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气象探测博物馆
气压计
2017-03-20 17:00     (阅读:)

气压计是根据托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1647)的实验原理而制成,用以测量大气压强的仪器。空盒气压计是用金属膜盒作为感应元件的气压表,盒内近于真空。利用弹性应力与大气压力相平衡的原理,以它形变的位移测定气压。其优点是便于携带和安装。但由于金属膜片的弹性系数随温度变化,须采取温度补偿措施;空盒形变存在弹性滞后,在一定的气压范围内,升压和降压的形变曲线不重合。上述两个因素使空盒气压表的测量精度低于水银气压表。空盒气压计应用空盒气压表的原理制成,它是一种能自动记录的气压表。

空盒气压表是以弹性金属做成的薄膜空盒作为感应元件,它将大气压力转换成空盒的弹性位移,通过杠杆和传动机构带动指针。当顺时针方向偏转时,指针就指示出气压升高的变化量,反之,当指针逆时针方向偏转时,指示出气压降低的变化量。当空盒的弹性应力与大气压力相平衡时,指针就停止转动,这时指针所指示的气压值就是当时的大气压力值。

为了不使金属盒被大气压所压扁,用弹性钢片向外拉着它。大气压增加,盒盖凹进去一些;大气压减小,弹性钢片就把盒盖拉起来一些。盒盖的变化通过传动机构传给指针,使指针偏转。从指针下面刻度盘上的读数,可知道当时大气压的值。它使用方便,便于携带,但测量结果不够准确。如果在无液气压计的刻度盘上标的不是大气压的值,而是高度,于是就成了航空及登山用的高度计。

其历史发展为:托里拆利的气压计是最原始的,带有水银槽,很不方便。如何才能使气压计小巧玲珑,便于携带,而且测量也更精确呢?

开始,有人将托里拆利气压计改成虹吸气压计,它省去了水银槽,管子的开端弯过2个直角,利用封闭管和开口管中水银的液面高低之差来测量大气压。

1665年,阿蒙顿发明了一种气压计,它朝着封闭一端的方向狭窄下去,适合于海上使用;后来,到了1688年,阿蒙顿又发明了另一种复式气压计,气压由几个水银柱来平衡,这样可以缩短气压计的高度。

还有人将气压计的管子制成倾斜上升或者螺旋上升,使得大气压的微小变化在管子内引起较大的水银柱位移。

最著名的要数胡克轮式气压计了。它由一个泡、一根管子、一根U形虹吸管以及一个带刻度的圆环组成,上面有一根指针,有点像钟表上的盘一样。利用这种奇特的装置,放在U形虹吸管内的水银面高度如果有任何微小的变化,那么,就会由小指针的旋转运动明显表示出来。后来,胡克又想了一个方法,用更加简便的结构制造了轮式气压计。

为了更精确地读出水银面的高度,有人甚至将显微镜和测微计都用到了气压计上。今天,随着科学技术的日益发展,气压计的精度越来越高,外观也越来越漂亮,但是,其原理还是与原始气压计相同,一种为“水银气压计”,另一种为“空盒气压计”。

轶事:自19世纪起,在洪堡等一批地理学家的努力之下,地理学分化为自然地理学和人文地理学。地理学家们开始用整体的观点和综合的方法研究地球表面乃至大气层中的一切自然现象。

亚历山大·冯·洪堡(1769—1859年,德国)是自然地理学家、近代地质学、气象学、地磁学和生态学的创始人之一。1799年,他和植物学家邦普兰(1773—1857年,法国)乘“毕查罗”号军舰从西班牙出发,开赴美洲作科学考察。他们首先在委内瑞拉的库玛纳登陆,考察了那里的热带植物群落,进行了天文观测。又于1800年乘船沿奥里诺科河上溯,深入到人迹罕至的原始密林中考察。年冬,他们前往古巴,对这个号称“糖与奴隶之岛”的政治、经济和资源情况作了考察。

1801年,他二赴南美考察,在哥伦比亚登陆,沿马格达雷河溯源而上至翁达,然后弃舟登安弟斯山南行,经波哥大圣基多,在基多登上安弟山山脊继续南下,至秘鲁首都利马。沿途他们用空盒气压计测定了所到地方的高度,记录了各地气候,测定了各观测点的经纬度。他们还考察了各地的动、植物种类和生长情况,同时还调查了各地的社会及经济状况。在厄瓜多尔他们冒着生命危险考察了境内的火山;在利马观察过南半球天文,研究过鸟粪的肥料作用。

1803年,他们在西班牙的殖民地墨西哥做了深入的社会调查,揭露了殖民者掠夺式的开采资源和农业上单一种植的弊端。次年结束在南美的考察并回到欧洲。在法国他系统地整理了南美洲的考察资料,写成《新大陆热带地区旅行记》共30卷。


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