Vitajte pri čítaní prvého dielu nášho miniseriálu venovaného meracej technike. Našim cieľom je priblížiť meteorológiu širšej verejnosti, a preto sme sa rozhodli napísať miniseriál o všetkých základných meraniach v meteorológii, meracích zariadeniach a ich princípoch.

Teplota vzduchu

Teplota vzduchu je azda najzákladnejším meteorologickým ukazovateľom a história jej merania siaha až do 16. storočia. Na Slovensku sa prvé meranie teploty vzduchu začalo vykonávať už v roku 1872 a to na novovzniknutej meteorologickej stanici v Hurbanove. Do tej doby sa najbližšie merala teplota vzduchu vo Viedni.

U nás sa používa meranie teploty v stupňoch Celzia (°C), v angloamerických krajinách sa používa Fahrenheitova teplotná stupnica (jednotka °F). Okrem nich ešte existuje meranie teploty v stupňoch Kelvina a aj niekoľko ďalších teplotných stupníc, ktoré sa však v meteorológii nepoužívajú.

Od počiatkov meteorologických pozorovaní meracia technika značne pokročila, no princíp merania teploty sa takmer nezmenil. Poďme si teda prejsť hlavné spôsoby merania teploty, ktoré sa dodnes používajú.

Podmienky merania

Presné meranie teploty sa vykonáva vo výške 2 metrov nad zatrávneným povrchom, pričom v okruhu 10 metrov od teplotného snímača sa nesmú nachádzať žiadne prekážky, ktoré by mohli ovplyvňovať meranie teploty (napríklad budovy, betónové či asfaltové plochy, atď.). Zároveň musí byť teplomer chránený pred dažďom a slnečným žiarením. Na profesionálnych meteorologických staniciach sa na tento účel používa tzv. Stevensonova meteorologická búdka. Je vyrobená špeciálne, aby chránila teplomer pred nežiadúcimi vplyvmi okolia, ale zároveň umožňovala dostatočný prístup vzduchu k teplomeru.

Stevensonova meteorologická búdka, foto: internet

Staničný teplomer

Je základným meradlom teploty vzduchu. Ide o kalibrovaný ortuťový teplomer. Jeho stupnica je v rozsahu, aby pokryla rozsah teplôt zvyčajne sa vyskytujúcich v našich podmienkach. Rozlíšenie stupnice umožňuje meranie teploty vzduchu v stupňoch Celzia s presnosťou na desatiny °C. Nakoľko teplota tuhnutia ortuti je -39 °C, nie je možné merať nižšie teploty a už v blízkosti tejto teploty začína byť meranie nepresné. Pre určovanie nižších teplôt sa potom používa teplomer liehový.

Staničný teplomer je v meteorologickej búdke umiestnený tak, aby banka teplomeru v ktorej sa nachádza ortuť bola umiestnená presne vo výške 2 metrov.

Spomenutý typ teplomera sa tiež nazýva suchý teplomer. Tento pojem si ale vysvetlíme neskôr, keď sa budeme venovať vlhkosti vzduchu.

Staničný teplomer umiestnený v meteorologickej búdke, foto: internet

Extrémne teplomery

Extrémne teplomery slúžia na určenie extrémnych teplôt – minimálnej a maximálnej teploty dosiahnutej v daný deň. Na toto meranie sa používa minimálny a maximálny teplomer.

Konštrukcia maximálneho teplomeru je rovnaká ako u lekárskeho teplomeru. Je to ortuťový teplomer, ktorého kapilára je tesne nad bankou s ortuťou zúžená. Vďaka tomu ortuť preniká cez toto prerušenie iba v prípade zvýšenia teploty. Pri jej poklese dochádza k prerušeniu ortuťového stĺpca v zúžení kapiláry a dĺžka ortuťového stĺpca predstavuje najvyššiu dosiahnutú teplotu. Po prečítaní údajov sa teplomer „vynuluje“ sklepaním rovnako ako lekársky teplomer.

Teplomernou tekutinou minimálneho teplomeru je lieh a teplomer je vždy uložený vo vodorovnej polohe. Koniec liehového stĺpca v kapiláre tu udáva vždy aktuálnu teplotu. Na určenie minimálnej teploty je v kapiláre tyčinka z tmavého skla, ktorá sa v nej môže voľne pohybovať . Pri klesaní teploty sa lieh zmršťuje a ťahá sklenenú tyčinku so sebou smerom k banke s liehom. Pri zvýšení teploty sa objem liehu zväčšuje a obteká tyčinku bez toho aby došlo k jej pohybu. Poloha tyčinky teda určuje najnižšiu nameranú teplotu, ktorá sa odčítava z kraja tyčinky, ktorý je bližšie ku koncu liehového stĺpca. Po prečítaní údajov sa teplomer jednoducho nakloní a sklenená tyčinka skĺzne.

Maximálny (hore) a minimálny teplomer, foto: internet

Termograf

Termograf slúži na nepretržitý zápis teploty vzduchu. Na meranie teploty sa používa bimetalová platnička. Jedným koncom je pevne pripevnená k rámu prístroja a druhým k prevodovej časti, ktorá prenáša a zosiľňuje zakrivenie platničky vplyvom zmeny teploty na zapisovacie pero naplnené nemrznúcim atramentom. Pero zapisuje teplotu na registračnú pásku, ktorá je navinutá na valci. Pohyb valca zabezpečuje hodinový stroj. Výsledkom merania termografu je teplotná krivka určujúca zmenu teploty v priebehu dňa.

Termograf, foto: internet

Elektrické teplomery

Všetky vyššie opisované meracie prístroje sú manuálne, čo znamená, že na ich obsluhu je potrebný človek.

V dnešnej dobe sa aj v meteorológii už používajú vo veľkom elektrické teplomery, ktoré sú súčasťou automatických meracích systémov. Tieto fungujú autonómne a pre ich obsluhu nie je potrebný človek.

Elektrické teplomery sú najčastejšie odporové, kde je snímací prvok z materiálu meniaceho svoj elektrický odpor v závislosti od teploty.

Nakoľko sú elektrické teplomery značne odolné voči žiareniu a majú takmer nulovú teplotnú zotrvačnosť, ich umiestnenie nemusí byť iba v meteorologickej búdke ale často sa umiestňujú do tzv. radiačných krytov. Je to akási zmenšenina meteorologickej búdky, ktorá zabezpečuje dostatočnú odolnosť voči vonkajším vplyvom a zároveň má dostatočné vetranie. Je kruhového tvaru a vzhľadom pripomína niekoľko tanierov položených na sebe.

Profesionálny radiačný kryt používaný na našich staniciach projektu meteocentrum.sk, foto: EP

Elektrické teplomery môžu byť analógové, kedy je ich výstupom analógová veličina, napríklad odporový mostík, alebo digitálne, ktoré obsahuju analógovo-digitálny prevodník a prevádzajú analógovú veličinu priamo na údaj o teplote. Digitálne snímače majú zvyčajne sériové komunikačné rozhranie (napr. RS232, RS485, SDI-12, I2C, atď.).

Niekoľko druhov digitálnych teplomerov, naľavo PT100D výrobcu Microstep-MIS, v strede HMP155 výrobcu Vaisala a napravo naše vlastné snímače používané v staniciach projektu meteocentrum.sk, foto: internet, meteocentrum

Digitálne teplomery bývajú často v meracích systémoch kombinované so snímačom vlhkosti do jedného kombinovaného snímača ale o tom až v ďalšom dieli, ktorý bude venovaný práve meraniu vlhkosti.

Zdielať