二、气象观测仪器的构造原理和安装方法

（一）测定空气温度和湿度的仪器

如图 2-3 所示。测定当时气温和湿度的仪表是一对干湿球温度表（2、3）， 垂直装在百叶箱内固定的铁架上（1）；记录最高气温的最高温度表（5）和记录最低气温的最低温度表（6）横放在铁架下部横梁的弧形钩上，最低温度表水平放在前面，最高温度表放在后面稍高一些，球部稍向下倾斜；中间是毛发湿度表（4）。

1、干湿球温度表 干湿球温度表由两根两头封闭的细玻璃管组成，其下端略呈球状，盛有水银，如图 2-4。由于水银的膨胀系数远远大于玻璃的膨胀系数，当气温发生变化时，玻璃管中的水银柱便相对的升高或降低，对照白瓷板上的刻度，就可读出温度的数值。

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若在其中的一个温度表的感应球部裹上一层约 10 厘米的纱布，并把它连接到下面一个装有蒸馏水的小杯里，保持纱布湿润，就是一支湿球温度表， 用以测定空气的湿度（见图 2-3）。干湿球温度表测定湿度的原理是：当空气中水汽没有达到饱和状态时，湿球水分就不断蒸发，蒸发则要消耗热量， 使温度降低；到蒸发所消耗的热量和周围空气中所获得的热量相等时，湿球温度就不再下降，和干球温度维持一个差值。这个差值反映空气湿度的大小； 即差值越大，湿度越小；反之，越大。根据干湿球温度差可在气象常用表中查得绝对湿度和相对湿度。如表 8。

2、最高温度表 最高温度表与普通温度表基本相同，所不同的只是在接近球部的内管里装有一根固定的玻璃针（1），使这段玻璃细管形成一个狭窄的通道，或将这段玻璃管做得更狭窄些（2），如图2-5 所示。当温度上升时， 球部的水银膨胀，压力增大，迫使一部分水银挤出狭窄的通道，沿细玻璃管上升；当温度下降时，上升到细管内的水银重量很小，无足够的压力使水银回到球部，因而水银柱就在狭窄的通道处断开，而上升的水银柱便停留在原上升的位置上不动。其顶端指示的刻度即是上升到的最高温度。

3、最低温度表 最低温度表的构造特点是玻璃管内的液体是酒精（2）， 并在酒精柱中有一个能够移动的蓝色的哑铃

[表 8]相对湿度查算表[t：干球温度：t′：湿球温度、r：相对湿度%]

棒状指标（3）。在毛细管的上部充以压缩了的惰性气体—氮气（4）。最低温度表水平放置时，指标便停留在某一位置。当温度下降时，酒精柱收缩， 当酒精柱顶端收缩到与指标接触时，由于酒精柱顶端表面张力作用，就带动指标向低温方向移动。当温度上升时，酒精膨胀，酒精可通过指标周围的空隙慢慢上升，而指标因本身重量便停留在原处不动。由于指标只能下降，不能上升，因此，指标远离球部的一端所指的刻度（6）就是一日内的最低温度

（图 2-6）。

（二）测定地温的温度表

观测地温的仪器有地面温度表、曲管地温表和直管地温表。

1、地面温度表 地面温度表一套三支，包括普通温度表、最高温度表和最低温度表。构造原理和使用方法和测气温的干球、最高、最低温度表相同。地面温度表安装在观测场的最南面，平放在地面上，按普通、最低、最高的顺序，由北向南，各表间隔为 5 厘米，球部朝东，表身及球部一半埋入土中， 一半露出地面，以便观测。

2、曲管地温表 曲管地温表一套四支（包括 5、10、15、20 厘米），构造与普通温度表基本一样，只是外形不同，球部和表身成 135°角。安置在地面温度表西边 20 厘米处，各表相隔 10 厘米。安装方法如图 2-7 所示。

3、直管地温表 直管地温表是用来测定包括 40、80、160、320 厘米深度地温的一套温度表。

（三）测定气压的气压表

1、水银气压表 测定气压一般用动槽式（福丁式）和定槽式（寇鸟式） 两种水银气压表（图 2-8，图 2-9）。两种水银气压表都是由内管、外套管和水银槽三部分组成。

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水银气压表要安装在温度变化小，光线充足又不受阳光照射，空气流通而又不直吹风，无震动的小屋子里。垂直挂在室内的墙上或柱上，高度以便于观测为宜。

2、空盒气压表 空盒气压表分为感应、传动放大、指示三部分。感应部分是一组有弹性的密封的圆形金属空盒。气压增大时，空盘被压缩，经传动放大部分带动指针，向右偏转，气压示度升高；反之，降低。

（四）测风的仪器

风的观测包括风向和风速。测风的仪器，气象台站多用电接风向、风速计。古老的风压板测风器，由于构造简单，使用方便，学校气象观测还是可用的。在学校如没有测风的设备，还可用风力等级表进行目测。现分别介绍如下：

1、电接风向风速计 这种风向风速计由感应器、指示器和记录器三部分组成。感应器安装在室外（观测场）或楼上的杆子上，指示器和记录器则置于室内，用一长电线与感应器相连。

感应器如图 2-10 所示，上部是风速表。在风速表内部有电接装置。风杯

每转 80 圈相当于风的行程 200 米。当风的行程达 200 米时，发生一次电接。

外面感应部分的风速、风向就可在贴在自记钟筒上的记录纸上记录下来。

还有一种用亮灯指示风向风速的九灯风向风速仪。感应部分与上述风向风速计相似，只是接收部分不用自记纸，而是用亮灯显示。这种简化的风向风速仪很适合学校使用。

2、风压板测风器 风压板测风器是根据能绕轴转动的平板，在风力作用下所掀起的角度大小与风力的关系而制成的。风对平板的压力大致与风速的平方成正比。

风压板测风器包括风向、风速两部分，如图 2-11 所示。风向标②和风压板③都固定在一个金属套管上，套管套在一个中心轴上，能随风向变化而自由转动，风向标的球部正好对着风的来向。为确定风向，在中心轴下部又附有固定的放射状的指示八个方向的铁针①。风速部分，在风压板的一侧装一弧形架④，架上有八根表示风速的指针，0—7 号。

风压板有轻型（200 克）、重型（800 克）两种。经常用的是轻型的一种。[表 9]是轻型风压板位置与风速的对照表。

[表 9] 轻型风压板位置与风速对照表

3、目测风速风向 在没有测风仪器时，可观察炊烟、旗帜和树枝摆动的方向来确定风向。一般按风速大小把风分为 12 级，风级越大，风速越大。每级风所造成的地面物体征象不同，根据地物征象可确定风级，每级风都有一定的风速。[表 10]便是通用的风级表。

[表 10] 风力等级表

（五）测定降水量的仪器

降水量的测定包括雨量和降雪量的测定。测定雨量的仪器通常用雨量器和虹吸雨量计；测定降雪量用雨量器或量雪尺。

1、雨量器和量雪尺测量降水量的仪器通常用雨量器（图 2-12）。雨量器包括量雨筒和量杯。量雨筒安置在平坦宽阔的地方，筒口高度为 70 厘米。

降雪时，须将量雨筒上节取下，用下节储水筒直接接雪。测雪也可用刻有高度的量雪尺来测积雪深度（图 2-13）。雪深8 毫米等于 1 毫米的降水量。

2、虹吸雨量计虹吸雨量计是台站常用的降水自记仪器。它能连续记录降水量和降水时数，从降水记录纸上可了解降水强度。通常所用雨量计筒口直径为 20 厘米。

虹吸雨量计构造如图 2-14 所示。接水器（1）是圆筒形，底部成圆锥形

（漏斗状），中有小圆孔。接水器装在圆

筒形的铁柜顶部，浮子室（4）和自记钟（8）等都装在铁柜里。浮子室有管子（3）与接水器的漏斗部分相连，使雨水能直接流入浮子室内。浮子室内有浮子（5），和固定在浮子上的直杆（6），直杆的顶端从浮子室伸出来。自记笔（ 7）和直杆相连，自记纸卷在记钟筒（ 8）上面。虹吸管（9）紧密地套入浮子室的侧管（13）里面。

下雨时，雨水从接水器流入浮子室之后，浮子室中水逐渐升高，浮子跟着上升，与浮子相连的笔杆也随着上升，笔尖在自记纸上连续记下一条降水量变化的曲线。浮子室中的水达到一定高度，即笔尖达到自记纸上限时（一般相当于 10 毫米或 20 毫米的降水量），水就自动从虹吸管中排出来；随后

浮子下降，笔尖又落到 0 线上。若仍有降水，笔尖又随之上升，继续记录。自记曲线的坡度可表示降水强度（图 2-15）。

雨量计安置在观测场内雨量器的旁边，放在埋入土中的木柱或木台上（并用三根铁丝固定）。接水器口离地面的高度以仪器本身高度和便于观测为准， 器口应水平。

（六）测定日照时间的仪器

太阳光照射一地的时间长短，称为日照时间。从日出到日没之间的时间， 称为可照时间；因云雾遮蔽，太阳在一地的实际照射时间为实照时间。实照时间与可照时间的百分比，称日照百分率。每日连续测定实照时间，可计算全月的日照百分率。

测定日照时间，一般台站常用感光（即乔唐式）日照计（图 2-16）。感光式日照计是利用阳光透过仪器上的小孔射入暗筒内的感光纸上留下痕迹，

以记录日照时数的。

日照计应安置在从日出到日没都能受到太阳照射的地方，固定在木柱顶端的木板上，木柱埋入地内，底座离地高约 1.2 米。底座应保持水平，筒轴与南北线重合，筒口朝北，松动螺旋，使指示针与观测点的纬度对准，再加以固定。

（七）目测云状、云量

降水是在云中形成的，但不是所有的云都能形成降水，什么样的云才能形成降水呢？这就需要认识云的形状、云量的多少等。云状、云量的观测， 应固定在一个开阔地方（能看到全部天空及地平线）进行。

云的形状是多种多样的。晴空中有时飘浮着几朵白云，叫做积云；高空有时出现絮状或羽毛状的云，叫做卷云；有时云层遮天蔽日，不见边际，叫做层云；浓密的团块状黑云，叫积雨云。根据云的高度和形状，把云分为三族十二类：

1、高云族：云底高度一般在 6000 米以上，有（1）卷云（Ci）、（2） 卷积云（Cc）、（3）卷层云（ Cs）；

2、中云族：云底高度一般在 2000—6000 米之间，有（4）高积云（ Ac）

（5）高层云（As）；

3、低云族：云底高度一般低于 2000 米，有（6）层积云（Sc）、（7） 层云（St）、（8）雨层云（ Ns）、（9）碎层云（ Fs）、（10）积云（ Cu）、

1. 积雨云（Cb）、（12）碎雨云（Fn） 以上十二种云的形状、特点，详见云图。

云量是指遮蔽天空的成数。将天空分为 10 等分，整个天空被云所遮盖的分数，即十分之几，为云量。如云量占天空 1/10，云量记 1 ，云量布满天空时，云量记 10，天空无云或不到 1/20 时，记为 0。