1 ATMOSFERA BOSIMINI O‘LCHASH Mashg‘ulotning maqsadi: atmosfera bosimi va uning o‘lchov birliklarini o‘rganish. Kosachali barometr, barometr-aneroid va barograflarning tuzilishini o‘rganish va ular yordamida atmosfera bosimini o‘lchashni. Bosim o‘zgarishiga qarab balandlikni aniqlashni o‘rganish. Topshiriqlar: 1. Atmosfera bosimi va uning o‘lchov birliklarini o‘rganish; 2. Kosachali barometrning tuzilishini o‘rganish; 3. Barometr-aneroidning tuzilishini o‘rganish; 4. Barografning tuzilishini o‘rganish; 5. Barometr-aneroid va barograf yordamida atmosfera bosimini o‘lchashni o‘rganish; 6. Barometrik nivelirlash orqali balandliklar farqini aniqlang. Kerakli materiallar va asboblar: ish daftari, darslik va o‘quv qo‘llanmalar, meteorologik stansiya ma’lumotlari, jadvallar, kosachali barometr, barometr- aneroid, barograf. 2.1. Atmosfera bosimi va uning o‘lchov birliklari Atmosfera bosimi deganda, atmosferadagi havo massasining atmosferada mavjud bo‘lgan barcha predmetlarga va Yer yuzasiga ko‘rsatadigan bosimi tushuniladi. Aniqroq aytganda, yer yuzasidan to atmosferaning eng yuqori qatlamigacha bo‘lgan ma’lum hajmdagi havo ustunining shu ustun tagidagi maydonga bosib turadigan kuchga aytiladi va mm.sim.ust/sm2 yoki mb/sm2 da o‘lchanadi. SHuni ta’kidlash lozimki, dastlab atmosfera bosimi simob ustunining balandligi mm da o‘lchanib kelingan. Ma’lumki, mm uzunlik o‘lchov birligi 2 bo‘lganligi uchun bosimni o‘lchashda birmuncha noqulayliklar paydo bo‘ladi. Shuning uchun 1930 yildan boshlab yangi xalqaro o‘lchov birligi qilib “bar” qabul qilingan. Lekin amalda bosimni o‘lchash uchun millibar (mbar) ishlatiladi. 1980 yildan boshlab xalqaro birlik qilib Paskal (Pa) qabul qilingan, lekin, amalda Gektapaskal (g/Pa) ishlatiladi. Atmosfera bosimi asosiy meteorologik kattaliklardan biri bo‘lganligi uchun ham u barcha meteorologik stansiyalarda o‘lchanadi. Atmosfera bosimi qiymatlaridan barometrik nivelirlashda, ya’ni bir joyning ikkinchi joyga nisbatan balandligini aniqlashda, joyning relef kartasini tuzishda, ob–havoning mahalliy alomatlariga qarab, uning yaqin kunlarda qanday bo‘lishini oldindan aytib berish kabi maqsadlarda foydalaniladi. Millimetr simob ustuni (mm sim. ust.) – kosachali barometrdagi simob ustunining 1 mm ga o‘zgarishiga mos bo‘lgan atmosfera bosimining ko‘rsatgichidir. Atmosfera bosimi SGS (santimetr-gramm-sekund) o‘lchov birliklar sistemasida mb birlikda o‘lchanib, u 1 sm2 sirtga tik ravishda 1000 dina kuch bilan ta’sir qiladigan bosimga teng; Bosimning o‘lchov birliklari orasidagi tenglik quyidagicha: 1mm sim.ust=1,33 mb yoki 1 mb=0,75 mm sim.ust. Xalqaro birliklar (SI) sistemasida atmosfera bosimi Paskal (Pa) da o‘lchanadi. Paskal bilan mm sim.ust va mb lar o‘rtasidagi tenglik quyidagi ko‘rinishga ega: 1 mm.sim.ust=133Pa=1,33gPa (gektopaskal) yoki 1 mb = 102 Pa = 1 gPa Atmosfera bosimini o‘lchash uchun meteorologik stansiyalarda simobli stansion barometr ishlatiladi. Bu barometrlar ko‘rsatkichi eng aniq bo‘lib, boshqa asboblar ko‘rsatkichi simobli barometr ko‘rsatkichiga ko‘ra solishtiriladi. Aerologik, ekspeditsion kemalar va dala sharoitida bosimni o‘lchash uchun metall barometr– aneroidlar ishlatiladi. Kosachali barometr. Meteorologik stansiyalarda xonaning ichiga maxsus yog‘ochdan qilingan oynali g‘ilofga o‘rnatiladi va devorga mahkamlanadi. Shuning uchun stansion barometr deb ham ataladi. Simobli barometrlarning aniqligi boshqa 3 barometrlarga nisbatan yuqori bo‘ladi. Asbobning quyi qismi simob to‘ldirilgan shisha naycha kosacha 2 ga botirib qo‘yiladi. a b 2.1.1-rasm. a-kosachali barometrning tuzilishi, b-noniusning ko‘rinishi. Naychaning yuqori qismi havo kirmaydigan qilib mahkamlangan. Naychaning quyi qismi shayba yordamida kosachaga mahkamlangan bo‘ladi. Kosachaning ustki qismida atmosfera havosi kirib turishi uchun teshikchamavjud bo‘lib u vint 3 bilan yopilgan. SHisha naychaning yuqori qismida havo yo‘q, Shuning uchun kosachaning ichidagi simob yuzasiga atmosfera bosimi ta’siri ostida naycha ichidagi simob ustuni ma’lum balandlikkacha ko‘tariladi. Simob ustunining og‘irligi atmosfera bosimiga teng Bu gardishning yuqori qismida naychaning ikki tomonida uzunasiga joylashgan teshiklar ochilgan. Bu teshiklar orqali naychadagi simob ustunining balandligi kuzatiladi. Bu bo‘ylama teshikning bir tomoniga mm sim.ust. yoki gPa dagi shkala chizilgan. O‘ndan bir bo‘laklar hisobini olish uchun gardishning ichiga vint 4 4 yordamida shkala bo‘yicha harakatlanadigan noniusli (b) halqa o‘rnatilgan. Gardishning o‘rta qismiga termometr joylashtirilgan, bu termometr yordamida simob ustuni balandligi hisobini olishdan oldin asbobning harorati o‘lchanadi. SHisha naychaning pastki qismiga termometr T o‘rnatilgan. Teshikning chap tomoniga shkala yozilgan, shisha naycha bo‘ylab shkalaning ustidan balandga- pastga harakatlanadigan noniusdi xalqa o‘rnatilgan. Bu xalqa maxsus vintga o‘xshash qurilma bilan harakatga keltiriladi va simobning eng yuqori darajasiga to‘g‘rilab hisob olinadi. G‘ilofning eng yuqori qismiga asbobni osib qo‘yish uchun maxsus xalqa o‘rnatilgan. Barometr isitgich asboblardan, eshik va derazalardan uzoqda o‘rnatilishi lozim. Kosachali barometrda atmosfera bosimini o‘lchash uchun xonada yoritish chiroqlari yoqilib, shkaf ochiladi. Eng avvalo 0,1 bo‘laklar hisobga olinadi va keyinchalik simobning yuqori darajasi tekis chiziqli bo‘lish uchun barometr g‘ilofiga barmoq bilan to‘qillatib urib qo‘yiladi. Simobning sathi bir tekis bo‘lgach pastga tushiriladi va pastki kesma sathigacha tushirilib simob yuqori sathiga tekkandan so‘ng o‘ng va chap tomondan qaraganda raqamlar yaxshi ko‘rinishi uchun orqa tomondan yorug‘lik tushib turadi. Hisob aniqligi 0,1 mbar bo‘lishi kerak. Simobli barometr ko‘rsatkichlariga tuzatmalar kiritiladi. Bu tuzatmalar asosan uch xil bo‘ladi: 1.Barometr haroratiga; 2.Erkin tushish tezlanishiga; 3.Asbobning noaniqliklarga tuzatma kiritiladi. Harorat 0 °C ga teng bo‘lganda, simob ustunining balandligi odatdagi (normal) bosim deb qabul qilingan va bosim ko‘rsatishiga tuzatma kiritilmaydi. Harorat 0°C dan yuqori bo‘lganda kiritiladigan tuzatma manfiy (0 °C dan past) haroratda esa musbat ko‘rsatkichga ega bo‘ladi. Dengiz sathidan balandga ko‘tarilgan sari bu ko‘rsatkich kamayib boradi. Og‘irlik kuchining tezlanishi yer sharining shimoliy va janubiy qutblarida yuqori. Dengiz sathidan turlicha balandliklarda va yer sharining turli kengliklarida olingan bosim ko‘rsatkichlarini bir-biriga taqqoslash mumkin bo‘lishi uchun bir xil o‘lchovga (standartga) keltirish kerak. Bunday bir xil og‘irlik kuchi tezlanishning o‘lchov birligi qilib 45° kenglikdagi, dengiz sathidagi bosim ko‘rsatkichi qabul 5 qilingan. Yer sharining 0-45° gacha bo‘lgan kengliklarida barometr ko‘rsatkichlari oshib borsa, 45-90° gacha bo‘lgan kengliklarda, aksincha kamayib boradi. Asbobning noaniqligiga tuzatma zavod tomonidan qiritiladi va u har bir asbobning pasportiga yoziladi. Atmosfera bosimining erkin tushish tezlanishga bog‘liq o‘zgarishi juda kam. Shuning uchun uni har bir joy uchun, o‘rtacha yillik bosim ko‘rsatkichiga ko‘ra, asbob noaniqligiga kiritiladigan tuzatma qo‘shilib, “doimiy” tuzatma hisoblab chiqiladi. Demak, simobli barometr ko‘rsatkichiga “doimiy” tuzatma va harorat bilan bog‘liq bo‘lgan tuzatmalar kiritiladi (haroratga kiritiladigan tuzatma maxsus jadvaldan olinadi). Barometr-aneroidning tuzilishi. Aneroidning qabul qiluvchi qismi-qopqog‘i va tagi to‘lqinsimon (gofrlangan) sirtli metall quticha 1 dan iborat. Bu qutichadan havo so‘rib olingan (qutichaning ichidagi havo bosimi 102 mm. sim. ust. dan ham kam). Atmosfera bosimi ta’sirida quticha-prujina bir-biriga yopishib qolmasligi uchun qutichaning qopqog‘ini kuchli metall 2 prujina yuqoriga tortib, muvozanatni saqlab turadi (2.1.2-rasm). Bosim oshsa, qopqoq prujina pastga bukiladi va tortib turuvchi prujinani pastga tortadi. Prujinaning ustki qismiga uzatkich qurilma orqali strelka mahkamlangan. Quticha (prujinaning) pastki qismi asbobning asosiga mahkamlangan. Shuning uchun bosim ortganda, prujina siqilsa, bosim kamayganda, prujina yuqoriga ko‘tariladi. Qutichaning bosim o‘zgarish deformatsiyasining miqdori juda kichik. Atmosfera bosimi 80 mm sim.ust. ga o‘zgarsa, quticha deformatsiyasi 0,3 mm ga teng bo‘ladi. Bu kichik o‘zgarish shkalaning ko‘rsatkich strelkasi orqali shunday moslashtirilganki, bosimni ko‘rsatish shkalasiga 200 dan 800 martaga kattalashtirib beradi. 6 2.1.2-rasm. Barometr-aneroidning tuzilish sxemasi: 1-metall quticha; 2-prujina; 3-uzatkich qurilma; 4-ko‘rsatkich strelkasi. Aneroid quticha qopqog‘ining kuchsiz tebranishlari richaglar orqali kuchaytirilib, strelka 2 ga uzatiladi, bosim o‘zgarganda strelka shkala bo‘ylab o‘ng yoki chap tomonga harakat qiladi. Strelkaning ko‘rsatishi simobli barometrning ko‘rsatishlariga moslangan bo‘lib, shkalasi mm.sim.ust. va bevosita Pa birliklarda ifodalangan. Asbob haroratini o‘lchash uchun barometr aneroidga yoysimon simobli termometr o‘rnatilgan. Termometr shkalasining har bir bo‘lagi 1 °C ga teng. Barometr-aneroidning bir qancha turlari mavjud bo‘lib, ularning konstruksiyalari ham turlichadir. Barometr-aneroidni ishlatishdan oldin maxsus gorizontal asosga yoki gorizontal holatdagi stol ustiga o‘rnatiladi va asbobning g‘ilofi faqat o‘lchash ishlari olib borilayotgan vaqtda ochiladi. Bosimni o‘lchashdan oldin asbobga o‘rnatilgan simobli termometrning ko‘rsatkichi 0,1 °C aniqlikda yozib olinadi va so‘ngra asbobning oynasiga sekingina barmoq bilan chertib (strelkaning ishqalanishini oldini olish uchun) asbobning ko‘rsatkichi 0,1 gPa yoki 0,1 mm.sim.uct. teng bo‘lgan aniqlikda yozib olinadi. O‘lchash ishlari bajarilgandan so‘ng bosimning haqiqiy qiymatini aniqlash uchun unga shkaladagi va xatoliklar bo‘yicha tuzatma va qo‘shimcha tuzatmalar kiritiladi. Tuzatmalar har-bir asbobning tekshirish guvohnomasiga asosan yoziladi. 7 Barcha barometr-aneroidlarning shkalasi bir xil standart asosida ishlangan bo‘lsa ham har bir aneroid boshqa aneroiddan uzatish qurilmasi, strelkasi, shkalasi bo‘yicha qisman farq qiladi. Shuning uchun turli aneroid ko‘rsatkichlari bir xil qiymatga ega bo‘lmaydi. Ularning ko‘rsatishlarini bir xilligini ta’minlash uchun har bir asbobga yuqorida aytilgan tuzatmalar kiritiladi. Shundagina biz har bir aneroid yordamida haqiqiy atmosfera bosimini aniqlashga erishamiz. Barometr-aneroid orqali aniqlangan bosim ko‘rsatkichi, stansion yoki boshqa aniq simobli barometr ko‘rsatishiga solishtiriladi va shunga asosan barometr-aneroid shkalasiga tuzatmalar kiritiladi. Barometr-aneroid shkalasiga kiritiladigan tuzatmalar har 10 mm.sim.ust. uchun berilgan. Har 10 mm.sim.ust. oralig‘idagi miqdorlar uchun zurur bo‘lgan tuzatmalar interpolyasiya usuli yordamida topiladi. Ma’lumki, jismlar issiqda kengayib, sovuqda torayadi. Shunga ko‘ra, barometr-aneroidning bosim ko‘rsatkichlari atrof muhit haroratiga bog‘liq holda o‘zgaradi. Ya’ni muhit harorati aneroid quticha va prujinaga ta’sir etib, harorat oshganda aneroid qutichasining elastikligini kamaytirsa, harorat pasayganda, aksincha holat ro‘y beradi. Demak, harorat ta’sirida bosim o‘zgarmasa ham, asbob ko‘rsatkichi o‘zgaradi. Shuning uchun ham aneroid xatoligini to‘g‘rilash uchun asbob ko‘rsatkichiga harorat bilan bog‘liq bo‘lgan tuzatma kiritiladi. Barometr-aneroid bilan bosimni aniqlashda bosimga asbob haroratining ta’sirini aniqlash uchun aneroid haroratini 0 °C ga keltirilish kerak. Shuning uchun aneroid haroratini 1 oC o‘zgarishi uchun harorat tuzatma koeffitsienti aniqlanadi va u har bir asbobning tekshirish guvohnomasida yozilgan bo‘ladi. Asbobning haroratiga kiritiladigan tuzatma koeffitsientini K deb belgilasak, asbob ko‘rsatadigan (0 °C ga tenglashtirish uchun) tuzatma qiymatni X deb belgilasak, asbob haroratini t deb belgilasak, quyidagi ifodani hosil qilamiz: X = Kt Prujina va qutichaning qoldiq deformatsiyasini hisobga olish uchun qo‘shimcha tuzatma kiritiladi. Vaqt o‘tishi bilan qo‘shimcha tuzatma ham o‘zgarib turadi. Shuning uchun asbobni tekshirish guvohnomasida qo‘shimcha tuzatma kiritilgan sana yozib qo‘yiladi va sanaga qarab tuzatmani aniqlab turish talab etiladi. 8 Tuzatmalar (+) va (-) ishoralarida beriladi, (+) ishorada qo‘shiladi (-) ishorada esa ayiriladi. Shuni ta’kidlash kerakki, kosachali (stansion) barometr va barometr- aneroidda havo bosimi bir vaqtda o‘lchanishi kerak. O‘lchashlar kamida 3-5 marta takrorlanadi va natija quyidagi jadvalga yozib boriladi (jadval 2.1.1). 2.1.1-jadval Qo‘shimcha tuzatmalarni yozib borish jadvali Kuzatish vaqti Kosachali barometr Barometr-aneroid Harorat Bosim Tuzatma Harorat Bosim Kiritilgan tuzatma To‘g‘rilangan qiymat Qo‘shimcha tuzatma Shkala uchun Harorat uchun Barometr-aneroidning hajmi kichik, oddiy, olib yurish uchun qulay bo‘lganligi sababli, undan barometrik nivelirlashda ya’ni joyning balandligini aniqlashda foydalaniladi. Nivelirlashni belgilashdan oldin va nivelirlash tugagandan keyin albatta asbobga qo‘shimcha tuzatma kiritilishi lozim. Barometrik nivelirlash Yer sharining istalgan nuqtasidan boshqa bir nuqtaning baland yoki pastligini havo bosimi va harorati qiymatlariga tayanib aniqlash imkonini beradi. U quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: . 2 0036 , 0 1 16000 2 1 2 1 2 1 P P P P t t H             (1) bunda, P1– pastki punktdagi atmosfera bosimi, gPa; P2 – yuqori punktdagi atmosfera bosimi, gPa; t1– pastki punktlardagi havo harorati, °C; t1- yuqori punktdagi havo harorati, °C; 0,0036–havoning hajmiy kengayishi koeffitsenti, grad-1 Misol: A punkdagi metostansiyada harorat t=10oC, atmosfera bosimi p=1000 gPa, shu vaqtda V punktdagi meteostansiyada havo harorati t=8oC, atmosfera bosimi