Нефоскоп
 Зеркальный нефоскоп | |
| Использование | Измерение высоты, направления и скорости облаков |
|---|---|
| изобретатель | Карл Готфрид Файнман , Луи Бессон и Михаил Поморцев |
Нефоскоп — это инструмент XIX века для измерения высоты, направления и скорости облаков с использованием измерения времени прохождения . Это отличается от нефометра , который представляет собой инструмент, используемый для измерения степени облачности.
Описание
[ редактировать ]Нефоскоп излучает луч света, который падает и отражается от основания целевого облака. Расстояние до облака можно оценить, используя задержку между отправкой светового луча и его возвращением:
расстояние = (скорость света × время путешествия) / 2
Зеркальный нефоскоп
[ редактировать ]Этот инструмент, разработанный Карлом Готфридом Файнманом , состоит из магнитного компаса , корпус которого покрыт черным зеркалом, вокруг которого перемещается круглая металлическая рамка. [1] Небольшое окошко в этом зеркале позволяет наблюдателю видеть кончик стрелки компаса внизу. На поверхности зеркала выгравированы три концентрических круга и четыре диаметра; один из последних проходит через середину окошка. Зеркало представляет собой карту компаса, его радиусы соответствуют сторонам света. На подвижной раме вокруг зеркала закреплен вертикальный указатель с градуировкой в миллиметрах, который можно перемещать вверх и вниз с помощью реечной передачи . Весь аппарат устанавливается на штатив, снабженный регулировочными винтами.
Для проведения наблюдения зеркало регулируется по горизонтали с помощью регулировочных винтов и ориентируется по меридиану путем перемещения всего аппарата до тех пор, пока стрелка компаса не будет видна через окно и не будет лежать на линии зеркала север-юг. (с учетом, однако, магнитного склонения ). Наблюдатель стоит в таком положении, чтобы привести изображение любой выбранной части облака в центр зеркала. Вертикальный указатель также регулируется путем его завинчивания вверх или вниз и вращения вокруг зеркала до тех пор, пока его кончик не отразится в центре зеркала. Когда изображение облака движется к окружности зеркала, наблюдатель поворачивает голову так, чтобы кончик указки и изображение облака совпадали. Радиус, по которому движется изображение, дает направление движения облака, а время, необходимое для перехода от одного круга к другому, — его относительную скорость, которую можно привести к некоторым условным единицам.
Однако этот прибор не очень прост в использовании и дает лишь умеренно точные измерения.
Гребенчатый нефоскоп
[ редактировать ]
Этот аппарат, разработанный Луи Бессоном в 1912 году, состоит из горизонтальной перекладины, снабженной несколькими равноотстоящими друг от друга шипами и закрепленной на верхнем конце вертикального шеста, который можно вращать вокруг своей оси. [1] Когда необходимо провести наблюдение, наблюдатель занимает такое положение, чтобы центральный пик проецировался на любую выбранную часть облака. Затем, не меняя своего положения, он заставляет «гребенку» поворачиваться с помощью двух шнуров таким образом, что видно, что облако следует вдоль линии шипов. Градуированный круг, вращающийся вместе с вертикальным столбом, указывает направление движения облака.
Он читается с помощью фиксированного указателя. Более того, когда аппарат однажды сориентирован, наблюдатель может определить относительную скорость облака, отметив время, необходимое последнему для перехода от одного шипа к другому. Если прибор стоит на ровной поверхности, так что глаз наблюдателя всегда находится на одной высоте, и если интервал между двумя последовательными пиками равен одной десятой их высоты над уровнем глаз наблюдателя, нужно только Умножьте время, необходимое облаку для прохождения одного интервала, на 10, чтобы определить время, за которое облако проходит горизонтальное расстояние, равное его высоте.
Бессон возродил старый метод измерения фактической высоты облаков, изобретенный Браве. В данном случае аппарат состоит из стеклянной пластины с параллельными гранями, установленной на градуированном вертикальном круге, который указывает угол ее наклона. Слой воды, расположенный на более низком уровне, служит зеркалом для отражения облака. Вода содержится в резервуаре из почерневшего цемента, окруженном кустарником, и имеет глубину всего лишь небольшую долю дюйма, так что ветер не может нарушить ее ровную поверхность.
Наблюдатель, установив стеклянную пластинку на горизонтальной оси теодолита, установленного на подоконнике на высоте примерно 30–40 футов над землей, приближает к ней свой глаз и регулирует его наклон так, чтобы изображения облака, отраженные в пластина и слой воды совпадают. Затем по кривой, раз и навсегда прочерченной на листе чертежной бумаги, он определяет высоту облака, соответствующую наблюдаемому углу на стеклянной пластинке. Кривая построена на основе простых тригонометрических расчетов.
В обсерватории Монсури степень облачности, т. е. количество всего неба, покрытого облаками в данный момент, определяется с помощью нефометра, также изобретенного Бессоном. Он состоит из выпуклого стеклянного зеркала, сегмента сферы диаметром около двенадцати дюймов, в котором видно отражение небесного свода, разделенного на десять частей равной площади с помощью линий, выгравированных на стекле. Как показано на гравюре на первой полосе, метеоролог наблюдает через окуляр, зафиксированный в неизменном положении относительно зеркала, которое последнее свободно вращается вокруг вертикальной оси. Наблюдатель, собственное изображение которого частично закрывает участки 8, 9 и 10, отмечает степень облачности на участках с номерами от 1 до 7. Облачность каждого участка оценивается по шкале от 0 до 10: ноль означает отсутствие облаков, 10. совсем пасмурно. Затем наблюдатель поворачивал зеркало и окуляр на 180 градусов и наблюдал облачность на участках 7, 5 и 2, которые представляют собой области неба, которые при первом наблюдении соответствовали участкам 8, 9 и 10.
Сетка-нефоскоп
[ редактировать ]Сетчатый нефоскоп представляет собой разновидность гребенчатого нефоскопа, изобретенного в Норвегии .
Русский нефоскоп
[ редактировать ]Михаил Поморцев изобрел нефоскоп в России в 1894 году.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Новые методы измерения облаков. Работа Бессона в обсерватории Монсури». Scientific American : 256. 28 сентября 1912 г.