине частей, предназначенных для измерения изменений атмосферного давления. Их следует подвешивать так, чтобы обеспечить их вертикальное положение.

Сифонный барометр не требует поправки на капиллярность или объем, так как каждая поверхность ртути одинаково опускается за счет капиллярного притяжения, а количество ртути, которое выпадает из длинного колена трубки, занимает ту же длину в коротком. Барометрическую высоту, однако, необходимо корректировать на температуру, как и в барометре с резервуаром. Опубликованы таблицы, содержащие температурные поправки, которые следует применять к показаниям барометра для шкал, выгравированных на стеклянной трубке или на латунных или деревянных рамах.

ГЛАВА III.

БАРОГРАФЫ ИЛИ САМОПИСУЩИЕ БАРОМЕТРЫ.

33. Самопишущий барометр Милна. — Долгое время существовала большая потребность в хорошем и точном самопишущем барометре. Эта потребность теперь удовлетворительно восполнена не одним, а несколькими типами аппаратов. Первым из описываемых был проект адмирала сэра А. Милна, который сам сконструировал, как мы полагаем, в 1857 году оригинальный прибор, который он использовал с большим успехом. С тех пор было изготовлено несколько таких приборов, и они работали удовлетворительно. Барометрическая трубка представляет собой сифон большого калибра, снабженный пипеткой Гей-Люссака или воздушной ловушкой; и оснащенный поплавком, колесом и указателем, как в «циферблатном» барометре. Поплавок прикреплен к тонкой часовой цепочке, которая проходит через колесо и адекватно уравновешена. Позади указывающего конца указателя или стрелки находится выступающая точка, которая обращена к раме прибора и находится в непосредственном контакте с регистрирующей бумагой. Применяются часы, оснащенные вспомогательным механизмом, чтобы иметь возможность перемещать установленную бумагу с регулярностью позади указателя и через заданные равные промежутки времени освобождать систему рычагов и пружин, чтобы заставить маркер оставить точку на бумаге, либо путем прокола, либо карандашной отметкой. Бумага разлинована горизонтальными линиями для диапазона ртутного столба и параллельными дугами окружностей для часов. Таким образом, барометр становится самопишущим, днем и ночью, в течение недели или более; отсюда великая ценность прибора. Часы, индекс и регистрирующий механизм защищены от пыли и вмешательства стеклянной передней панелью, которая открывается на петлях и запирается. Поскольку температура ртути не регистрируется, к раме прикреплен термометр Сикса для записи максимальной и минимальной температур, которые следует отмечать не реже одного раза в двадцать четыре часа.

Адмирал Фицрой предложил название «Атмоскоп» для барометра адмирала Милна; и он также назвал его «Барографом». Это последнее слово, по-видимому, применимо ко всем видам самопишущих барометров, разработанных до сих пор. Об рассматриваемом устройстве адмирал Фицрой пишет: «Он показывает изменения в напряжении, или пульсации, так сказать, атмосферы, в большом масштабе, с помощью ежечасных отметок; и диаграмма выражает для опытного наблюдателя то, что «индикаторная карта» парового цилиндра показывает искусному инженеру или стетоскоп — врачу».

Fig. 26.

Larger Image

34. Модификация барометра Милна. — Главная трудность, которую необходимо было преодолеть в барометре Милна, заключается в такой регулировке механизма регистрации, чтобы воздействие ударника на указатель ни в малейшей степени не смещало его из истинного положения. Был разработан иной способ регистрации, позволяющий точно записывать малейшее заметное движение ртутного столба. В этом приборе регистрирующая бумага закрепляется на цилиндре или барабане. Детали конструкции легко понять, обратившись к иллюстрации, рис. 26. Следует, однако, отметить, что это не изображение внешнего вида прибора. Барометр должен располагаться за часовым механизмом; на рисунке он представлен сбоку исключительно для наглядности устройства и принципов работы. Прибор имеет большой сифонный барометрический столб, в котором показан ртутный столбик. На ртуть в открытом конце А опирается стеклянный поплавок, прикрепленный к цепочке от часов или подходящему шелковому шнуру, другой конец которого соединен с вершиной дугообразной головки на коротком плече рычага-коромысла. Длинное плечо коромысла вдвое длиннее короткого по следующей причине. Когда ртуть опускается в длинном колене, она поднимается на равное расстояние в коротком колене трубки, и наоборот. Но барометрический столбик представляет собой разность высот ртути в двух коленах; следовательно, подъем или опускание поплавка на полдюйма будет соответствовать уменьшению или увеличению барометрического столба на один дюйм. Таким образом, чтобы записывать движения барометрического столба, а не поплавка, плечо коромысла, соединенное с поплавком, имеет радиус вдвое меньший, чем другое плечо. Оба плеча коромысла несут дугообразные головки, которые являются подобными частями полных окружностей, причем центром кривизны служит точка опоры или ось. Это приспособление поддерживает рычажность на каждом конце коромысла всегда на одном и том же расстоянии от точки опоры. С вершины большой дугообразной головки спускается отрезок часовой цепочки, прикрепленный к маркеру В, который должным образом уравновешивает поплавок А и способен легко перемещаться вдоль паза в латунной планке, указывая таким образом барометрическую высоту на шкале из слоновой кости С, закрепленной на той же вертикальной раме. На противоположной стороне маркера В сформирован металлический наконечник, который обращен к регистрационному листу и находится почти в контакте с ним. Рама, несущая шкалу и маркер, представляет собой конструкцию из латунных планок, деликатно отрегулированных и контролируемых пружинами, чтобы позволить молоточку Е часового механизма сообщать ей быстрое горизонтальное движение по небольшой дуге, благодаря чему наконечник маркера оставляет точку на бумаге. Те же часы обеспечивают вращение полого деревянного цилиндра D, на который установлена регистрирующая бумага. Часы необходимо заводить при установке нового листа бумаги на цилиндр, что может происходить ежедневно, еженедельно или ежемесячно, в зависимости от конструкции; серия точек, нанесенных на бумагу, показывает высоту барометрического столба каждый час днем и ночью. Расстояние, проходимое маркером, в точности равно диапазону колебаний барометрического столба.

Fig. 27.

35. Самопишущий барометр Кинга. — Г-н Альфред Кинг, инженер Ливерпульской газовой компании, еще в 1854 году разработал барометр для регистрации изменений веса атмосферы с помощью непрерывной карандашной записи; весьма совершенный самопишущий барометр, основанный на его принципе и построенный под его непосредственным наблюдением, был совсем недавно установлен в Ливерпульской обсерватории.

На рис. 27 представлен вид этого прибора спереди. Барометрическая трубка А имеет внутренний диаметр три дюйма и свободно плавает (не будучи закрепленной, как обычно) в неподвижном резервуаре В, направляемая фрикционными колесами W. Верхний конец трубки прикреплен к особой цепи, которая проходит через желобчатое колесо, вращающееся на точно отрегулированных фрикционных роликах. Другой конец цепи поддерживает раму D, несущую пишущий карандаш. Рама соответствующим образом утяжелена, направляется и обращена к цилиндру С, вокруг которого обернута регистрирующая бумага и который совершает один оборот в двадцать четыре часа под действием часового механизма. Г-н Хартнап, директор Ливерпульской обсерватории, в своем ежегодном отчете за 1868 год отмечает: «На каждый дюйм изменения ртутного столба карандаш перемещается на пять дюймов, так что горизонтальные линии на записи, расположенные на расстоянии полдюйма друг от друга, представляют собой изменение барометра на одну десятую дюйма. Вертикальные линии — это часовые линии, и, поскольку они находятся на расстоянии почти трех четвертей дюйма друг от друга, можно видеть, что фиксируется малейшее заметное изменение барометра и время его возникновения».

«Лицами, привыкшими пользоваться барометрами с большими трубками, было замечено, что в штормовую погоду иногда наблюдаются внезапные и частые колебания ртутного столба. Регистрация этих малых колебаний должна быть очень тонким тестом на чувствительность самопишущего барометра, поскольку время, затрачиваемое на подъем и опускание ртути в трубке, в некоторых случаях не превышает одной минуты». Г-н Хартнап утверждает, что запись этого прибора демонстрирует такие колебания всякий раз, когда дует сильный ветер и случаются шквалы.

Поскольку барометр в этом приборе в точности аналогичен «барометру с большим диапазоном», изобретенному г-ном Макнилом (описание которого приведено на стр. 48), представляется целесообразным процитировать следующее из отчета г-на Хартнапа: «Г-н Кинг сконструировал небольшую модель прибора для иллюстрации этого принципа. Этот прибор был передан мне на хранение для исследования и демонстрировался ученым джентльменам, посетившим обсерваторию в 1854 году во время собрания Британской ассоциации содействия развитию науки».

36. Сифонный барометр с фотографической регистрацией. — Был сконструирован непрерывный самопишущий барометр, в котором используется фотография. Тем, кто пожелает использовать подобный аппарат или досконально понять устройство и метод наблюдения, следует обратиться к подробному описанию, приведенному в издании «Гринвичские магнитно-метеорологические наблюдения» за 1847 год. Поскольку эти принципы применимы к фотографической регистрации магнитных и электрических, а также метеорологических изменений в показаниях приборов, полное описание аппарата выходило бы за рамки нашей цели.

Барометр представляет собой большую сифонную трубку; диаметр отверстия верхнего и нижнего концов, через которые поднимаются и опускаются поверхности ртути, составляет 1 1/10 дюйма. Стеклянный поплавок в открытом колене прикреплен к проволоке, которая при изменении высоты перемещает деликатно поддерживаемый легкий рычаг. Точка опоры рычага находится с одной стороны от проволоки; конечность с другой стороны, на расстоянии в четыре раза большем от точки опоры, несет вертикальную пластину из непрозрачной слюды с небольшим отверстием. Через это отверстие свет газовой горелки падает на фотобумагу, обернутую вокруг цилиндра, расположенного вертикально и вращаемого вокруг своей оси часовым механизмом, установленным циферблатом вверх. Цилиндр деликатно поддерживается и вращается на фрикционных роликах. Изогнутая проволока на оси охватывается зубцом часовой стрелки; таким образом, цилиндр совершает полный оборот за двенадцать часов. Его можно настроить на другой период вращения.

По мере вращения цилиндра бумага подвергается воздействию света, и остается фотографический след движений барометра, в четыре раза превышающий амплитуду колебаний поплавка или вдвое превышающий величину изменений барометрического столба. При подготовке бумаги и проявке следа требуются определенные химические процессы. Диаграмма, которую мы приводим на следующей странице, вместе с пояснением, взятым из книги Дрю «Практическая метеорология», позволит лучше понять вышеприведенное описание:

Рис. 28.

«Q e — это рычаг, чья точка опоры находится в e, противовес f почти поддерживает его; s — непрозрачная пластина из слюды с небольшим отверстием в p, через которое проходит свет, предварительно преломленный цилиндрической линзой в длинный луч, часть которого, находящаяся напротив отверстия p, падает на бумагу; d — проволока, поддерживаемая поплавком на поверхности ртути; G H — барометр; p — вертикальный цилиндр, заряженный фотобумагой; r — фотографический след; I — часовой механизм, вращающий цилиндр с помощью выступающего рычага t. Очевидно, что соответствующие расстояния поплавка и отверстия p от точки опоры могут быть отрегулированы таким образом, чтобы подъем и опускание поплавка могли быть умножены в любой требуемой степени». Когда считываются показания только нижней поверхности ртути в сифонном барометре, как в только что описанном приборе, поправка на температуру строго относится к высоте ртути в короткой трубке; но в столь коротком столбе она редко будет ощутимой.

ГЛАВА IV.

ГОРНЫЕ БАРОМЕТРЫ.

37. Горный сифонный барометр, основанный на принципе Гей-Люссака, сконструированный, как описано на стр. 31, и закрепленный в металлической трубчатой раме, представляет собой простой и легкий переносной прибор. Градуировка нанесена на раму, и для снятия показаний он подвешивается за кольцо в верхней части к железному штативу, который обычно поставляется в комплекте. Требуется значительная осторожность при регулировке верньеров, чтобы прибор оставался устойчивым и вертикальным. Недостатком удобства этого барометра является движение ртути в коротком колене, которое обычно ничем не ограничено, и поэтому имеет все условия для быстрого окисления во время путешествий. Чтобы исправить это, компания «Негретти и Замбра» конструирует горный сифонный барометр таким образом, что простым поворотом винта на пол-оборота ртуть можно зафиксировать для транспортировки, а нижнее колено при необходимости можно снять для очистки.

38. Горный барометр на принципе Фортена. — Этот барометр с резервуаром Фортена, в исполнении компании «Негретти и Замбра», является элегантным, удобным и очень точным прибором для путешествий, хорошо приспособленным для тщательного измерения высот. Резервуар сделан достаточно большим, чтобы вместить всю ртуть, которая вытечет из трубки на самой большой достижимой высоте. Винт в нижней части надежно фиксирует ртуть для транспортировки и служит для установки поверхности ртути на ноль шкалы при проведении наблюдений. Верньер считывает до 0,002 дюйма и легко скользит по латунной раме, диаметр которой сделан настолько малым, насколько это совместимо с размером трубки. Трубка в этом барометре должна быть полностью лишена сужений, чтобы ртуть легко опускалась при установке для наблюдения. Он должен быть тщательно откалиброван, а его внутренний диаметр определен, чтобы можно было внести поправку на капиллярность. Эта поправка, однако, должна быть объединена с ошибкой градуировки и составлять постоянную инструментальную поправку, определяемую в любое время путем сравнения с признанным эталонным барометром.

При использовании для наблюдений барометр поддерживается штативом (поставляемым как часть прибора). Он подвешивается путем установки двух штифтов на кольце рамы в пазы, выполненные в верхней части штатива, так что он висит свободно и вертикально в карданном подвесе. К металлической вершине штатива прикреплены на шарнирах ножки из красного дерева. Чтобы сделать барометр переносным, его нужно вынуть из штатива, осторожно наклонить, пока ртуть не достигнет верха, одновременно поворачивая винт в нижней части; затем перевернуть и закрутить до тех пор, пока ртуть не будет надежно зафиксирована. Перевернутый прибор упаковывается в штатив, ножки которого сформированы так, чтобы плотно прилегать к раме; также предусмотрены углубления для резервуара, термометра, карданного подвеса и верньера; таким образом, прибор прочно окружен деревянными ножками, которые удерживаются вместе латунными кольцами, надетыми на них.

Fig. 29.

39. Горный барометр Ньюмана. — Рис. 29 представляет собой иллюстрацию горного барометра, известного как барометр Ньюмана. Резервуар состоит из двух отдельных отсеков; верхняя часть нижнего и нижняя часть верхнего, будучи идеально плоскими, плотно соединены шарниром в центрах, так что нижний может перемещаться по небольшой дуге при повороте рукой. Это движение ограничено двумя упорами. Верхняя часть нижнего отсека и нижняя часть верхнего имеют по круглому отверстию, через которые сообщается ртуть. Когда прибор требуется для наблюдения, резервуар поворачивается вплотную к упору с надписью «открыто» или «не для переноски». Когда необходимо упаковать его для путешествия, нужно дать ртутному столбу заполнить трубку, осторожно наклонив барометр; затем перевернуть его и переместить резервуар к упору с надписью «закрыто» или «для переноски». В этом состоянии верхний отсек полностью заполнен ртутью, и, следовательно, ртуть в трубке не может перемещаться, что предотвращает попадание воздуха или повреждение трубки. Ртуть также не может вернуться в нижний отсек, так как отверстия теперь не совпадают, а контакт сделан слишком совершенным, чтобы позволить ртути просочиться между поверхностями. Трубка не входит в нижний отсек, который полностью заполнен ртутью, когда прибор подготовлен к наблюдению. Свободного объема верхнего резервуара достаточно, чтобы принять ртуть, которая опускается из трубки до предела гравированной шкалы, которая в этих барометрах обычно простирается только до 20 дюймов. Более низкий предел, конечно, можно было бы обеспечить за счет увеличения размера резервуаров, что не рекомендуется делать, если нет специальной цели. Этот барометр можно приобрести в деревянной или латунной раме. Если в деревянной, то он имеет латунный щиток, который сдвигается вокруг шкальной части рамы, чтобы его можно было легко поместить перед трубкой и шкалой в качестве защиты при транспортировке; винт верньера в этом случае расположен в верхней части прибора. Когда шкала градуирована в истинных дюймах, на раме должны быть отмечены нейтральная точка, поправки на емкость и капиллярность. Градуированные шкалы, однако, помещенные на этих барометрах в латунных рамах, обычно представляют собой искусственные дюймы, подобные плану градуировки Кью; преимущество заключается в том, что требуется только одна простая поправка, а именно на инструментальную ошибку и капиллярность вместе взятые, которую всегда можно легко определить путем сравнения с эталонным барометром; более того, поскольку при считывании не требуется регулировка резервуара, прибор можно проверить искусственным давлением по всей шкале, по плану, практикуемому в Кью, Ливерпуле и т. д., и уже описанному (см. стр. 18).

40. ПАТЕНТОВАННЫЕ ГОРНЫЕ И ДРУГИЕ БАРОМЕТРЫ КОМПАНИИ «НЕГРЕТТИ И ЗАМБРА».

Fig. 30.

Это изобретение призвано сделать горные и другие барометры стандартной точности более прочными, портативными и менее подверженными поломкам при переноске, чем раньше, за счет отказа от обычного гибкого резервуара, содержащего ртуть в нижней части прибора, и адаптации вместо него жесткого резервуара, изготовленного из стекла и железа. Резервуар состоит из стеклянного цилиндра, который закреплен в металлической трубке или раме. Чтобы сделать резервуар герметичным для ртути сверху и снизу, в трубку или раму ввинчиваются металлические крышки, которые прижимаются к кожаным прокладкам, помещенным между ними и краями стеклянного цилиндра. Верхняя крышка резервуара снабжена винтом с мелкой резьбой для приема железной пробки или гнезда, в которое надежно закреплена барометрическая трубка. По всей длине этой пробки нарезана мелкая резьба, с помощью которой резервуар можно ввинчивать или вывинчивать. Сбоку этой пробки или гнезда, от нижнего конца до полудюйма от верха, прорезан паз для доступа воздуха к поверхности ртути внутри резервуара, когда барометр находится в использовании. В нижнюю поверхность пробки, несущей барометрическую трубку, ввинчен наконечник из слоновой кости. Этот наконечник из слоновой кости очень тщательно отрегулирован измерением, чтобы быть нулевой точкой прибора, от которой разделена барометрическая шкала дюймов. Поверхность ртути в резервуаре устанавливается на нулевую точку путем ввинчивания или вывинчивания резервуара до тех пор, пока наконечник из слоновой кости и его отраженное изображение не окажутся в контакте.

Прибор (рис. 30) показан в состоянии регулировки, готовый к проведению наблюдения; но когда желательно сделать его портативным, его необходимо наклонить, пока ртуть из резервуара не заполнит трубку; затем резервуар нужно ввинтить в гнездо так, чтобы прижать лицевую сторону верхней крышки к нижней стороне плеча крышки непосредственно над ним; после этого прибор можно переносить, не опасаясь его повреждения.

Меры предосторожности, необходимые при использовании горного барометра. — Извлекая барометр из футляра после поездки, дайте ему постоять шкалой вниз, пока резервуар не будет отвинчен на один оборот винта, после чего слегка встряхните резервуар; ртуть в нем тогда полностью заполнит конец барометрической трубки, если какая-либо ее часть вытекла оттуда.

Затем барометр переворачивается, и, если желательно провести наблюдение, подвесьте его вертикально на штативе за кольцо в верхней части. Резервуар должен быть отвинчен до тех пор, пока поверхность ртути не сравняется с самым концом наконечника из слоновой кости или нулевой точки, закрепленной на железной пробке, по которой стеклянный резервуар перемещается вверх и вниз.

Если высота места, где будет использоваться барометр, значительно выше уровня моря, будет хорошо — после подвешивания его на штативе — отвинтить резервуар на несколько оборотов, удерживая барометр в наклонном положении, так как на больших высотах ртуть будет падать значительно быстрее, чем можно отвинтить резервуар, тем самым заполняя его до краев; но при частичном отвинчивании резервуара заранее освобождается место для приема ртути при ее падении на несколько дюймов.

Резервуар нельзя отвинчивать, когда прибор ПЕРЕВЕРНУТ, более чем на два оборота винта, иначе ртуть вытечет через паз.

При путешествии безопаснее переносить барометр в горизонтальном положении или концом с резервуаром вверх.

Для очистки барометра. — Если в какое-либо время ртуть в резервуаре окислится и считывание с ее поверхности станет затруднительным, ее можно легко очистить, сняв резервуар и содержащуюся в нем ртуть с рамы барометра, отвинтив его в горизонтальном положении; эта мера предосторожности необходима для того, чтобы ртуть в трубке не вытекла и тем самым не позволила воздуху войти. Затем резервуар необходимо опорожнить и тщательно очистить сухой чистой кожаной или шелковой салфеткой.

После выполнения операции очистки верните резервуар на раму и завинчивайте его до тех пор, пока лицевая сторона не прижмется к нижней стороне плеча, продолжая держать прибор горизонтально. Резервуар теперь готов к повторному наполнению, для чего поставьте барометр вертикально головкой вниз и удалите маленький винт в нижней части; через открывшееся отверстие влейте ртуть, пропуская ее через бумажную воронку с очень маленьким отверстием. Хорошо пропустить ртуть через очень маленькую воронку два или три раза, прежде чем возвращать ее в резервуар барометра, так как в процессе этого все частицы пыли или оксида прилипают к бумаге и эффективно удаляются.

Если во время операции очистки будет потеряно небольшое количество ртути, это не имеет значения, пока остается достаточное количество для обеспечения регулировки до нулевой точки. Последнее составляет одно из больших преимуществ этого нового прибора перед обычным барометром; ибо в большинстве случаев, после того как прибор был тщательно сравнен с эталонным, в случае потери ртути нет способа исправить ошибку, если под рукой нет эталонного барометра; новый барометр в этом отношении независим, и небольшое количество ртути больше или меньше не имеет значения.

41. Барометр с короткой трубкой. — Это просто трубка, более короткая, чем необходимо для показа атмосферного давления на уровне моря, по мере необходимости. Он удобен для использования в воздушных шарах и на горных станциях, будучи, конечно, специальной конструкцией.

42. Метод расчета высот с помощью барометра. — Поскольку давление атмосферы измеряется барометром, очевидно, что по мере того, как прибор поднимают на высокую гору или поднимают на воздушном шаре, длина столба должна уменьшаться по мере уменьшения атмосферного давления вследствие того, что слой воздуха остается внизу. Давление воздуха возникает из-за его веса или притяжения гравитации к нему, и поэтому количество воздуха под резервуаром барометра не может влиять на высоту столба. Отсюда следует, что между разностью барометрического давления у подножия и на вершине холма или другого возвышения и разностью абсолютных высот над уровнем моря должно существовать определенное соотношение. Теоретическое исследование, обильно подтвержденное практическими результатами, определило, что слои воздуха уменьшаются в плотности в геометрической прогрессии, в то время как высоты увеличиваются в арифметической. Отсюда у нас есть метод определения разностей уровней путем наблюдений, сделанных над плотностью воздуха с помощью барометра. Выходит за рамки нашей цели объяснять подробно принципы, на которых основан этот метод, или приводить его математическое обоснование. Мы прилагаем таблицы, которые будут полезны практическим лицам — геодезистам, инженерам, путешественникам, туристам и т. д., — которые могут носить барометр в качестве спутника в путешествии.