2=732,3 мм;
и температуры воздуха
t 1 = +17,5 °C и t 2 = +20,9 °C.
а) Подсчитываем средние — (B1+ B2) / 2 = 725,8 мм и (t1+ t2) / 2 = +19,2°.
б) В таблице III находим Δh (барометрическую ступень) для ближайших меньших табличных значений средней температуры и давления, т.е. для
В0=720,0 мм t 0 = +18,0°;
Δh0 =11,88 м.
Найденная величина Δh0 не соответствует в точности данным значениям аргументов, и наша задача заключается в отыскании поправок к величине Δh0.
в) Находим табличные изменения барометрической ступени за температуру и давление.
| t0 B0 | 720 | Δh0 (В) | 730 |
| 18 | 11,88 | 0,17 | 11,71 |
| Δh0 (t) | 0,08 | 0,08 | |
| 20 | 11,95 | 0,17 | 11,79 |
г) По средним значениям табличных изменений барометрической ступени за давление Δh0 (В)=0,17 м и за температуру Δh0 (t)=0,08 м, во вспомогательных таблицах IV ищем поправки к величине Δh0 = 11,88 м для данных значений аргументов — (B1+ B2) / 2 и (t1+ t2) / 2 /
Находим величину ΔВ = (B1+ B2) / 2 — В0=725,8 — 720,0=5,8 мм.
По аргументам ΔВ = 5,8 мм и Δ h (В)=0,17 м входим в таблицу IV А. Определяем, что при Δ h 0 (В) = 0,17 м
поправка на 5,0 мм …. 0.085 м
«>» 0,8» ……> 0,014»
__ … __
« 5,8 мм 0,099 м ~ 0.10 м
Эта поправка (А) всегда имеет знак минус (при условии, если Δ h 0 находят по ближайшим меньшим аргументам).
д) Вычисляем Δ t = (t 1 + t 2)/2 — t° =19,2° — 18,0°=1,2°
Входим в таблицу IV Б по аргументам Δ h 0 (t) и Δ t
В таблице находим, что при Δ h 0 (t) = 0.08 м поправка (Б) на 1,2º равна 0,05 м. При положительных температурах знак этой поправки плюс (если Δ h 0 находят по ближайшим меньшим аргумента), при отрицательных температурах — минус.
е) Исправляем приближенное значение барометрической ступени Δ h 0, вводя в него поправки (А) и (Б):
Δ h = Δ h 0 — (А)+(Б) = 11.88 — 0,10 + 0,05 = 11.83 м.
ж) По формуле (2) определяем превышение точки 1 над точкой 2: h = Δ h (B 1 — B 2) = 11.83 * (719.2 — 732.3) = 11.83 * (-13.1) = -154.97 м;
Знак (-) превышения означает, что точка 1 расположена выше точки 2.
Мы видели, что поправки (А) и (Б), введенное в приближенное значение барометрической ступени Δ h отличается от приближенного всего на 0,05 м. Если вычислить превышение h, взяв приближенное значение Δ h 0 = 11,88 м, вместо Δ h — 11,83 м, мы получим в нашем примере -155,6 м вместо — 155,0 м. В тех случаях, когда не требуется большой точности, поправки (А) и (Б) можно не отыскивать.
7. Таблицы приближенных высот (таблицы Певцова) (табл. I) вычислены ио формуле (1), преобразованной к виду:
h = [(Н2) — (H 1)] + α t [(H 2) — (H 1)];
где (Н2) и (H 1) — приближенные значения абсолютных высот двух точек земной поверхности; второй член поправочный, t — среднее значение температуры воздуха в этих точках. В таблицы входят по данным значениям давлений воздуха B 1, и В2. в двух точках 1 и 2 и отыскивают поправку ва температуру воздуха.
Таблицы вычислены для давлений от 400 до 800 мм через 0,1 мм. К основным таблицам приложены вспомогательные, служащие для отыскания поправок за температуру воздуха (табл. II). Наибольшая разница высот между двумя определяемыми точками не должна при пользовании этими таблицами превышать 500 м.
Пользование таблицами поясним на том же примере. В точках 1 и 2 измерены давления воздуха
B 1 = 719,2 мм и В2=732,3 мм;
и температуры воздуха
t 1 = +17,5 °C и t 2 = +20,9 °C.
а) В таблице I находим значения приближенных высот (H 1) и (H 2), соответствующие данным значениям B 1 и B 2.
Для B 1 = 719,2 мм … (H 1)=442,6 м
B 2 = 732,3» ……. „. (H 2) = 297,8»
б) Находим приближенное значение разности высот точек 1 и 2:
h0 = (H2) — (H1) = -144,8 м.
в) Вычисляем среднюю температуру воздуха точек 1 и 2:
t = (t1 + t2)/2 = +19,2°.
г) По аргументам t = +19,2° и h 0 = -144,8 м во вспомогательной таблице II находим поправку за температуру воздуха Δ h (t).
При t = +19,2° поправка
На 100 м ………………. 7,0 м
40 ……………………….. 2,8»
« ………………………… 0,3»
0,8» …….> 0,1»
_______________________
на 144,8 м ….. 10,2 м
Знак этой поправки Δ h (t) при положительной средней температуре тот же, что м знак превышения; при отрицательной средней температуре знак поправки обратен знаку превышения. Правило знаков поправки Δ h (t) может быть представлено следующей таблицей:
| t ср | h | Δ h(t) |
| + | + | + |
| + | - | - |
| - | + | - |
| - | - | + |
В нашем примере h имеет знак минус, а средняя температура положительна, следовательно, поправка Δ h (t) будет иметь знак превышения, т.е. минус:
Δh(t)= — 10,2 м.
д) Находим исправленное значение разности высот точек 1 и 2
h == h0 + Δh (t) = — 144,8 + (— 10.2) = -155,0 м.
8. Изменения атмосферного давления с течением времени. Вследствие циркуляции атмосферы величина атмосферного давления в данной точке редко остается постоянной в течение длительного срока. Обычно изменение давления не превышает 0,3 мм за один час, но иногда достигает 0,5 мм и больше.
Изменения давления могут быть учтены по «срочным» наблюдениям барометров, производимым четыре раза в сутки (в 1, 7. 13 и 19 часов но местному времени) на метеорологических станциях. При барометрическом никелировании следует либо вводить в наблюдаемые значения давления поправки за изменение давления, либо сокращать время между наблюдениями на смежных точках.
9. Изменения атмосферного давления в различных точках земной поверхности. По данным «срочных» наблюдении метеорологических станций в Бюро погоды (центральном и местных) ежедневно составляются синоптические карты для моментов «срочных» наблюдении. Эти карты изображают распределение атмосферного давления на земной поверхности. На синоптических картах величины атмосферного давления приведены к уровню моря и выражены в мб. Пункты с одинаковыми значениями атмосферного давления соединены линиями, называемыми изобарами.
Изменение давления на единицу расстояния, равную длине дуги меридиана в 1° (около 111 км), считая по направлению нормали к изобаре, называется барометрическим градиентом. Только в 20% случаев барометрический градиент превышает 2 мм или 0,5 мм на 25 км. Градиенту в 2 мм обычно соответствует сильный ветер. При барометрическом нивелировании следует либо учитывать изменение давления между пунктами наблюдения, либо по возможности сокращать между ними расстояние.
ПРИБОРЫ ДЛЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ
При барометрическом определении высот пользуются приборами для измерения давления и температуры воздуха.
10. Ртутный барометр является весьма совершенным прибором для определения давления воздуха. С его помощью величина давления воздуха может быть определена с ошибкой, не превышающем ±0,1 мм. Однако прибор этот громоздок, хрупок и в настоящее время при работе в маршруте не применяется. В поле работают с барометрами — анероидами (см. §11), а ртутный барометр используется для определения добавочных поправок анероидов (см. §14). В отсчет по ртутному барометру вводят следующие три поправки:
поправку шкалы и поправки за приведение показаний прибора к t =0° и к широте φ=45°.
На метеостанциях, кроме того, вводят поправку за приведение давления к уровню моря.
При сличении своих анероидов со ртутным барометром надо следить, чтобы эта последняя поправка и не была введена.
11. Устройство анероида в основных чертах таково: внутри прибора находится металлическая коробка, из которой выкачен воздух; верх коробки придерживается пружиной. Поверхность коробки колеблется в зависимости от перемен давления воздуха. Системой пружины, рычагов и цепочки Гааля колебания коробки передаются стрелке анероида. Ввиду трения в системе передачи и недостаточности упругих свойств коробки, точность определения давления по анероиду ниже, чем по ртутному барометру. Анероид снабжается внутренним термометром для измерения температуры прибора В компенсированных анероидах такой термометр отсутствует.
12. Отсчеты по анероиду. Шкалы анероидов градуированы в мм ртутного столба. Подписи на шкале даны либо в мм (760, 770 и т.д.), либо в см (76, 77 и т.д.). Отсчеты давления следует производить при горизонтальном положении анероида. Прибор не следует класть на холодные или сильно нагретые предметы. Отсчет давления рекомендуется производить спустя пять-десять минут после прихода на точку, чтобы анероид успел воспринять давление в данном пункте. Особенно важно соблюдать это правило после подъема, спуска, переходя глубокого оврага и т.д. По возможности следует повторить отсчет через несколько минут, чтобы убедиться в отсутствии упругого последействия. Перед каждым отсчетом надо слегка постучать пальцем по стеклу, чтобы облегчить стрелке преодоление трения. Отсчет давления делается с точностью до 0,1 мм строго по направлению оси стрелки анероида, во избежание параллакса (§15 г). Температуру анероида отсчитывают по внутреннему термометру до 0,2°.