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 | |||||||||||||||||||
说 明 |
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。