Jak se měří počasí tak, aby výsledky odpovídaly profesionální úrovni a také kterými přístroji se měří konkrétní meteorologické prvky, o tom pojednává stránka Meteorologické prvky. Úkolem této stránky je vyčíst, ukázat a popsat meteorologické přístroje pro měření základních prvků počasí na meteorologických stanicích, včetně jejich vyobrazení. Čtenář by se měl dovědět na této stránce k čemu přesně daný přístroj slouží, jak přibližně funguje a jak vypadá či také kde je na meteorologických stanicích umístěn.
Témata stránky: Meteorologické přístroje, výčet přístrojů, popis přístrojů, vybavení meteorologické stanice.
Anglické názvy: Meteorological instrument (meteorologický přístroj), meteorological station (meteorologická stanice), thermometer (teploměr), hygrometer (vlhkoměr), pressure gauge (tlakoměr), rain gauge (srážkoměr), snow gauge bar (sněhoměrná lať), sun meter (slunoměr), solarimeter (solarimetr), anemometer (anemometr).
Prezentace k tématu: METEOROLOGIE 28
OBSAH STRÁNKY
- Přístroje používané v meteorologii a jejich dělení
- Teploměry – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Vlhkoměry – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Barometry – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Srážkoměry/sněhometry – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Anemometry a směrovky – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Pyranometry – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Heliografy – vznik, popis, použití, druhy a fotografie
- Cilometr – vznik, popis, použití, fotografie
POPIS A FUNGOVÁNÍ METEOROLOGICKÝCH PŘÍSTROJŮ
V dalším textu najdete minimálně základní informace o veškerých přístrojích používaných v meteorologii pro meteorologická měření meteorologických prvků. Některé meteorologické přístroje jsou obecně velmi dobře známy, jiné ovšem naopak. Nabízíme zde jejich komplexní výčet, též popis jejich použití a fungování či užití v meteorologii a vyobrazení.
Meteorologické přístroje používané v meteorologii:
- Teploměr
- Vlhkoměr/hygrometr/psychrometr
- Barometr/tlakoměr/aneroid
- Srážkoměr/ombrometr/ombrograf
- Sněhoměr/sněhoměrná tyč
- Anemometr+směrovka/anemograf
- Pyranometr/solarimetr
- Heliograf/slunoměr
- Ceilometr
Teploměry
Nejstarší přístroj používaný v meteorologii (první vytvořen roku 1597, název teploměr byl poprvé použit roku 1624) má v dnešní době mnoho podob, veškeré jsou ovšem velmi dobře známy. Používá se totiž nejen pro meteorologická měření. V tomto textu se ovšem budeme tohoto účelu držet. Teploměr se v meteorologii používá pro měření teploty vzduchu v různých výškách a teploty půdního profilu v různých hloubkách a to až do hloubky 100cm pod povrchem. Také ho používáme k měření teploty vody, ale také vlhkosti vzduchu jako součást přístrojů pro měření vlhkosti vzduchu (viz dále).
Rtuťový teploměr se dnes již nepoužívá, jejich výroba byla zakázána. Lihový teploměr se používá na profesionálních meteorologických stanicích k měření teploty vzduchu ve 2 metrech nad povrchem i v 5cm nad povrchem a to k měření zejména minimální teploty. Dále pro měření maximální denní teploty vzduchu ve 2 metrech nad povrchem (maximální teploměr) a minimální ranní teploty vzduchu ve 2 metrech nad povrchem (minimální teploměr). Dále rozlišujeme teploměr suchý a vlhký. V moderní době máme k dispozici různé druhy digitálních teploměrů, jako součást každé moderní domácí meteorologické stanice.
Druhy
Druhy teploměrů používaných v meteorologii:
- Minimální teploměr – pro měření minimální teploty vzduchu, zpravidla během 24 hodin. Teploměr ze skla s lihem uvnitř má v kapiláře tmavě zbarvenou skleněnou tyčinku jako index. Tyčinka je při poklesu teploty stahována k nádobce, při vzestupu kapalina index obtéká. Po přečtení údaje je index posunut zpět na konec sloupce nakloněním. Dnes se používá na profesionálních stanicích jen při nefunkčnosti automatického systému měření.
- Maximální teploměr – pro měření maximální teploty vzduchu, zpravidla během 24 hodin. Skleněný teploměr má zúžený průřez kapiláry nad nádobkou. Tímto proniká kapalina pouze při vzestupu teploty, při poklesu se sloupec kapaliny přeruší a délka sloupce kapaliny určuje maximální teplotu. Do původního stavu se vrací sklepáním. Dnes se též používá na profesionálních stanicích jen při výpadku automatického měření.
- Extrémní teploměr – souhrnný název pro minimální a maximální teploměr, není to tedy zvláštní druh teploměru.
Podle principu fungování
- Kapalinový teploměr – dnes se nejčastěji jako výplň teploměru používá zbarvená kapalina v podobě lihu nebo také toluen či petrolej.
- Insolační teploměr – nádobka teploměru je pokryta sazemi. Umístěn je ve vakuovaném skleněném obalu.
- Elektrický teploměr – je teploměr s čidlem závislým na teplotě. Nejčastějšími jsou odporové teploměry s kovovými vodiči či polovodiči. Oproti skleněným teploměrům mají menší setrvačnost a rozměry čidla. Postupně tyto skleněné teploměry nahrazují. Nazývá se též jako odporový teploměr.
- Deformační teploměr – využívá deformaci čidla na základě změny teploty. Čidlem je zpravidla bimetal, též se nazývají tyto jako bimetalové teploměry.
- Aspirační teploměr – využíván k měření teploty vzduchu mimo meteorologickou budku nebo radiační štít. Tento je uměle ventilován a chráněn proti přímému slunečnímu záření. Též se nazývá ventilovaný.
- Plynový teploměr – využívá závislost mezi teplotou, tlakem a objemem plynu (výplň nejčastěji kyslíkem, héliem či dusíkem).
Podle způsobu určení
- Půdní teploměr – určen k měření teploty v půdní vrstvě, u nás se tak činí v hloubkách 5, 10, 20, 50 a 100cm pod povrchem. Pro měření do hloubky 20cm jsou používány lomené půdní teploměry. Pro větší hloubky je používán hloubkový půdní teploměr. Na profesionálních stanicích se používá též pouze při nefunkčnosti automatického měření.
- Staniční teploměr – základním teploměrem pro měření teploty vzduchu na stanicích v určených termínech pozorování. Jde o elektrický teploměr s čidlem ve 2 metrech nad povrchem (nad sněhovou pokrývkou) opatřený radiačním štítem před přímým slunečním zářením. Na manuálních stanicích je to suchý teploměr, viz dále.
- Suchý teploměr – jeden z teploměrů tvořících psychrometr (viz dále) a udává suchou teplotu, kdy jeho nádobka je suchá.
- Vlhký teploměr – opak suchého teploměru a jeho nádobku pokrývá tkaninový obal, jímž se vytváří na povrchu čistá voda či led. Tyto se odpařují při relativní vlhkosti nižší než 100% a tak se spotřebovává latentní teplo výparu (teplo potřebné pro tuto fázovou změnu, více o tématice na stránce Vlhkost vzduchu). Teplota má většinou nižší hodnotu než ta, změřená na suchém teploměru.
Základní teploměr v meteorologické budce stanice, zdroj: maruska.ordoz.com
Vlhkoměry/hygrometry/psychrometry
Přístroj pro měření většinou relativní vlhkosti vzduchu (nejen, ale též tlaku vodní páry či teploty rosného bodu) se používá v meteorologii vedle teploměru též hojně a též je součástí vybavení i základních digitálních meteorologických stanic. Nazývá se též hygrometr. Svoji velkou roli ovšem hraje na stanicích profesionálních. Funguje na principu přijímání a udržování vlhkosti lidských vlasů (tzv. vlasový vlhkoměr) – změna délky v závislosti na vlhkosti. Též pracuje na srovnání teplot suchého a vlhkého čidla – psychrometry. Opět existuje mnoho druhů tohoto přístroje, který je základním vybavením meteorologické budky (viz obrázek 1). Elektrické a absolutní vlhkoměry pracují na bázi absorpce a další druh na kondenzačním principu (kondenzační vlhkoměry).
Základní druhy vlhkoměrů používaných v meteorologii:
- Absorpční vlhkoměr – pracuje na bázi vstřebávání vodní páry pomocí hygroskopické látky. Může pracovat na základě dvou metod, buď absolutní nebo elektrické.
- Blánový vlhkoměr – pracuje na základě deformace, jejich výroba byla ale již ukončena.
- Kondenzační vlhkoměr – slouží ke stanovení teploty rosného bodu nebo teploty bodu ojínění a to pomocí uměle ochlazovaného leštěného kovového povrchu při výskytu kapalné či pevné částice vody na něm.
- Vlasový vlhkoměr – měří relativní vlhkost vzduchu čidlem v podobě jednoho nebo více speciálně připravených lidských vlasů. Délka vlasů se při rostoucí vlhkosti zvětšuje.
Vlhkoměry bývají často součástí teploměrů, jde o součást každé, i základní domácí meteostanice.
Barometry/tlakoměry/aneroidy
Nazývaný také často tlakoměr je tedy přístroj pro měření atmosférického tlaku (tlaku vzduchu, více o problematice na stránce Tlak vzduchu). Barometr může být kapalinový, shodně jako teploměr, ale také deformační a v podobě hypsometru. Barometr vychází z nanometru (tlakoměru), který je definován jako měřič tlaku plynu nebo kapaliny. Dělí se na speciální přístroje, používané pro různé účely (vedle meteorologických tedy například k tlaku vzduchu v duších a pneumatikách automobilů.
Klasický tlakoměr vyplněný kapalinou pracuje na principu vyrovnávání síly vzduchu a tíhou sloupce kapaliny a v délce vakuované barometrické trubice.
Deformační tlakoměr vyrovnává sílu tlaku vzduchu pružností stěn v převážně vakuovaném prostoru (např. stěny kovové krabičky, tzv. aneroidy). Aneroidový tlakoměr je deformačním kovovým tlakoměrem s jednou aneroidovou krabičkou nebo více aneroidovými krabičkami. Dělí se na mechanické a elektrické. Dále existuje mnoho druhů tlakoměrů.
