Nivelación barométrica
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 13 de enero de 2017; las comprobaciones requieren 7 ediciones .La nivelación barométrica o medición de altura es uno de los métodos de nivelación , basado en la conexión de la presión del aire con la altura de un punto sobre el nivel del mar establecido por Blaise Pascal en 1647 ( fórmula barométrica ).
La nivelación proporciona los medios para dibujar en los planos una serie de elevaciones y depresiones o perfiles de terreno en ciertas direcciones. Si se utilizan instrumentos geodésicos para nivelar , entonces se llama geodésica, si son barómetros, entonces barométrica. Para medir alta montaña se utilizan técnicas e instrumentos especiales; el método de cálculo es trigonométrico, y la medida misma se llama con esta palabra. También hay un método barométrico para determinar altitudes elevadas. El traslado del barómetro de un lugar a otro, elevado 10 m sobre el primero, va acompañado de una disminución de la columna de mercurio de aproximadamente 1 mm, pero una nueva elevación de otros 10 metros produce una disminución algo menor del mercurio, y el próximo aumento es aún menor. Medir la presión atmosférica con la altura es complicado por su temperatura, ya que el aire frío es más pesado que el aire caliente. Además, el vapor de agua, siempre contenido en el aire, varía cuantitativamente por muchas causas, actuando a veces en conjunto, a veces por separado, lo que nuevamente afecta la presión atmosférica. Por lo tanto, la dependencia de la magnitud de la disminución de la columna de mercurio en el barómetro con la altura del lugar al que se traslada es muy compleja, y es extremadamente difícil calcular la elevación de un lugar sobre otro a partir de las lecturas de el barómetro, ya que estos dos lugares están significativamente alejados el uno del otro. Esta dificultad se incrementa aún más si ocurren cambios en la atmósfera en una localidad que no llegan a otra localidad. En tales casos, se debe tener en cuenta la altura promedio de la columna de mercurio en cada una de las áreas comparadas, derivada de observaciones a largo plazo. Se han propuesto varias fórmulas para observar la altitud del sitio a partir de observaciones barométricas; aquí hay uno derivado por Laplace:
Z = 18336 (1+0.002845cos(2φ))[1+(t+t1)/500]lg(H/h).
En esta fórmula, la letra Z denota la elevación deseada de una localidad, en la que la altura del barómetro es H mm por encima de otra, en la que al mismo tiempo la altura del mercurio es h mm, la temperatura en la primera localidad es t °, en el segundo t ° 1 - termómetro centígrado; la letra φ denota la latitud del lugar.
; Otra fórmula para determinar la altura. Donde R es una constante de gas constante (para aire puro R = 287.05 J/Kg°K), T es la temperatura promedio en dos puntos, g es el coeficiente de atracción constante de la Tierra.
Al insertar en esta fórmula los valores obtenidos por las observaciones, y al hacer todos los cálculos, se obtendrá la altura (Z) de una localidad sobre otra en metros. Hay otra fórmula, derivada de Bessel y complementada por Plantamour; Babina ofreció otro. En general, muchos científicos han intentado mejorar la forma de calcular la altura de un lugar basándose en observaciones de nivelación barométrica. Todos estos métodos y fórmulas se denominan hipsométricos. Sirvieron para determinar las alturas de muchísimos montes, pero las comparaciones así lo encontraron. arreglo los números con ciertas trayectorias trigonométricas exactas han demostrado que las fórmulas hipsométricas conducen a errores que son pequeños solo si los puntos que se comparan están cerca; es imposible determinar con cierta precisión la altura sobre la superficie del mar de alguna parte del continente, que está muy alejada de la costa, utilizando estas fórmulas, incluso si, como se dijo anteriormente, las alturas barométricas promedio determinadas a largo plazo Se utilizan las observaciones. Tales comparaciones fueron hechas, entre otras cosas, por el académico ruso E. Kh. Lenz para los mares Caspio y Azov. En el caso de distancias intermedias tan grandes, resulta que se obtienen diferentes alturas en diferentes épocas del año; por lo tanto, ahora hay muchos opositores a la nivelación barométrica entre puntos que están bastante distantes. Por otro lado, la nivelación a baja altura y en distancias cortas está ganando una considerable popularidad debido a las recientes mejoras en el diseño de los aneroides . En los aneroides, que tienen la forma de una caja de metal con un fondo superior ondulado o acanalado, del que se extrae el aire, este fondo es más o menos presionado o elevado por los cambios en la presión atmosférica; el movimiento del fondo se transmite mediante un mecanismo formado por palancas y ruedas a una flecha que muestra en la esfera los números correspondientes a la altura de la columna de mercurio en el barómetro. En muchos aneroides, el movimiento de la flecha es dos o tres veces más significativo que el movimiento de la columna de mercurio en el barómetro, de modo que al ascender a alturas tan bajas, en las que apenas se nota una disminución de mercurio, las flechas de los aneroides pueden moverse de manera muy significativa; esto se puede verificar moviéndose de un piso a otro de la casa con un barómetro de mercurio y un aneroide sensible. Solo tienes que saber que salen a la venta aneroides de denominaciones muy diferentes. Los aneroides Naudet con esfera y manecillas se consideran los mejores; En un dispositivo más simple, los buenos aneroides, como el de Reitz, están equipados con un microscopio para medir movimientos muy pequeños del puntero. En cualquier caso, los aneroides deben ser comparables de vez en cuando con barómetros normales, además, a diferentes temperaturas, ya que el mero calentamiento y enfriamiento de un aneroide puede impartir un movimiento importante a la aguja, a menos que tenga dispositivos especiales para eliminar la influencia de temperaturas Lo peor de usar aneroides para propósitos serios es la posibilidad de un cambio o daño accidental, lo que no privará a la flecha del movimiento, pero puede pasar desapercibido durante mucho tiempo y provocará muchos errores en las observaciones.
La experiencia ha demostrado la idoneidad de los aneroides para nivelar, pero otro dispositivo de sensibilidad aún mayor puede servir para el mismo propósito. Las pequeñas fluctuaciones que ocurren en el aire atmosférico, no indicadas por un barómetro ordinario , son muy notorias en un dispositivo simple que incluso se puede hacer en casa. Si vierte un poco de líquido en un vaso y luego lo tapa con un corcho en el que se inserta un tubo de vidrio, yendo hasta el fondo del vaso, entonces la parte del líquido que llena el tubo comenzará a moverse con cualquier cambio en la presión atmosférica, ya que va acompañado de un aumento o disminución del volumen del aire de vidrio. Pero este volumen también variará ante cambios muy pequeños de temperatura, por lo que el vidrio debe estar rodeado de malos conductores del calor (edredón, agua).
Sobre esta base, Dmitry Ivanovich Mendeleev arregló un dispositivo de medición real , al que llamó barómetro diferencial , y en aplicación a la nivelación, altímetro . Este instrumento ha sido probado y, si se usa correctamente, puede ser útil en muchos casos. Las pruebas del altímetro en las cercanías de Helsingfors mostraron que la altura real de la montaña es de 20,44 brazas, según las mediciones con un altímetro, el número promedio es de 0,12 brazas más; la distancia entre los dos puntos en los que se tomaron las medidas del altímetro era de 4 verstas. En otro caso, el altímetro marcaba 10,28 brazas cuando la altura real era de 10,16 brazas. Para la medición barométrica de altitudes, consulte: Lehrbuch der Meteorologie von Dr. Schmid" (1860), "Sobre la nivelación barométrica y sobre el uso del altímetro de D. Mendeleev para ello" (San Petersburgo, 1876). El estudio de los aneroides se encuentra en Zeitschrift für Instrumenten Kunde (1887, 1888, 1889).
Literatura
- Nivelación barométrica // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
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