Особливості вимірювання температури повітря

Особливості вимірювання температури повітря © Getty Images

Температура повітря є, мабуть, найважливішою характеристикою стану погоди і займає ключову роль багатьох сферах життєдіяльності людини. Однак, її способи та засоби вимірювання досить різноманітні


Температура повітря є мірою кінетичної енергії молекул газу. Простіше кажучи, що швидше рухаються молекули, то значення температури вище. І хоча перші прилади для визначення температури – термометри, з'явилися кілька століть тому, але навіть у наш час існує маса труднощів, пов'язаних з точністю вимірювань, що проводяться. Термометри, які у багатьох встановлені на віконних рамах або автомобільні датчики, не показують реальну температуру повітря. Вони показують температуру повітря навколо будівлі або автомобіля. Виміряти реальну приземну температуру повітря дуже складно. У цій справі є безліч факторів, які слід враховувати.

Відповідно до загальноприйнятих стандартних норм, які затверджені Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО), справжня температура приземного повітря вимірюється на висоті 2 метри від поверхні землі та обов'язково в тіні! Рівень 2 метри обраний не випадково, адже саме на цій висоті зазвичай проходить життя та діяльність людини (якщо не брати до уваги будівлі). Земна атмосфера так улаштована, що завжди існує вертикальний температурний градієнт. Це означає, що температура на рівні першого поверху будівлі завжди відрізнятиметься від температури на 10 або 15 поверсі. Іноді відмінності можуть досягати 5-7 градусів! Тому, щоб привести всі виміри до єдиного «знаменника», то умовилися їх проводити на рівні 2 метри, хоча в деяких країнах існують незначні відхилення від цього рівня: 1,5 та 1,75 метра.

У наші дні існує величезна різноманітність побутових та професійних термометрів. Принцип з дії в основному побудований на чотирьох основних механізмах:

  1. Термометри, в яких чутливим елементом є термометрична рідина (зазвичай це спирт або толуол). При змінах температури змінюється об'єм рідини у скляній трубці і за нанесеною шкалою можна фіксувати ці зміни. Це найпоширеніший тип, який у тому числі застосовується і на професійних метеостанціях. Проте, точність таких термометрів залежить від складу рідини, виробника, призначення тощо. Наприклад, на метеостанціях використовуються ртутні психрометричні термометри (ТМ-4), а також низькоградусні спиртові (ТМ-9). Їхня ціна найбільш висока, зате і точність вимірювання з найнижчою похибкою.
  2. Біметалеві (механічні) термометри. Їх принцип роботи побудований зміні коефіцієнта розширення металу залежно від змін температури. Чутливим елементом таких термометрів є металева спіраль або стрічка із біметалу. На метеостанціях за їх принципом працюють термографи – прилади для реєстрації температури повітря, які дозволяють фіксувати зміни температури безперервно у часі.
  3. Електронні термометри. Вони набули найбільшого поширення та популярності в останні роки. Їх принцип роботи ґрунтується на зміні опору провідника при зміні температури навколишнього середовища. Електронні термометри ширшого діапазону засновані на термопарах (контакт між металами з різною електронегативністю створює контактну різницю потенціалів, яка залежить від температури). Найбільш точними та стабільними у часі є термометри опору на основі платинового дроту або платинового напилення на кераміку.
  4. Оптичні термометри (безконтактні). Цей клас менш поширений, і зазвичай застосовується у вузькопрофільних цілях – медицині, науці, будівництві тощо. Такі термометри здатні реєструвати температуру завдяки зміні рівня світності, діапазону та інших параметрів. Наприклад, інфрачервоний термометр добре підходить для вимірювання температури вулканічної лави при виверженнях, або для швидкого визначення температури окремих об'єктів.

Який би термометр ви не вибрали, недостатньо просто його купити. Необхідно ще вибрати оптимальне місце для установки. Найчастіше на вуличний термометр діє безліч факторів, що спотворюють його показання. Взимку це теплове випромінювання будівлі, відкриті вікна, системи опалення тощо. Всі ці фактори завищують температуру взимку, особливо в багатоповерхівках. Влітку – це сонячне випромінювання, випромінювання будівлі та антропогенні (людські) джерела тепла чи холоду. Автомобільні датчики також часто завищують температуру, особливо у машин із темним корпусом. На вимірювання температури впливає і рельєф місцевості. Навіть невеликий яр або близькість водоймища може знизити температуру на кілька градусів.

Щоб звести до мінімуму ці фактори, було придумано метеорологічну будку. Її конструкція вперше була запропонована в 1864 шотландським інженером Томасом Стівенсоном. Вона захищає термометри від дії атмосферних опадів, прямих сонячних променів та поривів вітру. Встановлюється на висоті 2-х метрів над рівнем поверхні і вільно продувається з усіх боків. Параметри метеобудки регулюються ГОСТом 14211-79 «Будки захисні жалюзійні для метеорологічних приладів. Загальні технічні умови». Спадщина минулих років все ще продовжує служити вірою та правдою, адже тисячі метеостанцій розроблялися за цим стандартом.

Як правило, будки фарбують у білий колір, щоб зменшити нагрівання стін променями сонця. Їхні стінки складаються з рам і планок, що утворюють жалюзі, які фіксують у бічних стінках під кутом 60 градусів до горизонту, а в передній та задній - під кутом 40 градусів. Це потрібно, щоб при забезпеченні гарне провітрювання та уникнути попадання опадів на обладнання. У них можна помістити будь-який тип термометрів, починаючи від ртутних та спиртових та закінчуючи електронними датчиками, які передають дистанційно відомості по радіоканалу. Метеобудки у різних країнах істотно не відрізняються. Це також необхідно для стандартизації вимірювань. Дані цих станцій використовують для опису клімату місцевості, будівництва доріг, будівель та інших об'єктів інфраструктури.

Який висновок можна зробити з усього вищесказаного? Досягти найдостовірніших результатів вимірювання температури повітря дуже складно в побутових умовах (особливо, якщо ви мешканець багатоквартирного будинку). Для цього необхідно підібрати більш-менш якісне обладнання, вибрати спеціальне місце для встановлення (щоб уникнути прямого попадання на термометр сонячних променів), виключити антропогенні впливи та вплив різних об'єктів інфраструктури. Якщо ви хочете знати точні цифри, звертайте увагу на офіційні зведення спостережної мережі Українського гідрометцентру. Вони найоб'єктивніші. Їх можна знайти тут.

Серед величезної кількості моделей рідинних термометрів, електронних датчиків і метеостанцій варто звернути увагу на таких виробників як Davis (США), TFA (Німеччина), LaCrosse (Франція), Netatmo (Франція), «Склоприлад» (Українська сертифікована компанія з виробництва лабораторного обладнання та термометрів у тому числі). Окремо варто виділити електронні реєстратори температури (т.зв. логери) від компанії Elitech. Наприклад, модель RC-5. Продукція перелічених виробників відрізняється найбільш оптимальним співвідношенням ціна-якість та підходить для повсякденного використання. Серед професійних систем вимірювання температури можна виділити фінську компанію Vaisala, продукція якої відмінно підходить для лабораторних та наукових досліджень, де потрібна висока точність та мінімальна ступінь похибки. Але й ціна на дане обладнання помітно вища.

Крім того, згідно з постановою «Мінаматської конвенції про ртуті», до 2023 року слід відмовитись від використання метеорологічних приладів у складі яких є ртуть. Тому вже зараз практично неможливо придбати ртутні термометри (попри те, що вони є найточнішими серед усіх аналогових видів даних приладів).

Підготував: Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.

4.1/5 (12 оцінок)

Погода в Україні

Вінниця
+26°
Луцьк
+27°
Дніпро
Донецьк
Житомир
+34°
Ужгород
Запоріжжя
Івано-Франківськ
+25°
Київ
+27°
Кропивницький
Севастополь
+27°
Сімферополь
+27°
Луганськ
+28°
Львів
+29°
Миколаїв
+29°
Одеса
Полтава
Рівне
+25°
Суми
Тернопіль
+26°
Харків
+29°
Херсон
Хмельницький
+27°
Черкаси
+24°
Чернігів
Чернівці

Не пропусти найцікавіше!

Підписуйся на наші канали в месенджерах!

Публикации

Відео

Послуги

Правова інформація