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

64. РАЗНОВИДНОСТИ ТЕРМОМЕТРОВ.

Рис. 37 — иллюстрация термометров на самшитовой шкале для общего использования и обычных целей.

Рис. 38, дорожный термометр Негретти и Замбра; он закреплен в металлическом (серебряном или другом) корпусе, похожем на футляр для карандаша, и имеет шкалу, разделенную на его стержне.

Рис. 39, термометр, установленный на стеклянной пластине, на которой вытравлена шкала, задняя часть — дуб, красное дерево или черное дерево.

Рис. 40, портативный термометр в бронзовом латунном или нейзильберовом вращающемся корпусе.

Рис. 41, карманный термометр на шкале из слоновой кости или металла, в футляре из сафьяна или папье-маше.

Fig. 37. Fig. 38. Fig. 39. Fig. 40. Fig. 41. Рис. 42, декоративный термометр для гостиной, на подставке из черного дерева или слоновой кости, со стеклянным колпаком.

Рис. 43, изображение высокохудожественного или гильошированного дизайна для креплений термометра, из слоновой кости или дерева, для гостиной. Некоторые имеют дополнение в виде солнечных часов или компаса сверху; они также могут быть сформированы для подставки под часы.

Рис. 44, банный термометр, имеющий поплавок, позволяющий держать его в воде.

Fig. 42. Fig. 43. Fig. 44. Рис. 45, термометр со шкалой из слоновой кости в стеклянном цилиндре, установленный на дубовом кронштейне с металлической верхушкой, для наружного использования; например, у окна.

Рис. 46, термометр для окна, на запатентованной фарфоровой или стеклянной шкале, с дубовым кронштейном и удобными латунными опорами для установки прибора под любым углом.

Рис. 47, химический термометр на самшитовой шкале, соединенный шарниром возле резервуара на латунной петле, в диапазоне от 300° до 600°.

Рис. 48, химический термометр для кислот, градуированный на собственном стержне, подходящий для вставки в тубус реторт; они также изготавливаются изолированными в стеклянном цилиндре для защиты градуированного стержня; в диапазоне от 0° до 600°.

Fig. 45. Fig. 46. Fig. 47. Fig. 48. Fig. 49. Fig. 50.

65. Термометр для перегретого пара. — Поскольку большое преимущество, получаемое от использования перегретого пара в морских и других паровых двигателях, теперь общепризнано инженерами, надежные термометры, показывающие по крайней мере до 600°, имеют первостепенное значение. Чтобы удовлетворить эту потребность, компания «Негретти и Замбра» сконструировала для этой цели прочную форму термометра на своих запатентованных фарфоровых шкалах, в прочных и удобных металлических креплениях, с перфорированной защитой резервуара. Шкалы не могут быть испорчены паром, жаром, маслом или грязью; и периодическое протирание — это все, что потребуется, чтобы сохранить деления и цифры чистыми и видимыми в течение любого времени; в то время как тщательная калибровка термометрических трубок обеспечивает наиболее точные показания из возможных. Эти термометры проиллюстрированы на рис. 49 и 50. Подобная, но более дешевая конструкция придается термометрам, используемым с аппаратами для горячего воздуха или горячей воды.

66. Термометр для варки сахара защищен металлической рамой; и обычно имеет длину от трех до четырех футов, причем градуировка ограничена пространством около двенадцати дюймов в верхней части прибора, что позволяет погружать резервуар и большую часть трубки в кипящий сахар. Градуировка доходит до 270° или далее. К шкале иногда прикрепляется индекс, который можно установить на любую степень тепла, которую требуется поддерживать.

67. ПОЧВЕННЫЙ ТЕРМОМЕТР.

Почвенный термометр предназначен для определения температуры почвы на различных глубинах. Он защищен латунной рамой, заостренной и усиленной на конце для облегчения вставки в землю, как на рис. 51.

Fig. 51.

Полезность знания температуры почвы. — Температура почвы является важным элементом при рассмотрении климата, поскольку она касается растительного мира.

Доктор Даубени в своих «Лекциях о климате» дает следующее утверждение относительно некоторых температур, которые наблюдались непосредственно под поверхностью земли в различных частях земного шара:

Country. Temperature. Authority. Tropics, often 162-184° Humboldt. Egypt 133-144 Edwards & Colin. Orinoco In white sand, 140 Humboldt. Chili 113-118, among dry grass Boussingault. Cape of Good Hope 150, under the soil of a bulb garden Herschell. Bermuda 142, thermometer barely covered in earth Emmet. China Water of the fields, 113; adjacent sand,

much higher; blackened sides of the boat

at midday, 142-150 Meyer. France 118-122, and in one instance 127 Arago. «Важность этого для растительности можно оценить по следующим соображениям:—

«Известно, что каждое растение требует определенного количества тепла, варьирующегося в случае каждого вида, для возобновления своего роста в начале сезона.

«Теперь, когда эта степень тепла побудила к активности те части, которые находятся над землей, и заставила их вырабатывать сок, необходимо, чтобы подземные части в то же время были возбуждены теплом земли для поглощения материалов, которые должны снабжать растение питанием. Если последняя функция не обеспечена, надземные части растения будут чахнуть от недостатка пищи для усвоения. Действительно, даже желательно, чтобы корни опережали листья, чтобы иметь наготове запас пищи, из которого последние могли бы черпать». В другом месте профессор отмечает: «Мистером Рейксом из экспериментов, проведенных в Чат-Моссе, было вычислено, что температура почвы при дренировании в среднем на 10° выше, чем при отсутствии дренажа; и это неудивительно, когда мы обнаруживаем, что 1 фунт воды, испарившийся из 1000 фунтов почвы, понизит температуру всей массы на 10° из-за скрытой теплоты, которую она поглощает при превращении в пар».

68. МОРСКОЙ ТЕРМОМЕТР.

Fig. 52.

Этот прибор представляет собой специальную конструкцию, отвечающую требованиям навигации. Он состоит из тщательно сконструированного термометра, разделенного на стержне на градусы, которые достаточно велики, чтобы допускать подразделение на десятые доли градуса путем оценки, и в диапазоне от 0° до 130°. Шкала фарфоровая, с вытравленными на ней градусами, вплавленными в стойкий черный цвет. Прибор сделан так, чтобы вдвигаться в лакированный металлический корпус для удобного использования и защиты. Поэтому он адаптирован практически для любой обычной цели; и не может быть вредно затронут каким-либо химическим воздействием, возникающим от воздуха или морской воды. Набор этих термометров состоит из шести штук, тщательно упакованных в аккуратную коробку; два имеют лакированные металлические корпуса (рис. 52), остальные предназначены для использования без корпуса или для замены в случае поломки.

Этот термометр используется в Королевском флоте и для наблюдений, проводимых в море для Торговой палаты.

Термометр теперь считается необходимым прибором на борту судна. Он не только неоценим в сочетании с барометром как руководство по погоде, но его показания полезны для выявления присутствия теплого или холодного течения в море; многие из великих океанических течений характеризуются теплотой или холодностью своих вод. В морях, посещаемых айсбергами, обычное использование термометра указывало бы на их близость, так как вода становится холоднее на некотором расстоянии вокруг из-за таяния огромных масс льда. Вода над отмелью в море обычно холоднее, чем поверхностная вода окружающего океана; что может быть результатом того, что холодная вода поднимается к поверхности течением, встречающим отмель. С этим фактом мореплаватели хорошо знакомы; и поэтому падение температуры морской воды может предвещать, что мелководье близко. Было установлено, что рыбы обитают в регионах океанов и морей, имеющих специфическую температуру, подходящую для их привычек. Более качественные и плотные сорта рыбы встречаются там, где существуют холодные воды. Те, что выловлены в более теплых поясах или потоках воды, даже на той же широте, гораздо хуже по состоянию и менее одобрены вкусом. Рыба Средиземного моря, теплого моря, обычно бедная и редкая. Рыба, выловленная в холодных водах между американским берегом и Гольфстримом, очень ценится; в то время как в потоке и на другой его стороне, говорят, она безвкусна и не имеет аромата. Между побережьями Китая и теплыми водами Японского течения моря изобилуют отличной рыбой; но в теплых водах течения и за его пределами их никогда не видели в таких косяках.

На самом деле, четко установлено, что рыбы адаптированы к климату, как птицы и звери. Было даже подтверждено после тщательного исследования, что сельдь, которая изобилует в британских морях и составляет важнейшую отрасль наших промыслов, может быть найдена только при температуре от 54° до 58°. Следовательно, термометр, если его начнут использовать рыбаки, направил бы их к местам, где они могут с лучшим шансом забросить свои сети темными ночами, когда другие признаки не заметны.

Этот термометр в своем металлическом корпусе идеально подходит для опускания за борт или помещения в ведро с водой, только что взятой из моря, чтобы определить ее температуру.

ГЛАВА VII.

САМОРЕГИСТРИРУЮЩИЕ ТЕРМОМЕТРЫ.

69. Важность саморегистрирующих термометров. — Поскольку тепло является, по-видимому, наиболее эффективным агентом в производстве метеорологических явлений, определение самой высокой температуры дня и самой низкой в течение ночи является первостепенной необходимостью, чтобы позволить составить оценку климата любого места. Наблюдать эти экстремумы с помощью обычного термометра было бы непрактично из-за постоянной бдительности, которая была бы необходима. Отсюда очевидны полезность и важность самозаписывающих термометров. Термометр, сконструированный для регистрации самой высокой температуры, обычно называется максимальным термометром; тот, что показывает самую низкую температуру, называется минимальным термометром; и если он сделан для записи обоих экстремумов температуры, он обозначается как максимальный и минимальный термометр. Мы, ради метода, опишем используемые приборы в этом порядке.

Вышло бы за рамки нашего объема подробно объяснять методы работы с температурными наблюдениями; но мы можем заметить, что половина суммы максимальной и минимальной температуры каждого дня из двадцати четырех часов — это не то, что метеорологи называют средней суточной температурой, хотя она очень часто приближается к ней. Средняя температура дня понимается как среднее значение двадцати четырех последовательных ежечасных показаний термометра; и метеорология теперь предоставляет формулы, с помощью которых этот результат можно вывести всего из двух или трех наблюдений в день. Но мы хотели бы заметить, что фактическая средняя температура любого места не оказывает такого важного влияния на жизнь, как животную, так и растительную, как внезапность и величина изменений температуры. Климат, следовательно, следует оценивать скорее по диапазону термометра, чем по среднему значению его показаний. Отчеты Генерального регистратора доказывают, что при широком диапазоне термометра смертность значительно возрастает; и метеорологам становится очевидно, что суточный диапазон термометра отмечает влияние температуры на здоровье людей и успех урожая лучше, чем любой другой метеорологический факт, который мы принимаем к сведению. Теперь, когда саморегистрирующие термометры сконструированы с ртутью, наиболее подходящим из всех термометрических веществ, не только для максимальных, но и для минимальных температур, определение суточного диапазона температуры становится более достоверным, а наблюдения в разных местах — более строго сопоставимыми.

МАКСИМАЛЬНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ.

70. Максимальный термометр Резерфорда. — Максимальный термометр, изобретенный доктором Джоном Резерфордом, отличается от обычного термометра наличием небольшого цилиндра из стали, фарфора или алюминия, который свободно перемещается в трубке над ртутью, выполняя роль указателя. Стержень термометра закреплен горизонтально на раме, которая должна быть подвешена в том же положении, как показано на рис. 53. Прибор устанавливается путем удерживания его резервуаром вниз, чтобы позволить указателю под действием собственной тяжести опуститься до соприкосновения с ртутью. Повышение температуры вызывает расширение ртути, которая, в свою очередь, толкает указатель вперед. При понижении температуры ртуть отступает от указателя, оставляя его в таком положении, что конец, находившийся в контакте с ртутью, показывает на шкале самую высокую температуру с момента последней установки прибора.

Рис. 53.

Поскольку он легко изготавливается и сравнительно дешев, его до сих пор используют для обычных целей. Его недостатки: во-первых, подверженность быстрому выходу из строя из-за того, что указатель может застрять в ртути или зафиксироваться вследствие окисления, что делает прибор совершенно бесполезным; во-вторых, легкость, с которой указатель может сместиться из-за ветра, воздействующего на прибор, или другого случайного сотрясения, что иногда приводит к ошибочным показаниям; и, в-третьих, полная непригодность для использования на море.

В той части трубки, что находится над ртутью, заключено небольшое количество воздуха для предотвращения свободного перемещения металла в трубке. Это требует изготовления большего резервуара, что делает термометр менее чувствительным. Более того, поскольку часто случается, что часть ртути проходит мимо указателя, частицы воздуха проникают в металл и вызывают разрывы в столбике, которые зачастую может устранить только мастер. Чтобы облегчить эту повторную регулировку, на конце трубки оставлена небольшая камера; при нагревании ртуть расширяется, и если удается загнать в эту камеру указатель и пузырьки воздуха, то при последующем охлаждении, при некотором умении, ртуть сожмется, оставив воздух и указатель позади. Однако иногда указатель невозможно сдвинуть с места фиксации, поэтому прибор приходится практически переделывать заново.

71. Максимальный термометр Филлипса. — Максимальный термометр, возможно, более совершенный в работе, чем термометр Резерфорда, был предложен профессором Джоном Филлипсом из Оксфорда. В обычный термометр вводится небольшое количество воздуха, чтобы отсечь около полудюйма ртутного столбика вблизи его конца в трубке. Это образует максимальный термометр, если стержень расположен горизонтально. Изолированная часть при расширении толкается вперед и остается в этом положении, когда ртуть сжимается. Конец, удаленный от резервуара, показывает на шкале максимальную температуру.

Когда он изготовлен с капиллярной трубкой настолько тонкой, что сила капиллярного притяжения преодолевает силу тяжести и не дает ртути упасть к концу трубки при переворачивании прибора, он становится очень удобным термометром, вполне портативным и подходящим для использования на борту судна. В такой трубке требуется резкое встряхивание взмахом руки, чтобы вернуть отделенную часть обратно к столбику для установки прибора к будущим наблюдениям; никакое обычное движение не сдвинет ее. Если термометр не обладает этой особенностью, ртуть будет стекать к концу, если держать его резервуаром вниз; в таком состоянии он является далеко не удовлетворительным прибором, так как воздух может сместиться, и требуется много навыка, чтобы снова правильно разделить столбик. На практике было обнаружено, что пузырек воздуха при разных температурах принимает разную длину, а если он очень мал, то через несколько лет исчезает из-за окисления и диффузии со ртутью, в результате чего прибор становится дефектным и ненадежным в работе — эти результаты привели к созданию самопишущего ртутного максимального термометра, изобретенного и запатентованного компанией «Негретти и Замбра». Он находится в широком доступе уже около двенадцати лет; поэтому теперь мы можем с уверенностью говорить о его достоинствах.

72. Патентный максимальный термометр Негретти и Замбра состоит из стеклянной трубки, содержащей ртуть, установленной на гравированной шкале, как показано на рис. 54. Часть трубки термометра над ртутью полностью свободна от воздуха; а в точке A, в изгибе над резервуаром, вставлен и закреплен с помощью паяльной трубки небольшой кусочек цельного стекла или эмали, который действует как клапан, позволяя ртути проходить с одной стороны при нагревании, но не позволяя ей вернуться при охлаждении термометра. Когда ртуть однажды прошла через сужение, что может быть достигнуто только силой расширения при нагревании, и поднялась в трубке, верхний конец столбика фиксирует максимальную температуру. Чтобы вернуть ртуть в резервуар, мы должны приложить силу, равную той, что подняла ее в трубке; используемая сила — это сила тяжести, при необходимости дополняемая легким встряхиванием прибора.

Рис. 54.

Градусы обычно делятся на самих стержнях этих термометров, но их рамы, конечно, также имеют шкалу. У производителей есть различные стили оформления рам из дерева, металла, фарфора и даже стекла. Каждый материал подходит в зависимости от требований. Фарфоровые шкалы, на которых отметки вытравлены кислотой, а затем перманентно зачернены и обожжены — по процессу, на который у изобретателей есть отдельный патент, — окажутся очень практичными, так как они не подвержены коррозии или потускнению при воздействии любых погодных условий, а любое количество пыли и грязи можно легко очистить.

Главная рекомендация этого термометра — простота конструкции, позволяющая использовать его с уверенностью и надежностью. Ни про какой другой максимальный термометр нельзя сказать, что его невозможно расстроить или вывести из строя; следовательно, в отношении долговечности он превосходит все остальные. Только физическая поломка может привести к его отказу. Поэтому он является самым легко транспортируемым из всех самопишущих термометров, что делает его подходящим для путешественников и для отправки за границу. В 1852 году Британское метеорологическое общество признало этот термометр «лучшим из всех, что были созданы для измерения максимальной температуры, и особенно для солнечных наблюдений». С тех пор прошло одиннадцать лет, и у него до сих пор нет конкурентов.

Инструкция по применению. При использовании этого термометра для метеорологических наблюдений его следует подвешивать с помощью двух латунных пластин B, C, прикрепленных для этой цели, таким образом, чтобы он висел немного приподнятым в точке C, и располагать его в тени, обеспечивая свободный доступ воздуха со всех сторон; тогда при повышении температуры ртуть будет подниматься по трубке, как в обычном термометре, и продолжать это делать до тех пор, пока температура растет. При понижении температуры сжатие ртути будет происходить ниже изгиба трубки, оставляя весь столбик ртути в трубке, тем самым фиксируя самую высокую температуру и показывая ее до тех пор, пока прибор не будет потревожен.

Чтобы подготовить прибор к будущим наблюдениям, снимите его и держите вертикально, резервуаром вниз, а затем встряхните. Ртуть опустится в трубке и покажет температуру воздуха в данный момент; после повторного подвешивания он будет готов к дальнейшим наблюдениям.

После того как температура достигла максимума, при ее снижении произойдет небольшое сжатие ртути в трубке — так же, как и в резервуаре, — и поэтому возникали сомнения в точности регистрации; однако расчеты показывают, а критические испытания доказали, что самый большой суточный диапазон температур не вызовет ошибки, достаточно значимой, чтобы быть заметной на шкале.

Очень большое преимущество этого термометра заключается в том, что ртути можно позволить стечь до конца трубки, не теряя при этом максимальную температуру, достигнутую во время эксперимента. Его можно использовать резервуаром вверх. Все, что нужно для считывания максимальной температуры, — это наклонить прибор так, чтобы ртуть плавно стекала к резервуару. Она остановится у сужения, показывая максимальную температуру на шкале. Впоследствии ртуть загоняется в резервуар путем встряхивания прибора, удерживаемого в руке. Следовательно, прибор неоценим в качестве регистрирующего термометра на борту судна, так как на его показания никоим образом не влияют движения и вибрации судна.

Для физиологических экспериментов, таких как измерение температуры во рту при лихорадке, этот термометр является единственным, который можно использовать с уверенностью, так как его можно держать в любом положении, не теряя достигнутую максимальную температуру.

МИНИМАЛЬНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ.

73. Спиртовой минимальный термометр Резерфорда, рис. 55, состоит из стеклянной трубки, резервуар и часть канала которой заполнены совершенно чистым винным спиртом, в котором свободно перемещается указатель из черного стекла. Небольшой подъем термометра резервуаром вверх заставит стеклянный указатель переместиться к поверхности жидкости, где он останется, если его не встряхнуть сильно. При понижении температуры спирт отступает, увлекая за собой стеклянный указатель; при повышении температуры поднимается только спирт, оставляя конец указателя, наиболее удаленный от резервуара, показывающим минимальную температуру.

Рис. 55.

Инструкция по применению и т. д. — Заставив стеклянный указатель переместиться к концу столбика спирта путем легкого наклона термометра резервуаром вверх, подвесьте прибор (в тени, обеспечив свободный доступ воздуха со всех сторон) с помощью двух латунных пластин, прикрепленных для этой цели, таким образом, чтобы резервуар был примерно на полдюйма ниже, чем верхний конец термометра, наиболее удаленный от резервуара; тогда при понижении температуры винный спирт будет опускаться, увлекая за собой стеклянный указатель; однако при повышении температуры винный спирт будет подниматься в трубке, оставляя тот конец маленького стеклянного указателя, который наиболее удален от резервуара, показывающим минимальную температуру. Чтобы сбросить показания прибора, просто немного приподнимите конец термометра с резервуаром, как отмечалось ранее, и указатель снова опустится к концу столбика, готовый к будущим наблюдениям.

Меры предосторожности. — 1. Ни в коем случае не дергайте и не трясите спиртовой минимальный термометр при сбросе показаний, так как это может привести к расстройству прибора, либо заставив указатель выйти из спирта, либо отделив часть спирта от основного столбика.

2. Поскольку спиртовые термометры имеют тенденцию с возрастом показывать более низкие значения из-за летучей природы жидкости, позволяющей частицам в виде пара подниматься и скапливаться в трубке, необходимо время от времени сравнивать их с ртутным термометром, погрешность которого известна; и если разница составляет более нескольких десятых градуса, внимательно осмотрите верхнюю часть трубки, чтобы увидеть, не скопился ли спирт в канале; если это так, отделившуюся часть можно соединить с основным столбиком, раскачивая термометр маятникообразным движением резервуаром вниз.

3. Столбик спирта иногда сильно разделяется из-за тряски при транспортировке. Если прибор находится в таком состоянии при получении, его следует держать правой рукой резервуаром вниз и осторожно, но сильно постукивать рамой о ладонь левой руки. Разорванная нить спирта вскоре начнет соединяться, и при продолжении операции в течение достаточного времени все пузырьки исчезнут, и термометр станет как новый.

74. Садовый минимальный термометр. — Этот прибор, представленный на рис. 56, представляет собой специальную конструкцию минимального термометра Резерфорда, отвечающую требованиям садоводов. Желательно, если не необходимо, чтобы у садоводов была возможность определять, до какой температуры опускается воздух в оранжереях и теплицах холодными ночами, особенно зимой. Этот термометр установлен на прочной раме из литого цинка с выпуклыми делениями и цифрами шкалы.

Рис. 56.

Углубленная поверхность рамы окрашена в темный цвет; цифры и деления — в яркий, поэтому наблюдения можно проводить без близкого осмотра прибора.

Инструкция по применению такая же, как и в предыдущем разделе. Его можно использовать как обычный термометр, просто подвесив за верхнюю петлю, в этом положении окрашенная жидкость всегда будет показывать текущую температуру.

Раздражающим фактором при использовании обычных самшитовых и плоских металлических шкал было то, что со временем воздействие влажной теплой атмосферы способствовало росту водорослей на них и стирало деления; было обнаружено, что способ с выпуклыми цифрами и делениями шкалы предотвращает разрушение прибора таким образом.

75. Спиртовой минимальный термометр Бодена. — Этот прибор внешне напоминает термометр Резерфорда; его показания определяются расширением и сжатием спирта, а минимальная температура также регистрируется стеклянным указателем, который оттягивается назад и остается на месте спиртом, как и в приборе Резерфорда. Однако в приборе Бодена есть большое улучшение; в то время как термометр Резерфорда может регистрировать только в горизонтальном положении, термометр Бодена можно использовать как горизонтально, так и вертикально, по мере необходимости. Это важное изменение достигается следующим образом: вместо того чтобы указатель в термометре был свободным и мог перемещаться вверх и вниз в зависимости от положения прибора, как у Резерфорда, указатель в новом приборе сделан так, чтобы максимально плотно прилегать к каналу трубки, настолько, что даже если держать термометр вверх ногами или трясти его, указатель не сдвинется с места; но поскольку минимальный термометр с неподвижным указателем невозможно было бы установить для наблюдения, и он был бы бесполезен, изобретатель ввел позади указателя кусочек цельного стекла длиной около полутора дюймов, который свободно перемещается в спирте. Добавление веса этого кусочка стекла поверх указателя при переворачивании прибора вверх ногами заставляет указатель опуститься к краю спирта; и там он остается, как в случае с обычным термометром Резерфорда. Таким образом, именно путем переворачивания термометра вверх ногами и позволения подвижному кусочку стекла упасть на указатель, указатель загоняется к концу спирта; после этой операции термометр подвешивается горизонтально или вертикально и готов к использованию.

Указатель, хотя и неподвижен сам по себе, спиртом оттягивается назад, как в обычном минимальном термометре, и его показания считываются по шкале по верхнему краю указателя.

76. Желательность ртутных минимальных термометров. — Спирт расширяется неравномерно при равных приращениях тепла, следовательно, в показаниях шкалы могут существовать ошибки, если градуировка не выполнена очень точно — не обязательно равномерно. По этой причине, а также из-за летучести спирта и наличия газовых прослоек в трубке, хороший и абсолютно надежный минимальный термометр долгое время был желаемым прибором. Было желательно получить термометр, который регистрировал бы самую низкую температуру с помощью ртути — жидкости, обычно используемой для метеорологических термометров. Недавно было изобретено несколько приборов, отвечающих этому требованию, которые подходят и удовлетворительны для наземных целей, но прибор, хорошо приспособленный для использования на борту судна, все еще очень востребован.

Для очень низких температур всегда будут требоваться спиртовые термометры, так как ртуть замерзает при -40° F и сжимается очень неравномерно задолго до этой точки, в то время как спирт еще никогда не замерзал.

Fig. 57.

77. Патентный ртутный минимальный термометр Негретти и Замбра, представленный на рис. 57, имеет цилиндрический резервуар большого размера, что на первый взгляд может навести на мысль, что прибор будет недостаточно чувствительным; но поскольку цилиндру придается длина, а не увеличивается его диаметр, он окажется таким же чувствительным, как шарообразный резервуар того же диаметра, и гораздо более чувствительным, чем обычный спиртовой термометр.

Причина большого размера резервуара заключается в том, чтобы позволить внутреннему диаметру трубки термометра быть больше, чем обычно используется для термометрических целей, чтобы стальной указатель, заостренный с обоих концов, мог свободно перемещаться внутри, когда это необходимо.

Трубка выдувается, заполняется и регулируется обычным способом, при этом 60° температуры находятся примерно на середине трубки. Затем на верхнем конце трубки формируется небольшой цилиндрический резервуар, и вводится стальная игла, заостренная с обоих концов; конец, контактирующий со ртутью, более резкий, другой — более вытянутый. Открытый конец трубки теперь вытягивается в тонкую капиллярную трубку, и резервуар прибора нагревается, чтобы ртуть полностью заполнила трубку. Когда ртуть достигает капиллярной трубки, применяется пламя паяльной трубки; стекло искусно расплавляется, лишняя часть удаляется, а трубка остается герметично закрытой. Во время этой операции стальной указатель был погружен в нагретую ртуть. По мере остывания прибора, если держать его вертикально, ртуть будет отступать и обнажать иглу, которая затем будет следовать за опускающимся столбиком просто под действием собственной тяжести. В этом состоянии термометр напоминает максимальный термометр Резерфорда, представляя собой трубку со ртутью и стальным указателем, плавающим на ее поверхности; но он обладает важными преимуществами: он полностью свободен от воздуха, поэтому ртуть может перемещаться с идеальной свободой; а указатель заострен с обоих концов, чтобы позволить ртути проходить мимо, вместо того чтобы быть плоским, что препятствует этому.

Fig. 58.

Для использования термометра его подвешивают перпендикулярно (рис. 57) так, чтобы стальной указатель покоился на поверхности ртутного столбика. По мере сжатия ртути в цилиндре та, что в трубке, опускается, и указатель под действием собственной тяжести следует за ней; напротив, по мере расширения ртути и ее подъема в трубке, она проходит мимо указателя с одной стороны и при подъеме оказывает боковое давление на иглу, прижимая ее к одной стороне трубки, где она остается прочно зафиксированной, оставляя верхний конец иглы показывающим минимальную температуру. В этом термометре отсчет всегда ведется по верхнему концу иглы, а не по самой ртути.

Чтобы извлечь иглу из ртути, используется магнит; если игла погружена лишь на несколько градусов, ее можно легко извлечь, не меняя положения прибора. Если магнита недостаточно для этой цели, мы просто поворачиваем термометр на его опоре из вертикального положения, слегка приподнимая резервуар (рис. 58 (2)). Ртуть и указатель тогда стекут в небольшой резервуар. Если указатель не выходит свободно из трубки вместе со ртутью, помогите ему магнитом, и когда ртуть и указатель окажутся в верхнем резервуаре (рис. 2), приложите магнит снаружи, который притянет и удержит указатель; и, удерживая его таким образом, снова приведите термометр в вертикальное положение, при этом ртуть немедленно упадет обратно в трубку, оставив указатель прикрепленным к магниту (рис. 4), с помощью которого он направляется вниз к поверхности ртути, готовый к другому наблюдению.

Необходимо следить за тем, чтобы не убирать магнит до тех пор, пока указатель не окажется в контакте со ртутью; ибо, если его отпустить до касания, он может погрузиться слишком глубоко и дать ложное показание. Правило для повторной установки будет заключаться в том, чтобы привести кончик иглы в контакт со ртутью, а затем убрать магнит, предварительно убедившись, что к указателю не прилипли частицы ртути.

Иногда, хотя и редко, может случиться так, что с момента регистрации минимальной температуры указателем и до момента проведения наблюдения ртуть может подняться в трубке настолько высоко, что полностью пройдет мимо указателя, как показано (рис. 3). Если это произойдет, пространство, которое занимает указатель, будет легко заметить, так как он будет прижат к одной стороне трубки, вызывая другой вид в этой части, хотя кончик иглы может быть не виден. Если это так, приложите магнит к месту, где, как вы видите, зафиксирован указатель: это прочно удержит иглу. Затем, слегка наклонив термометр резервуаром вверх, ртуть стечет в верхний резервуар, оставив указатель прикрепленным к магниту и полностью открытым. Сняв показания, втяните иглу в верхний резервуар и удерживайте ее там, пока вы регулируете термометр, снова приводя его в вертикальное положение.

Сужая канал этого термометра в изгибе трубки настолько, чтобы ртуть не вытекала из резервуара слишком свободно при движении, прибор становится совершенно безопасным для отправки за границу.

78. Второй патентный ртутный минимальный термометр Негретти и Замбра. — В этом термометре используется принцип, давно известный ученым, а именно сродство ртути к платине. Если ртуть привести в контакт с платиной при обычных обстоятельствах, никакого эффекта не произойдет; но если ртуть однажды заставить воздействовать на платину, амальгамация становится постоянной, а контакт — идеальным, настолько, что этот принцип использовался при создании эталонных барометров. Кольцо из платины сплавлялось вокруг конца трубки, погружаясь в ртуть; и контакт между платиной и ртутью становился настолько совершенным, что воздух не мог просочиться вниз по трубке и вверх по каналу, как в обычных барометрических трубках. Этот принцип адгезии или сродства ртути к платине был использован для цели остановки ртути после того, как она достигла минимальной температуры в термометре. Этот термометр изготовлен следующим образом: позади резервуара помещена дополнительная камера; в пространстве или шейке между резервуаром термометра и камерой помещен небольшой кусочек платины; он может быть любой формы или размера, но чем меньше, тем лучше. Он не должен плотно прилегать к шейке; напротив, он должен быть довольно свободным; он может быть закреплен в положении или нет. Прибор представлен на рис. 59.

Рис. 59.

Инструкция по применению. — Подвесив термометр в горизонтальном положении, добейтесь того, чтобы ртуть находилась в точном контакте с платиновой пробкой, слегка приподняв конец прибора с резервуаром. Теперь термометр готов к наблюдению. При понижении температуры ртуть будет стремиться сжиматься сначала через более легкий проход, а именно позади резервуара; но из-за адгезии ртути к платине она не может отступить отсюда, поэтому она вынуждена сжиматься из индикаторной трубки и будет продолжать делать это до тех пор, пока температура падает; и так как в этом термометре не используются указатели, край ртутного столбика покажет, «как холодно было». При повышении температуры ртуть будет скользить по платиновой пробке и расширяться через более легкий проход в дополнительную камеру, и оставаться там до тех пор, пока снова не произойдет понижение температуры, когда ртуть, которая ушла в дополнительную камеру, первой отступит, пока не достигнет платиновой пробки, ее дальнейшее продвижение будет остановлено; затем она опустится в индикаторной трубке и останется там до сброса.

79. Ртутный минимальный термометр Казеллы. — Общая форма и устройство этого прибора показаны на рис. 60. Трубка с широким каналом, a, имеет на конце плоскую стеклянную диафрагму, образованную резким соединением небольшой камеры, b c, вход в которую в точке b больше, чем канал индикаторной трубки. Результатом этого является то, что при установке термометра, как описано ниже, сжимающая сила ртути при охлаждении оттягивает жидкость только в индикаторном стержне; в то время как при ее расширении от тепла длинный столбик не движется, так как увеличенный объем ртути находит более легкий проход в прикрепленную небольшую грушевидную камеру.

Рис. 60.

Мы полагаем, что небольшая капля воздуха должна быть заключена в камере b c, чтобы действовать как пружина для запуска ртути из камеры при установке термометра. Если бы этого воздуха не было, ртуть настолько прилипла бы к стеклу, что никакое встряхивание не заставило бы ее вытечь из камеры.

Для установки прибора поместите его в горизонтальное положение, подвесив заднюю пластину d на гвоздь, а нижнюю часть поддержав на крючке e. Теперь конец с резервуаром можно осторожно поднимать или опускать, заставляя ртуть медленно течь, пока изогнутая часть a не заполнится, а камера b c не станет совершенно пустой. В этой точке поток ртути в длинном стержне трубки останавливается и показывает точную температуру резервуара или воздуха в данный момент. При повышении температуры ртуть будет расширяться в небольшую камеру b c; а возвращение холода вызовет ее отступление только из этой камеры, пока она не достигнет диафрагмы b. Любое дальнейшее уменьшение тепла оттягивает ртуть вниз по каналу до той степени, которую может достичь холод, где она остается до тех пор, пока не будет оттянута дальше при усилении холода или до сброса для будущих наблюдений.

МАКСИМАЛЬНЫЕ И МИНИМАЛЬНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ.

80. Устройство Резерфорда для получения полного прибора для регистрации тепла и холода заключалось просто в установке максимального термометра и минимального термометра на одной раме или плите. Так сконструированные, их часто называют «дневными и ночными» термометрами, хотя и несколько неуместно; ибо в умеренном климате температура ночи иногда превышает температуру дня, несмотря на то, что обратное является общим законом температуры. Рис. 61 объяснит устройство дневного и ночного термометра Резерфорда.

Рис. 61.

Fig. 62.

81. Самопишущий термометр Сикса. — Очень остроумный и, безусловно, элегантный прибор, который сейчас будет описан, был изобретен Джеймсом Сиксом из Колчестера. Он состоит из длинного цилиндрического резервуара, соединенного с трубкой, длина которой более чем в два раза превышает его длину, изогнутой вокруг каждой его стороны в форме сифона и заканчивающейся меньшим овальным резервуаром. Рисунок 62 дает представление об этом приборе. Нижняя часть сифона заполнена ртутью; длинный резервуар, другие части трубки и часть малого резервуара — высокоочищенным спиртом. Стальной указатель перемещается в спирте в каждом колене сифона. Два указателя заканчиваются сверху и снизу стеклянным шариком, чтобы позволить им перемещаться с наименьшим возможным трением и без разделения спирта или легкого прохождения ртути. Из-за своего веса они всегда покоились бы на ртути; но каждый имеет тонкий волосок, привязанный к его верхнему концу и согнутый против внутренней поверхности трубки, который действует как пружина с достаточной упругостью, чтобы поддерживать указатель в спирте вопреки силе тяжести.

Прибор действует следующим образом: повышение температуры вызывает расширение спирта в длинном резервуаре и вытеснение части ртути в другое колено сифона, в которое она также поднимается от собственного расширения и увлекает за собой указатель, пока не будет достигнута самая высокая температура. Нижний конец этого указателя затем показывает на гравированной шкале максимальную температуру. По мере падения температуры спирт и ртуть сжимаются, и при возвращении к резервуару второй указатель встречает ртуть и увлекается ею вверх, пока не наступит самая низкая температура, когда он остается, чтобы показать на шкале минимальную температуру. Колено сифона, примыкающее к резервуару, требует, следовательно, нисходящей шкалы термометрических градусов; другое колено — восходящей шкалы. Градуировка должна быть получена путем сравнения с эталонным термометром при искусственных температурах, что следует делать таким образом для каждых 5°, чтобы исправить неравномерность канала трубки и неравномерное расширение спирта. Прибор устанавливается для наблюдения путем приведения указателей в контакт со ртутью с помощью небольшого магнита, который притягивает сталь через стекло, так что он легко поднимается или опускается. Их следует подтянуть почти к самому верху колен, когда желательно переместить прибор, который следует осторожно переносить в вертикальном положении; ибо если его перевернуть или положить плашмя, спирт может попасть в ртуть и так разбить столбик, что потребуется мастерство мастера, чтобы привести его в порядок снова. Для передачи обычными средствами транспорта требуется внимание к тому, чтобы держать его вертикально. Запутывание небольшой части ртути с указателями иногда является источником раздражения в этом приборе, так как показания из-за этого становятся несколько неточными. Небольшие разрывы в ртути, либо из-за промежуточных пузырьков спирта, либо из-за прилипания к указателям, обычно могут быть исправлены осторожным постукиванием по раме прибора, чтобы заставить ртуть соединиться с помощью помощи, оказанной таким образом ее превосходной силе тяжести.

Эти термометры, когда они тщательно изготовлены и настроены по эталонному термометру, настоятельно рекомендуются для обычных целей, где не требуется строгая научная точность. Это также единственный жидкостный термометр, применимый для определения температуры моря на глубинах.

ГЛАВА VIII.

ТЕРМОМЕТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ.

82. Солнечное и земное излучение. — Поверхность земли поглощает тепло солнца в течение дня и излучает тепло в пространство в течение ночи. Оболочка из газов и пара, которую мы называем атмосферой, выполняет весьма важные функции в этих процессах. Благодаря исследованиям профессора Тиндаля мы теперь можем понять эти функции гораздо яснее, чем прежде. Его тщательная, терпеливая и удивительно проницательная серия экспериментов по лучистому теплу удовлетворительно продемонстрировала, что сухой воздух так же прозрачен для лучистого тепла, как и сам вакуум; в то время как воздух, полностью насыщенный водяным паром, поглощает более пяти процентов лучистого тепла, оцениваемого по тепловой единице, принятой для показаний гальванометра о воздействии на термоэлектрический столбик.

Водяной пар в виде тумана или дымки, как хорошо известно, вызывает у нас ощущение холода и мешает здоровой деятельности кожи и легких; причиной этого является его свойство поглощать тепло от нашего тела.

Воздух, содержащий влагу в невидимом состоянии, также оказывает заметное влияние на излучение и поглощение тепла. Благодаря этим свойствам водяной пар действует как своего рода одеяло на земле и поддерживает на ней более высокую температуру, чем она имела бы в противном случае. «Рассматривая землю как источник тепла, несомненно, по крайней мере десять процентов ее тепла перехватывается в пределах десяти футов от поверхности». Таким образом, пар — прозрачный и невидимый или видимый, как облако, туман или дымка — тесно связан с важными процессами солнечного и земного излучения. Облачные или влажные дни уменьшают воздействие солнечного излучения на почву; подобные ночи замедляют излучение от земли. Сухая атмосфера наиболее благоприятна для прямой передачи солнечных лучей; и уход солнца из любого региона, над которым воздух сухой, должен сопровождаться очень быстрым охлаждением почвы. «Удаление на одну летнюю ночь водяного пара из атмосферы, покрывающей Англию, сопровождалось бы уничтожением каждого растения, которое могла бы убить температура замерзания. В Сахаре, где «почва — огонь, а ветер — пламя», охлаждение ночью часто бывает мучительным. В этом регионе ночью образуется лед. В Австралии также суточный диапазон температур очень велик, составляя обычно от 40 до 50 градусов. Короче говоря, можно с уверенностью предсказать, что везде, где воздух сухой, суточный термометрический диапазон будет большим. Это, однако, совсем не то же самое, что сказать, что когда воздух ясный, термометрический диапазон будет большим. Большая прозрачность для света вполне совместима с большой непрозрачностью для тепла; атмосфера может быть заряжена водяным паром, в то время как над головой глубокое синее небо; и в таких случаях земное излучение, несмотря на «ясность», было бы перехвачено». Большой диапазон термометра объясняется отсутствием той защиты от получения или потери тепла, которая обеспечивается при наличии водяного пара в воздухе; и в такую погоду быстрое извлечение влаги с поверхности растений и животных очень вредно для их здорового состояния. «Повреждение нежных растений морозом, даже когда воздух в саду на несколько градусов выше температуры замерзания, также следует относить к охлаждению излучением». Поэтому практика садоводов укрывать нежные растения тонкими матами из плохо излучающего материала часто приносит большую пользу.

С помощью процесса земного излучения лед искусственно образуется в Бенгалии, «где это вещество никогда не образуется естественным путем. Выкапываются неглубокие ямы, которые частично заполняются соломой, а на солому выставляются плоские кастрюли с водой, которая была прокипячена, под ясное небо. Вода является очень мощным излучателем и отдает свое тепло в пространство. Потерянное таким образом тепло не может быть восполнено от земли — этот источник перекрыт непроводящей соломой. Перед восходом солнца в каждом сосуде образуется ледяная корка.... Чтобы производить лед в изобилии, атмосфера должна быть не только ясной, но и сравнительно свободной от водяного пара».

Учитывая, следовательно, важные последствия, сопровождающие как земное, так и солнечное излучение, нам кажется, что наблюдения с помощью радиационных термометров гораздо более полезны для суждения о климате, чем обычно предполагается. Эти наблюдения очень скудны; а те немногие, что есть в записях, не очень надежны, главным образом из-за плохого размещения приборов, в то время как отсутствие единообразия в конструкции может быть еще одной причиной. Актинометр Гершеля и пиргелиометр Пуйе, приборы для определения абсолютного нагревательного эффекта солнечных лучей, должны, однако, более широко использоваться метеорологами. При сравнении наблюдений за излучением следует помнить, что «разница между термометром, который, будучи правильно ограничен [или затенен], дает истинную температуру ночного воздуха, и тем, которому позволено свободно излучать в пространство, должна быть больше на больших высотах, чем на низких»; [6] потому что чем выше место, тем меньше толщина парового экрана, перехватывающего излучение.

83. Термометр солнечного излучения. — «Поскольку обмен теплом между двумя телами путем излучения зависит от относительной температуры, которой они обладают, земля, благодаря лучам, передаваемым от солнца в течение дня, должна постоянно получать приток тепла, который был бы далек от уравновешивания противоположным эффектом ее собственного излучения в пространство. Следовательно, от восхода солнца до двух или трех часов после полудня земля постепенно повышает свою температуру, причем увеличение наиболее велико там, где поверхность состоит из материалов, рассчитанных по своему цвету и текстуре на поглощение тепла, и где она испытывает недостаток влаги, которая своим испарением имела бы тенденцию уменьшать его». [7] Поэтому важно иметь приборы для измерения эффективности солнечного излучения, помимо тех, что показывают температуру места в тени.

Рис. 63.

Рис. 63 показывает устройство максимального термометра Негретти и Замбра для регистрации наибольшего тепла прямых солнечных лучей, поэтому он называется термометром солнечного излучения. Он имеет зачерненный резервуар, шкалу, разделенную на собственном стержне, и деления, защищенные стеклянным экраном. При использовании его следует размещать почти горизонтально, опираясь на Y-образные опоры из дерева или металла, резервуаром под полными лучами солнца, лежащим на траве, и, по возможности, так, чтобы боковые ветры не ударяли по резервуару; и на достаточном расстоянии от любой стены, чтобы он не получал никакого отраженного тепла от солнца. Некоторые наблюдатели размещают термометр на расстоянии до двух футов от земли. Было бы очень желательно, если бы можно было признать один единый план: тот, который показан на рисунке, представляется наиболее общепринятым и наименее спорным.

84. Вакуумный термометр солнечного излучения. — Чтобы тепло, поглощенное зачерненным резервуаром термометра солнечного излучения, не уносилось частично потоками воздуха, которые вступали бы с ним в контакт, прибор был усовершенствован компанией «Негретти и Замбра» в вакуумный термометр солнечного излучения, как показано на рис. 64.

Рис. 64.

Он состоит из радиационного термометра с зачерненным резервуаром, заключенного в стеклянную трубку и шар, из которых выкачан весь воздух. Таким образом, защищенный от потери тепла, которая произошла бы, если бы резервуар был открыт, его показания на 20°–30° выше, чем при размещении рядом с аналогичным прибором с резервуаром, открытым для проходящего воздуха. Временами, когда воздух находился в быстром движении, разница между показаниями термометра, дающего истинную температуру воздуха в тени, и обычного термометра солнечного излучения составляла всего 20°, в то время как разница между температурой воздуха и показаниями радиационного термометра в вакууме достигала 50°. Также обнаружено, что показания почти идентичны на расстояниях от земли, варьирующихся от шести до восемнадцати дюймов. Благодаря использованию этого улучшения есть надежда, что величины солнечного излучения в разных местах могут быть сделаны сопоставимыми; до сих пор они таковыми не были; результаты, полученные в разных местах, нельзя сравнивать, так как резервуары термометров находятся в очень разных условиях относительно воздействия и потоков воздуха. От этого устройства ожидаются важные результаты. Ожидается, что наблюдения в разных местах будут демонстрировать большее согласие. Наблюдателям было бы полезно внимательно отмечать влияние любого значительного уровня интенсивности солнечного тепла на конкретные растения, посевы, фруктовые или другие деревья.

85. Термометр земного излучения — это спиртовой минимальный термометр с градуировкой, вытравленной на стержне и защищенной стеклянным экраном, как показано на рисунке 65, вместо того чтобы быть установленным на раме. Резервуар прозрачный; то есть спирт не окрашен.

Рис. 65.

При использовании его следует размещать резервуаром, полностью открытым небу, лежащим на траве, при этом стержень поддерживается маленькими деревянными вилками. Меры предосторожности, требуемые при работе с этим термометром, аналогичны тем, что применяются для обычных спиртовых термометров, объясненным на странице 76.

Fig. 66.

86. Этриоскоп. — Знаменитый экспериментальный философ сэр Джон Лесли был изобретателем этого прибора, цель которого — дать сравнительное представление об излучении, исходящем от поверхности земли к небу. Он состоит, как показано на рис. 66, из двух стеклянных резервуаров, соединенных вертикальной стеклянной трубкой с настолько тонким каналом, что в ней удерживается немного окрашенной жидкости за счет собственной адгезии, при этом в каждом из резервуаров заключен воздух. Резервуар A заключен в полированную латунную сферу D, сделанную из двух половин и свинченную вместе. Резервуар B зачернен и помещен в центр металлической чаши C, которая хорошо позолочена изнутри и может быть закрыта крышкой F. Латунные покрытия защищают оба резервуара от солнечного излучения или любого случайного источника тепла. Когда крышка надета, жидкость остается на нуле шкалы. При снятии крышки и представлении прибора ясному небу, ночью или днем, резервуар B охлаждается земным излучением, в то время как резервуар A сохраняет температуру воздуха. Воздух, заключенный в B, следовательно, сжимается; а упругость того, что внутри A, выталкивает жидкость вверх по трубке на высоту, пропорциональную интенсивности излучения. Такова чувствительность прибора, что малейшее облако, проходящее над ним, сдерживает подъем жидкости. Сэр Джон Лесли говорит: «Под ясным синим небом этриоскоп иногда показывает холод в пятьдесят миллиезимальных градусов; однако в другие дни, когда воздух кажется столь же ярким, эффект составляет едва 30°». Эта аномалия, по словам доктора Тиндаля, просто объясняется разницей в количестве водяного пара, присутствующего в атмосфере. Присутствие невидимого пара перехватывает излучение от этриоскопа, в то время как его отсутствие открывает дверь для ухода этого излучения в пространство.

Fig. 67.

87. Пиргелиометр Пуйе. — «Этот прибор состоит из неглубокого цилиндра из стали A, рис. 67, который заполнен ртутью. В цилиндр вставлен термометр D, стержень которого защищен куском латунной трубки. Таким образом мы получаем температуру ртути. Плоский конец цилиндра должен быть повернут к солнцу, а поверхность B, представленная таким образом, покрыта ламповой сажей. Имеется воротник и винт C, с помощью которых прибор может быть прикреплен к колу, вбитому в землю или в снег, если наблюдения проводятся на значительных высотах. Необходимо, чтобы поверхность, которая принимает солнечные лучи, была перпендикулярна лучам; и это обеспечивается прикреплением к латунной трубке, которая защищает стержень термометра, диска E точно такого же диаметра, как стальной цилиндр. Когда тень цилиндра точно покрывает диск, мы уверены, что лучи падают перпендикулярно на обращенную вверх поверхность цилиндра.

Fig. 68.

«Наблюдения проводятся следующим образом: во-первых, прибору позволяют не принимать солнечные лучи, а излучать собственное тепло в течение пяти минут против безоблачной части небосвода; затем отмечается понижение температуры ртути, вызванное этим излучением. Далее прибор поворачивают к солнцу так, чтобы солнечные лучи падали перпендикулярно на него в течение пяти минут; теперь отмечается увеличение тепла. Наконец, прибор снова поворачивают к небосводу, в сторону от солнца, и позволяют излучать в течение еще пяти минут, отмечая опускание термометра, как и прежде. Чтобы получить полную нагревательную силу солнца, мы должны добавить к его наблюдаемой нагревательной силе количество, потерянное во время экспозиции, и это количество является средним арифметическим первого и последнего наблюдений. Предполагая, что буква R представляет увеличение температуры за пять минут экспозиции на солнце, а t и t¹ представляют уменьшения температуры, наблюдаемые до и после, тогда полная сила солнца, которую мы можем назвать T, будет выражена так: T = R + ½(t + t¹).

«Поверхность, на которую здесь падают солнечные лучи, известна; количество ртути внутри цилиндра также известно; следовательно, мы можем выразить эффект солнечного тепла на заданную площадь, заявив, что он способен за пять минут поднять такое-то количество ртути на столько-то градусов температуры». — Доктор Тиндаль, «Тепло как вид движения».

88. Актинометр сэра Джона Гершеля для определения абсолютного нагревательного эффекта солнечных лучей, в котором время считается одним из элементов наблюдения, проиллюстрирован рис. 68. Актинометр состоит из большого цилиндрического резервуара термометра со значительно удлиненной шкалой, так что минутные изменения могут быть легко замечены. Резервуар из прозрачного стекла заполнен темно-синей жидкостью, которая расширяется, когда лучи солнца падают прямо на резервуар. Чтобы провести наблюдение, актинометр помещают в тень на одну минуту и считывают показания; затем его подвергают воздействию солнечного света на одну минуту и записывают его показания; наконец, его возвращают в тень и отмечают его показания. Среднее значение двух показаний в тени, вычтенное из показания на солнце, дает фактическую величину расширения жидкости, произведенного солнечными лучами за одну минуту времени. Для получения дополнительной информации см. Отчет Королевского общества по физике и метеорологии; или Метеорологию Кемца, переведенную К. В. Уокером; или Адмиралтейское руководство по научным инструкциям.

ГЛАВА IX.

ГЛУБОКОВОДНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ.

89. О принципе Сикса. — Термометры для определения температуры моря на различных глубинах сконструированы так, чтобы регистрировать либо максимальную, либо минимальную температуру, либо обе. Принцип каждого прибора — принцип Сикса. Существует очень мало частей океана, в которых температура внизу выше, чем на поверхности, за исключением полярных морей, где обычно обнаруживается, что на значительных глубинах на несколько градусов теплее, чем на поверхности. Когда прибор требуется для регистрации только одной температуры, его можно сделать более узким и компактным — большое преимущество при зондировании; и с меньшей длиной резервуара и стеклянной трубки, так что вероятность ошибки уменьшается. Следовательно, минимальный термометр является наиболее полезным для глубоководных зондирований. Эти термометры должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать давление океана на глубине двух или трех миль, где может быть приложена сила для их сжатия, превышающая триста или четыреста атмосфер (по 15 фунтов на квадратный дюйм).