Kapitola 14. Barometrické určování výšek

Obsah

14.1. Barometrické přístroje
14.2. Metody barometrického měření výšek

Barometrické určování výšek, resp. výškových rozdílů, spočívá v měření barometrického (aerostatického) tlaku vzduch vyvolaného tíhou zemské atmosféry. Tento tlak s rostoucí výškou klesá. Jednotkou tlaku je pascal (Pa). Jde o velmi hrubou metodu (nedosahuje ani decimetrové přesnosti), která je však rychlá a nenáročná. Výškový rozdíl dvou bodů se určí v závislosti na měřeném rozdílu barometrických tlaků. Tuto závislost vyjadřuje tzv. základní barometrický vzorec (Laplaceův)[76] :

kde

K je barometrický součinitel (K = 18 464),

bA, bB jsou barometrické tlaky na bodech, jejichž převýšení určujeme,

je koeficient roztažnosti vzduchu (α = 273-1),

t je průměrná teplota při měřeních

.

Tento barometrický vzorec se používá ve dvou tvarech:

  1. K určení hrubých nadmořských výšek:

    Za výchozí bod se vezme mořská hladina se středním barometrickým tlakem b = 101,5914kPa při teplotě t = 0oC. Pak pro hrubé nadmořské výšky platí:

    a pro přesnější převýšení platí:

  2. K určení převýšení pomocí barometrického výškového stupně:

    Použije se základní barometrický vzorec ve tvaru:

    kde ΔH0 je barometrický výškový stupeň (převýšení odpovídající změně tlaku o 133,333 Pa) při průměrném tlaku

    a průměrné teplotě

    Hodnotu barometrického výškového stupně pro různé hodnoty b a t lze nalézt v tabulkách nebo určit z vhodného nomogramu.

14.1. Barometrické přístroje

K měření barometrického převýšení se používají kovové barometry – aneroidy. Aneroidy se skládají z snímače tlaku, převodového systému mechanické změny prvku na ukazatele stupnic, čtecího zařízení.

Snímačem tlaku může být:

  1. vzduchoprázdná válcová kovová krabička s membránou. Při změně tlaku vzduchu vzniká malý pohyb membrány, který se přenáší na ukazatele stupnic;

  2. spirála, jejíž jeden konec je nepohyblivý, druhý se při změně tlaku otáčí ve směru spirálového závitu. Pohyb se vhodným zařízením přenáší na čtecí zařízení.

Jako převodový systém se používá:

  1. pákový systém, kterým se pohyb membrány mechanicky přenese na čtecí zařízení, kde je silně zvětšen;

  2. optický systém (zrcátka a hranoly s využitím autokolimace).

Čtecí zařízení tvoří:

  1. ručička a stupnice v jednotkách tlaku;

  2. ručička a stupnice v jednotkách tlaku doplněná stupnicí hrubých nadmořských výšek (výškoměr);

Přístroje mohou být dále vybaveny např. záznamovým zařízením pro plynulý grafický záznam tlaku.

Základními typy aneroidů jsou aneroid Vidiho, využívající jako převodový systém pákový systém, a aneroid Pauliniho se zjednodušeným převodovým systémem a stupnicí doplněnou o hrubé nadmořské výšky. Přístroje využívající optický převodový systém se nazývají mikrobarometry.

Před měřením aneroidem je třeba po příchodu na daný bod vyčkat alespoň 15 minut, aby se přístroj přizpůsobil daným podmínkám. Při měření s aneroidem s pákovým převodovým systémem je třeba před odečtením mírně poklepat na krycí sklo, čímž se částečně odstraní tření převodového mechanizmu. Pokud je k měření použit Pauliniho aneroid, musí se k naměřeným výškovým rozdílům (popř. nadmořským výškám) připojit oprava z rozdílu teplot, kterou lze nalézt v tabulkách.



[76] Odvození tohoto vzorce je možné najít v [71].