三、气象部分的设备

气象观测主要是通过各种气象仪器来进行的,但目前一般中学财力有限,买不起气象仪器,解决的办法有两条:一是设法与当地气象台站联系,希望他们将那些更新换代不派用场的仪器设备赠送给学校。现在一般城市都有气象台站,只要晓之以理、动之以情,一般说来是会给予支持的。第二是自己制作。因为学校用的仪器精确度不一定要求很高, 除了一些限于条件无法制作的仪器必须购买外,多数仪器设备可以用土法自制,这样可以节省许多资金。

(一)百叶箱、温度表、湿度表

为了能正确地测定出空气的温度和湿度,可以在仪器公司买一只干湿球温度表和一只最高最低温度表,放在阴凉通风的地方,但最好是放在特制的百叶箱里,因为百叶箱不但空气流通、保护仪器不受阳光的直接照射,而且还可以避免风和降水等因素的影响。在普通中学里,为了节约起见,不一定要标准的百叶箱,做一个简陋的小百叶箱(图 19)也就可以了。这种小百叶箱要用结实的木料做,它的规格大小如图 19 所示。箱的四壁是一排用薄木板做成的百叶。木板条向外倾斜,与水平方向成45°角。箱壁的正面是可以自由开关的门,箱底用三块木板做成,中间一块比边上的两块稍高些,箱盖是由两层木板做的,其间可以流通空气, 而且面积较大,箱顶的木板自前向后倾斜,以便雨水向下流下。百叶箱做好后,就把它安置在木柱上,柱高 175 厘米(不包括入土部分)。百叶箱的箱门要朝向北方,以避免在开箱门观测时,阳光照射到温度表上, 使温度增高,影响记录的正确性。

为了便于观测,在百叶箱前面安置一个 4 级的小梯凳,梯高 1 米。百叶箱的里外及支柱都涂上白色油漆,以减少太阳光的辐射热。

百叶箱内装有一只最高最低温度表和一只干湿球温度表。干湿球温度表是用来测定空气湿度的。它是由两支同样的温度表构成的,其中一支的酒精球上用纱布包裹。纱布的下端浸在水盂内,使球部经常保持湿润。当空气的相对湿度是 100%的时候,空气中所含的水汽已经饱和,于是水分蒸发停止。这时两支温度表上度数相同。当相对湿度不到 100% 时,纱布上的水分就要逐渐蒸发。由于蒸发时要吸收热量,因而湿球温度表上的温度就会降低。根据干湿球温度表上的温度差,就可推算出空气的湿度来。

图 19 简陋小百叶箱

观测温度和湿度时,必须缓步走上梯凳,轻轻地开启百叶箱门,不要使头或手接触到温度表的球部,同时要屏住呼吸,动作要敏捷,因为观测者靠近温度表时,其体温会影响温度表示度。观测的步骤是:先看干球温度表,再看湿球温度表,最后看最高最低温度表。

观测时,要使自己的视线和水银柱或酒精柱顶齐平。先读示度的小数位,再读整数。有了干球温度的读数与湿球温度的读数就可求出干湿球温度差,根据换算表(表 4)很快就可查

干湿球温度差

相对

湿度干球温度

(℃)

1 2 3 4 5

6

7

8 9 10 11 12 13 14 15

16

17

18

19

20

21

2

40

94 88 82 77 72

67

62

57 53 48 44 40 37 33 29

26

23

20

17

14

11

8

39

94 88 82 77 71

66

61

57 52 48 44 40 36 32 28

25

22

18

15

12

9

7

38

94 88 82 76 71

66

61

56 51 47 43 39 35 31 27

24

20

17

14

11

8

5

37

94 87 82 76 70

65

60

55 51 46 42 38 34 30 26

23

19

16

13

10

7

4

36

94 87 81 76 70

65

60

55 50 45 41 37 33 29 25

21

18

15

11

8

5

2

35

94 87 81 75 70

64

59

54 49 44 40 36 32 28 24

20

17

13

10

7

3

1

34

93 87 81 75 69

64

58

53 48 44 39 35 30 26 22

19

15

12

8

5

2

33

93 87 80 74 69

63

58

52 47 43 38 34 29 25 21

17

14

10

7

3

32

93 86 80 74 68

62

57

52 46 42 37 32 28 24 20

16

12

8

5

1

31

93 86 80 73 67

62

56

51 45 40 36 31 27 22 18

14

10

7

3

30

93 86 79 73 67

61

55

50 44 39 34 30 25 21 17

12

9

5

1

29

93 86 79 72 66

60

54

49 43 38 33 28 24 19 15

11

7

3

28

93 85 78 72 65

59

53

48 42 37 32 27 22 18 13

9

5

1

27

92 85 78 71 65

59

52

47 41 36 30 25 20 16 11

7

3

26

92 85 78 71 64

58

51

46 40 34 29 24 19 14 9

5

25

92 84 77 70 63

57

50

44 38 33 27 22 17 12 7

3

24

92 84 77 69 62

56

49

43 37 31 26 20 15 10 5

23

92 84 76 69 62

55

48

42 36 30 24 18 13 8 3

续表 4

干湿球温度差

相对湿度干球

温度(℃)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

22

92

83

76

68

61

54

47

40

34

28

22

16

11

5
21

91

83

75

67

60

52

45

39

32

26

20

14

8 3
20

91

83

74

66

59

51

44

37

30

24

18

12

6
19

91

82

74

65

58

50

43

35

29

22

15

9

3
18

91

82

73

65

56

49

41

34

27

20

13

7

17

90

81

72

64

55

47

39

32

24

17

10

4

16

90

81

71

62

54

46

39

30

22

15

8

1

15

90

80

71

61

52

44

36

27

20

12

5
14

90

79

70

60

51

42

33

25

17

9

1
13

89

79

69

59

49

40

31

23

14

6

12

89

78

68

57

48

38

29

20

11

3

11

88

77

66

56

46

36

26

17

8

10

88

76

65

54

44

34

24

14

5

9

88

76

64

53

42

31

21

11

1

8

87

75

63

51

40

28

18

7

7

87

74

61

49

37

26

14

3

6

86

73

60

47

35

23

11

5

86

72

58

45

32

19

7

续表 4

4

85

70

56 42

29

16

3

84

69

54 40

26

12

2

84

68

52 37

22

8

1

83

66

50 34

18

3

0

82

65

49 33

18

3

-1

81

63

46 29

13

-2

79

61

43 25 7

-3

77

58

39 21 3

-4

75

55

36

16

-5

73

52

32

12

-6

71

49

27

6

-7

69

46

23

1

-8

67

42

18

-9

65

39

13

1 .本表根据国家气象局编,气象出版社 1980 年出版的《温度查算表》(甲种本),在不考虑气压

订正值,只求近似值情况下编排的

2 . 0 ℃以下(含 0 ℃)作为湿球结冰处理

3 .当干球与湿球温度相等则相对湿度为 100%

出当时的空气湿度来。最高最低温度表观测以后,必须用马蹄形的磁铁, 使温度表中的指标与水银柱面相接。要及时记录,不能记在心里回去再记。

(二)雨量器

雨量器是观测降水的仪器。它的构造主要是承雨漏斗口、外筒和储水瓶三部分。普通中学里不需拿很多钱到仪器公司去买,自己可以做一个简易的雨量器(图 20)。雨量器的做法是这样的:用木头做一个架子, 高 70 厘米(不包括入土部分)。做一个白铁皮漏斗,口径一般为 20 厘米。为了使承雨漏斗口的口径不变形,可在口外箍上一根粗铅丝,用焊锡焊上,锉成刀口。但要注意斜面应在口外。储水瓶可用一般的大玻璃瓶,瓶的容量一般能容纳 2.5 公斤左右的水。此外,还需要一个玻璃量

杯,用来计算降水量。可在医药公司买一个容量为 200 毫升的量杯,如果买不到,还有一个简便的方法,即要一个上下一样粗的盛雨筒和一根米尺就可以了。观测时,直接将米尺慢慢插入承雨筒到底,取出米尺, 看清尺上的水印,以厘米为单位,水印切在哪一个刻度上,哪一个刻度就是当时的降水量。

降水量的观测,平时每天应在上午 7 时和傍晚 7 时各进行一次。汛期内降水较多,因此观测的次数必须适当地增加。如遇阵雨应立即观测, 以免时间相隔过久,因水汽蒸发而使降水量记录不准确。

观测时,应带一只空的储水瓶到地理园里去,换出量雨器内的那只储水瓶,把它拿回室内,将储水瓶中的水慢慢倒入量杯中,直到水不再下滴为止,然后读数。读数时,要将量杯放在水平的桌面上,测定杯内水面高度(测定时视线要与水面等高,并以凹水面最低处为标准)如果

降水超过量杯的容积时,

20 厘米口径雨量器毫升(mL)化为毫米(mm)换算表 表 5

毫升

(mL)

毫米(mm)

毫升(mL)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0.000

0.032

0.064

0.096

0.128

0.160

0.192

0.224

0.256

0.288

10

0.320

0.352

0.384

0.416

0.448

0.480

0.512

0.544

0.576

0.608

20

0.640

0.672

0.704

0.736

0.768

0.800

0.832

0.864

0.896

0.928

30

0.960

0.992

1.024

1.056

1.088

1.120

1.152

1.184

1.216

1.248

0

1.280

1.312

1.344

1.376

1.408

1.440

1.472

1.504

1.536

1.568

50

1.600

1.632

1.664

1.496

1.728

1.760

1.792

1.824

1.856

1.888

60

1.720

1.952

1.984

2.016

2.048

2.080

2.112

2.144

2.176

2.208

70

2.240

2.272

2.304

2.336

2.368

2.400

2.432

2.464

2.496

2.528

80

2.560

2.592

2.624

2.656

2.688

2.720

2.752

2.784

2.816

2.848

90

2.880

2.912

2.944

2.976

3.008

3.040

3.072

3.104

3.136

3.168

100

3.200

3.232

3.264

3.296

3.328

3.360

3.392

3.424

3.456

3.488

110

3.520

3.552

3.584

3.616

3.648

3.680

3.712

3.744

3.776

3.808

120

3.840

3.872

3.904

3.936

3.968

4.000

4.032

4.064

4.096

4.128

130

4.160

4.192

4.224

4.256

4.288

4.320

4.352

4.384

4.416

4.448

140

4.480

4.512

4.544

4.576

4.608

4.340

4.672

4.704

4.736

4.768

150

4.800

4.832

4.864

4.896

4.928

4.960

4.992

5.024

5.056

5.088

160

5.120

5.152

5.184

5.216

5.248

5.280

5.312

5.344

5.376

4.408

170

5.440

5.472

5.504

2.536

5.568

5.600

5.632

5.664

5.696

5.728

续表 5

毫升(mL)

毫米(mm 0

毫升(mL)

1 2

3

4

5

6

7

8

9

180 5.760

5.592 5.824

5.856

5.888

5.920

5.952

5.984

6.016

6.048

190 6.080

6.112 6.144

6.176

6.208

6.240

6.272

6.304

6.336

6.368

200 6.400

6.432 6.464

6.496

6.528

6.560

6.592

6.624

6.656

6.688

210 6.720

6.752 6.784

6.816

6.848

0.880

6.912

6.944

6.976

7.008

220 7.040

7.072 7.104

7.136

7.168

7.200

7.232

7.264

7.296

7.328

230 7.360

7.392 7.424

7.456

7.488

7.520

7.552

7.584

7.616

7.648

240 7.680

7.712 7.744

7.776

7.808

7.840

7.872

7.904

7.936

7.968

250 8.000

8.032 8.064

8.096

8.128

8.160

8.192

8.224

8.256

8.288

260 8.320

8.352 8.384

8.416

8.448

8.480

8.512

8.544

8.576

8.608

270 8.640

8.672 8.704

8.736

8.768

8.800

8.832

8.864

8.896

8.928

280 8.960

8.992 9.024

9.056

9.088

9.120

9.152

9.184

9.216

9.248

290 9.280

9.312 9.344

9.376

9.408

9.440

9.472

9.504

9.536

9.568

说 查表方法:十位数与个位数纵横相交,例如 152 毫升(mL)则应查纵行 150 行横行 2 相交处查得为 4.864 ,四舍五入,取一位数即为

明 4.9mm

应该分作几次来量。由于量杯的刻度不是表示毫米而是表示毫升

(mL)的,因此记录下来的数值还必须根据换算表(表 5)进行换算。在冬天下雪时,可以找一只口径 20 厘米的打水桶,放在室外,以承受雪量

(要用凳子垫高与原来的雨量器等高)。观测时,取定量的温水倒入桶中使雪融化,再倒入量杯将结果减去倒入桶中的温水量,余下的就是降水量。

图 20 简陋雨量器

在没有降水的日子里,观测工作仍要进行,要检查雨量筒内是否有其它东西。如在观测时,发现储水瓶内有雾、露、霜等的聚集量也应观测记录。如水量极微,量不出时可以不记。平时雨量器和储水瓶应该经常洗涤,保持清洁。

(三)蒸发器

测定蒸发量的大小,是用小型蒸发器来进行的。小型蒸发器是用厚白铁皮做一个直径 20 厘米、高 10 厘米的圆盆和一个蒸发罩构成的。在

圆盆上距口缘 3 厘米的地方钻一个直径 1 厘米的小圆孔,在圆孔的外面焊牢一个小壶嘴(图 19),以便倒水。加一个蒸发罩的目的,是为了防止鸟类来喝水而使记录不正确。

蒸发罩是用长 20 厘米的粗铁丝,按照相等的间距分别焊在直径 20 厘米、高 3 厘米的铁圈上做成的(图 20)。为了防止生锈,圆盆和蒸发罩都涂上灰色油漆。然后把蒸发罩套在圆盆上,再把圆盆安置在直径 6

厘米、高 50 厘米(不包括入土部分)的支柱上。为了使蒸发器能够平稳地放在支柱上,支柱的四边镶上四块木片,做成一个刚好卡住蒸发器的托子(图 23)。安置蒸发器也同样要测定水平线。

图 21 小型蒸发器

图 22 蒸发罩

图 23 观测蒸发量

蒸发量的观测工作,每天下午 7 时进行一次。在观测前一日的下午 7 时,用量杯盛定量的清水倒入圆盆内。

到第二天下午 7 时,再将蒸发器中的水全部倒入量杯内,求出余水的数量,然后用原来数量减去所余数量,就得出一日内失去的水量,也就是一日的蒸发量。如果蒸发器内有降水混入,计算时就要减去降水量后再算出蒸发量。假如天气寒冷,蒸发器内的水发生冻结现象,就可以用秤求重量的方法来代替杯量法求出蒸发量。

(四)风压器、风级牌、风向旗

风向和风力,可以用各种专门的仪器来测定。我们地理园内主要是用从仪器公司买来的维尔达风压器(图 24)来进行测定的。我们做了一个托子,把风压器安装在支柱的顶端。支柱高 10 米(不包括入土部分 2

米)。为了让这个支柱兼做高度标,所以在涂上白色油漆以后,又每隔 1 米涂上一道红色油漆。并隔段写上 1、3、5、7、9 等数字,以表示相当的高度。再以 8 号粗铅丝三根,每根长约 10 米,将其一头扣牢在铁托子上,另一头分开埋入地下。这样既可支持和稳定支柱,又可避免雷电的袭击。风压器固定在支柱的顶端,并挖好深约 2 米的土坑(位于气象部分场地的中央),然后三四人小心地将柱子竖起来。柱子埋入土内的部分预先涂上柏油,以防受潮腐烂。柱子竖起后,就用指南针测定方位。指南针所指出的度数要根据本地磁偏角的数值加以校正。把指南针放在柱子北面较远的地方,测定出子午线的方向,再转动支柱,直到方向标的“北”字指针与子午线重合时为止。然后锄土填坑,将浮土夯实。最后将那根 8 号粗铅丝拴上横木,拉直,支撑在三面,埋入土内。

图 24 风压器

测定风向时,负责观测的学生要走近支柱,站在风向标的下面,面向与风向标一致。注意风向标的球形平衡锤摇摆约 2 分钟,目测其平均

位置,用 16 个方位来表示风向。

观测风力时,观测的学生必须离开柱子,站在风向标的侧面,注意风压板的摆动达 2 分钟之久,目测风压板位置所在的指针号数。如果风

压板摆动于相邻的二指针之间,如 2 与 3 之间,就记下 2-3。如风压板张

起高度超过第 7 号指针,则记下“超过”二字。如在 2 分钟内,风压板

在 3 个或 2 个以上的指针位置上摆动,这就作为阵性的风。当指针号数记下后,再查下表(表 6),求出风力。如果学校无力购买风压器,可以因陋就简自制风级牌和风向旗来解决风力和风向的观测问题。