Barometrická nivelace

Barometrická nivelace neboli měření výšky  je jednou z nivelačních metod založených na spojení tlaku vzduchu s výškou bodu nad hladinou moře, které stanovil Blaise Pascal v roce 1647 ( barometrický vzorec ).

Nivelace poskytuje prostředky k nakreslení řady vyvýšení a prohlubní nebo terénních profilů do plánů v určitých směrech. Pokud se pro nivelaci používají geodetické přístroje , pak se nazývá geodetické, pokud barometry, pak barometrické. K měření vysokých hor se používají speciální techniky a přístroje; metoda výpočtu je trigonometrická a samotné měření se nazývá tímto slovem. Existuje také barometrická metoda pro určování vysokých nadmořských výšek. Přemístění barometru z jednoho místa na druhé, zvýšené o 10 m nad první, je doprovázeno poklesem rtuťového sloupce asi o 1 mm, ale další zvýšení o dalších 10 metrů vede k poněkud menšímu poklesu rtuti a další vzestup je ještě menší. Měření tlakuatmosféru s výškou komplikuje její teplota, protože studený vzduch je těžší než teplý. Kromě toho se vodní pára, vždy obsažená ve vzduchu, kvantitativně mění z mnoha příčin, působí někdy společně, někdy odděleně, což opět ovlivňuje atmosférický tlak. Proto je závislost velikosti úbytku rtuťového sloupce v barometru na výšce místa, kam se přenáší, velmi složitá a je nesmírně obtížné vypočítat převýšení jednoho místa nad druhým z odečtů barometr, protože tato dvě místa jsou od sebe výrazně vzdálená. Tato obtížnost se dále zvyšuje, pokud v jedné lokalitě nastanou změny atmosféry, které nezasahují do jiné lokality. V takových případech je třeba vzít v úvahu průměrnou výšku rtuťového sloupce v každé z porovnávaných oblastí, odvozenou z dlouhodobých pozorování. Bylo navrženo několik vzorců pro pozorování nadmořské výšky místa z barometrických pozorování; zde je jeden odvozený od Laplacea:

Z = 18336 (1+0,002845 cos(20))[l+(t+ti)/500]lg(H/h).

V tomto vzorci písmeno Z označuje požadovanou nadmořskou výšku jedné lokality, ve které je výška barometru H mm nad druhou, ve které je zároveň výška rtuti h mm, teplota v první lokalitě je t °, ve druhém t ° 1 - teploměr Celsia; písmeno φ označuje zeměpisnou šířku místa.

 ; Další vzorec pro určení výšky. Kde R je konstantní plynová konstanta (pro čistý vzduch R = 287,05 J/Kg°K), T je průměrná teplota ve dvou bodech, g je konstantní přitažlivý koeficient Země.

Vložením hodnot získaných pozorováním do tohoto vzorce a provedením všech výpočtů se získá výška (Z) jedné lokality nad druhou v metrech. Existuje další vzorec, odvozený Besselem a doplněný Plantamourem; Babina nabídl další. Obecně se mnoho vědců pokusilo zlepšit způsob výpočtu výšky místa na základě pozorování barometrické nivelace. Všechny tyto metody a vzorce se nazývají hypsometrické. Sloužily k určování výšek mnoha hor, ale srovnání zjistila, že ano. arr. čísla s určitými přesnými trigonometrickými cestami ukázala, že hypsometrické vzorce vedou k chybám, které jsou malé pouze tehdy, jsou-li srovnávané body blízko; pomocí těchto vzorců nelze s určitou přesností určit výšku nad hladinou moře některé části pevniny, která je velmi vzdálená od pobřeží, i když, jak bylo řečeno výše, průměrné výšky barometru určené z dlouhodobého používají se pozorování. Taková srovnání provedl mimo jiné ruský akademik E. Kh. Lenz pro Kaspické a Azovské moře. V případě takto velkých středních vzdáleností se ukazuje, že v různých ročních obdobích se získávají různé výšky; proto je nyní mnoho odpůrců barometrické nivelace mezi body, které jsou dosti vzdálené. Na druhou stranu, nivelace v malých výškách a na krátké vzdálenosti získává značnou popularitu díky nedávným vylepšením v konstrukci aneroidů . U aneroidů, které mají podobu kovové schránky se zvlněným nebo rýhovaným horním dnem, ze kterého je vytahován vzduch, je toto dno více či méně stlačováno nebo zvednuto změnami atmosférického tlaku; pohyb dna je přenášen pomocí mechanismu složeného z pák a koleček na šipku ukazující na číselníku čísla odpovídající výšce sloupce rtuti v barometru. U mnoha aneroidů je pohyb šipky dvakrát až třikrát významnější než pohyb rtuťového sloupce v barometru, takže při výstupu do tak nízkých výšek, u kterých lze jen stěží zaznamenat pokles rtuti, šipky aneroidy se mohou velmi výrazně pohybovat; to lze ověřit přesunem z jednoho patra domu do druhého pomocí rtuťového barometru a citlivého aneroidu. Musíte jen vědět, že se prodávají aneroidy velmi odlišných nominálních hodnot. Za nejlepší jsou považovány aneroidy Naudet s číselníkem a ručičkou; V jednodušším zařízení jsou dobré aneroidy, jako je Reitzův, vybaveny mikroskopem pro měření velmi malých pohybů ukazatele. V každém případě musí být aneroidy čas od času srovnatelné s normálními barometry, navíc při různých teplotách, protože pouhé zahřátí a ochlazení aneroidu může způsobit významný pohyb jehly, pokud nemá speciální zařízení k odstranění vlivu teploty. Nejhorší na používání aneroidů pro vážné účely je možnost jejich náhodné změny nebo poškození, které nezbaví šipku pohybu, ale může zůstat po dlouhou dobu bez povšimnutí a způsobí mnoho chyb v pozorování.

Vhodnost aneroidů pro nivelaci je zkušenostmi ověřena, ale ke stejnému účelu může posloužit i jiný přístroj s ještě větší citlivostí. Malé výkyvy v atmosférickém vzduchu, které neindikuje běžný barometr , jsou velmi patrné na jednoduchém zařízení, které lze vyrobit i doma. Pokud do sklenice nalijete trochu kapaliny a poté ji zazátkujete zátkou, do které je vložena skleněná trubička, mířící ke dnu sklenice, pak se část, která vyplňuje kapalinu, začne pohybovat při jakékoli změně atmosférického tlaku, neboť je doprovázena zvětšením nebo zmenšením objemu.skleněný vzduch. Tento objem se ale bude měnit i od velmi malých změn teploty, a proto musí být sklo obklopeno špatnými vodiči tepla (peří chmýří, voda).

Na tomto základě sestavil Dmitrij Ivanovič Mendělejev skutečné měřící zařízení , které nazval diferenciální barometr a v aplikaci na nivelaci výškoměr . Tento nástroj byl testován a pokud je správně používán, může být v mnoha případech užitečný. Testy výškoměru v okolí Helsingforsu ukázaly, že skutečná výška hory je 20,44 sáhů, podle měření výškoměrem je průměrné číslo o 0,12 sáhů více; vzdálenost mezi dvěma body, ve kterých se prováděla měření výškoměrem, byla 4 versty. V jiném případě výškoměr ukázal 10,28 sáhů, když skutečná výška byla 10,16 sáhů. Pro barometrické měření výšek viz: Lehrbuch der Meteorologie von Dr. Schmid“ (1860), „O barometrické nivelaci a o použití výškoměru D. Mendělejeva k tomu“ (Petrohrad, 1876). Studium aneroidů je v Zeitschrift für Instrumenten Kunde (1887, 1888, 1889).

Literatura

• Barometrické vyrovnávání // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus Velký sovět (1 ed.) Brockhaus a Efron Malý Brockhaus a Efron