Meteorologie

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání

Meteorologie je věda zabývající se atmosférou. Studuje její složení, stavbu, vlastnosti, jevy a děje v ní probíhající, například počasí. Meteorologie je považována za část fyziky, proto je často chápána jako „fyzika atmosféry“ a je vyučována na matematicko-fyzikálních fakultách. Na mnoha univerzitách je meteorologie často vyučována jako součást věd o Zemi, což zohledňuje souvislost atmosféry s dalšími krajinnými sférami. Poznatky meteorologie jsou nezbytné v mnoha odvětvích lidské činnosti - doprava, zemědělství, vojenství. S meteorologií úzce souvisí hydrologie.

Obsah

Tematické okruhy meteorologie

Meteorologie se zabývá především troposférou a stratosférou, neboť tyto části atmosféry jsou nejdůležitější z hlediska předpovědi počasí. Studiem vysoké atmosféry se zabývá aeronomie.

Klimatologie

Pozvolna se osamostatňujícím se oborem meteorologie je klimatologie, která je však správněji zařazována mezi vědy geografické. Klimatologie je věda o podnebích (klimatech) na Zemi, o podmínkách a příčinách jejich utváření a rovněž o působení klimatu na objekty činnosti člověka, na samotného člověka i na různé přírodní děje a naopak. Úkolem klimatologie je studovat obecné zákonitosti klimatických jevů, utváření zemského klimatu, jeho změny a kolísání s cílem využití poznatků pro předpovídání a melioraci klimatu.

Historie meteorologie

Historie světové meteorologie

  • 5000 př. n. l. zemědělská revoluce - člověk se stává závislým na počasí
  • 5. st. př. n. l. vyvěšována tzv. parapegmata, která obsahovala i informace meteorologického rázu, hlavně o proudění („věž větrů“ v Athénách).
  • 4. století př. n. l. Platón meteora = věci nadzemské
  • kolem 340 př. n. l. Aristoteles - Meteorologica
  • 64 n. l. Seneca mluví o znečištěném vzduchu v Římě
  • Meteorologie spojována s astronomií a astrologií (astrometeorologie)
  • 15. století - doložena znalost pasátů
  • okolo 1500 Leonardo da Vinci sestavuje hygrometr
  • 1606-1607 Galileo Galilei a jeho žáci konstruují kapalinové teploměry
  • 1644 Jan Evangelista Torricelli sestrojuje rtuťový tlakoměr
  • 1657-1667 Accademia del Cimento založená ve Florencii dává popud k prvním systematickým meteorologickým pozorováním
  • Přes krátké trvání Akademie zájem o meteorologická měření a pozorování již neustal
  • 1667 Robert Hooke sestrojuje anemometr pro měření rychlosti větru
  • 1686 Edmund Halley zmapoval pasáty, usuzuje, že změny a procesy v atmosféře jsou řízeny slunečním teplem, potvrzuje Pascalovy objevy týkající se atmosférického tlaku
  • 1735 George Hadley jako první dává do spojení stáčení pasátů a rotaci Země (mechanismus popsal nesprávně), popisal také cirkulační buňku, která je dnes známa jako Hadleyho buňka
  • 1780 založena Societa meteorologica palatina, meteorologická společnost v Manheimu s 39 meteorologickými stanicemi
  • 1780 Horace de Saussure sestrojuje vlasový vlhkoměr k měření vzdušné vlhkosti
  • 1792 Societa meteorologica palatina publikuje výsledky měřeni a pozorování z let 1780-1792, ty se staly základem pro formulaci prvních meteorologických teorií
  • počátkem 19. století vznikají sítě meteorologických stanic a první meteorologické ústavy - Hlavní geofyzikální observatoř v Petrohradě, Ústav pro meteorologii a zemský magnetismus ve Vídni
  • 1802-1803 Luke Howard vydává spisek O změnách oblaků (On the Modification of Clouds), ve kterém zavádí latinské pojmenování oblaků
  • počátkem 18. století je meteorologie ještě součástí fyziky
  • druhá polovina 19. století W. Ferrel, H. Helmholtz a jiní - poznatky hydrodynamiky a termodynamiky - počátky meteorologie dynamická
  • 1820 H. W. Brandes sestavuje mapu tlaku vzduchu, jedná se o první synoptickou mapu
  • 1825 E. F. August vyvíjí psychrometr
  • 1843 Lucien Vidie sestavuje aneroid
  • mezi 1845-1862 A. von Humboldt definuje pojem klima
  • po 1850 se rozvíjí synoptická metoda studia meteorologických dějů - vzniká synoptická meteorologie
  • počátek 20. století V. Bjerknes - norská frontologická škola
  • 1941 během 2. světové války se rozvíjí radarová meteorologie
  • 1946 John von Neumann začíná s matematickým modelováním počasí
  • v druhé polovině 20. století se rozvíjí družicová meteorologie

Historie české a slovenské meteorologie

  • 1092 Kosmas - první zmínky o počasí na území Čech
  • 1533−1534 žerotínské denní záznamy o počasí
  • 1558-1568 záznamy o počasí z Bratislavy a Prešova pozorované na cestách Žigmunda Tordy
  • 1717 Zákupy - teplota a tlak vzduchu
  • 1717-1720 Adam Reimann provádí v Prešove první pravidelné denní měření tlakoměrem a teploměrem

Meteorologické školy

  • Norská frontologická škola - založena Bjerknesem
  • americká meteorologická škola - založena Rossbym

Meteorologické organizace

  • 1873 se koná První Mezinárodní Meteorologický Kongres (First International Meteorological Congress) ve Vídni
  • 1873 ustavena Mezinárodní meteorologická organizace (IMO, International Meteorological Organization )
  • 1947 obnovena Světová meteorologická organizace (WMO, World Meteorological Organization) pod záštitou Organizace spojených národů (UN, United Nation) - Výkonný výbor a sekretariát organizace sídlí v Ženevě.

Meteorologické prvky

Meteorologické prvky slouží k definování okamžitého stavu atmosféry. Čím více meteorologických prvků známe, tím lépe umíme počasí popsat.

Meteorologická měřicí technika

anemometr, kapalinový tlakoměr, aneroid, barograf, vlhkoměr, termograf, teploměr, radar, družice, srážkoměr

Měření teploty

Pro klimatické a synoptické účely se měří ve výšce 2m nad povrchem země, zpravidla v psychrometrické-meteorologické budce.

  • Skleněné teploměry - pracuje na principu různé teplotní a délkové (objemové) roztažnosti plynů a kapalin
    • Kapalinové
      • Lihové
        • Minimální teploměr. Minimální teplota se odečítá podle skleněného indexu který se nachází v měrné kapiláře v lihovém sloupci. Povrchové napětí lihu při zkracování sloupce stahuje ssebou index a ponechává jej v místě největšího zkrácení. Minimální teplota se odečítá podle konce indexu, který je blíže hladině. Teploměr se nastavuje otočením z vodorovné polohy do svislé, baňkou vzhůru. Index váhou sjede k hladině lihu. Přízemní minimální teploměr se umisťuje do výše 5cm nad povrchem země
        • Sixův teploměrJe to teploměr maximo - minimální. Teploměrným mediem je zpravidla líh,toluen a pod. Skleněná kapilára má tvar "U". Levý konec kapiláry je zakončen baňkou dosti velkého obsahu s měrnou kapalinou. Rtuťový sloupek-není teploměrným médiem-posunuje skleněné indexy tvaru tyčinky s feromagnetickými jemnými pružinkami, kterými se opírají o stěnu kapiláry. Podle dolních, mírně rozšířených konců se odečítá max. a min. teplota na dvou stupnicích. Zpětně se indexy stahují magnetem dolu ke koncům rtuťového sloupečku. Minimální teplota se odečítá na převrácené stupnici na té straně kde je "baňka". Maximální teplota pak na normálně orientované stupnici na druhé straně(pravé).Pro svou velkou tepelnou setrvačnost se v odborné praxi nepoužívá. Dělení stupnic je zpravidla po jednom stupni. Jemnější dělení by vyžadovalo zvětšení celého teploměru a tím i zvětšení jeho setrvačnosti.
  • Termograf - registrační přístroj k měření teploty - používá bimetalový teploměr

Měření větru

Měření větru znamená určení směru a rychlosti větru. Obvykle se měří horizontální vektor větru, ale existují přístroje pro měření vertikální složky.

  • Anemometr - přístroj pro měření rychlosti a popřípadě i směru větru. Potom se nazývá anemorumbometr, anebo anemometrické dvojče.Vždy jsou to pak přístroje distanční, čidlo- anemometr a směrovka zpravidla ve výši 10m nad zemí, výnos - ukazatel rychlosti a směru větru v místosti. Přenos z čidel na výnos může být mechanický, elektrický, pneumatický.
    • Mechanický (????)
    • Aerodynamický Pitotova nebo Venturiho trubice, přenos na výnos je pneumatický. Výnos múže být dutý plovák, Vidieho krabičky - viz aneroidy . Do této skupiny patří i t.zv. miskový rotor podle Robinzona, kde se využívá různý aerodynamický odpor dutých polokoulí (dvou a více) rotujících kolem svislé osy, rotační anemometr.
    • Zchlazovací
    • Vírové
    • Tlakové
    • Značkovací
  • Termoanemometr - přístroj, který k určení rychlosti proudění vzduchu využívá zchlazování zahřívaného čidla.
  • Katateploměr - kapalinový (ethylalkohol) skleněný teploměr předepsaných rozměrů. Lze s ním měřit výsledný ochlazovací účinek prostředí, rychlost proudění vzduchu a při použití dvou katateploměrů s rozdílným povrchem i účinnou teplotu okolních ploch.

Měření záření

Měření tlaku

  • Aneroid - kovový tlakoměr, pracuje na principu deformace kovové krabičky (vidiových dóz)
  • Rtuťový tlakoměr (staniční) - kapalinový tlakoměr
  • Barograf - registrační přístroj zaznamenávající změny tlaku, používá aneroid

Měření vlhkosti

  • Absolutní metoda (váhová) měření vlhkosti spočívá ve změření a výpočtu rozdílu hmotnosti vlhkého vzorku a vzorku zcela vysušeného.
  • Kondenzační metoda - princip založený na měření rosného bodu podchlazováním měřící plošky, přičemž z teploty rosného bodu Tr a tlaku p lze určit relativní vlhkost.
  • Hygrometrické metody - využívá změny média v závislosti na relativní vlhkosti.
    • Hygrometr vlasový - pracuje na principu změny délky odmaštěného lidského světlého vlasu (jiného média) s měnící se relativní vlhkostí vzduchu (plynu). Tato Závislost je přímo úměrná relativní vlkosti, ale není lineární, s přibývající vlkostí se změna délky vlasu zmenšuje.
  • Elektrické metody - měření relativní vlhkosti elektrickým převodníkem je obvykle založeno na změně kapacity kondenzátoru, jehož dielektrikum je vytvořeno tenkou vrstvou speciálního polymeru. Změnou vlhkosti se mění se mění elektrické vlastnosti polymeru.
  • Psychrometrická metoda - princip je založen na úměrnosti psychrometrického rozdílu teplot „suchého“ (ts) a „vlhkého“ (tv) teploměru, který je úměrný rozdílu napětí Ev nasycených par při teplotě tv a skutečného napětí par e, dělenému barometrickým tlakem pb, kde A je konstanta:
    • Assmanův aspirační psychrometr - skládá se ze dvou teploměrů (suchého a vlhkého),
    • Psychrometr je tvořen dvojicí teploměrů stejné konstrukce, v meteorologické praxi se používají tzv. staniční teploměry. Jeden z teploměrů nemá žádnou úpravu a udáva skutečnou teplotu vzduchu t. Druhý teploměr, který je nazýván vlhký, udává tzv. vlhkou teplotu t', má baňku obalenu textilií, která je navlčena destilovanou vodou. Rychlost odpařování vody je závislá jednak na relativní vlhkosti vzduchu(při 100% se voda neodpařuje), jednak na rychlosti proudění vzduchu.
    • Augustův psychrometr. Se umisťuje zásadně do meteorologické - psychrometrické budky a je oproti klasickému psychrometru upraven tak, že na baňku vlhkého teploměru je navléknuta textilní trubička-dutý knot, obecně nazávaný "puncoška. Ta je asi 5 cm cm dlouhá a svým dolním koncem sahá do nádobky s destilovanou vodou. Odpařená voda je doplňována vzlínáním. Podmínkou je, že nádobka má byt pokud možno plná a hladina vody v ní má být 3 cm pod baňkou. Uvnitř budky je za normálních větrných podmínek turbulentní proudění o průměrné rychlosti cca 0,7 m/s. Pro tuto rychlost jsou počítány "Psychrometrické tabulky" ve kterých podle t a t' najdeme skutečné napětí vodní páry e v torrech, v novějších vydáních v hektopaskalech (hPa). Dále se tam nalezne hodnota relativní vlhkosti R. V tabulce rosného bodu se podle skutečného napětí vodní páry e a skutečné teploty t nalezne teplota rosného bodu. Je-li rychlost větru menší jak 2m/s. provádi se oprava na bezvětří, je-li rychlost větru větší než 7 m/s, dělá se oprava na velkou rychlost.

Měření srážek

  • Srážkoměr (hyetometr) - přístroj pro měření úhrnů srážek, obvykle za 24 hodin. Používají se srážkoměry s různou záchytnou plochou
  • Ombrograf - registrační přístroj pro měření množství srážek

Související články

Externí odkazy