1. Атмосферний тиск. Одиниці виміру
Основні фізичні властивості повітря: щільність, тиск і температура.
Щільність є відношення маси речовини до його обсягу. Так, 1 м 3 води при температурі 4 ° С має масу 1 т, а 1 м 3 сухого повітря при 0 ° С і нормальному тиску (760 мм рт. Ст.) Має масу 1,293 кг. Отже, за зазначених умов щільність води становить 1000 кг / м 3, а щільність повітря 1,293 кг / м 3. Таким чином, щільність повітря при цих умовах приблизно в 800 разів менше щільності води.
Щільність атмосфери швидко зменшується з висотою. Половина всієї маси атмосфери зосереджена в шарі до висоти 5,5 км. На висоті 300 км густина її вже в 4-Ю 10 разів менше, ніж на рівні моря. З подальшим збільшенням висоти розрідженість газів продовжує збільшуватися і без чітко вираженої верхньої межі атмосфера поступово переходить у міжпланетний простір.
Тиск атмосфери - це сила, з якою тисне на одиницю земної поверхні стовп повітря, що тягнеться від поверхні землі до верхньої межі атмосфери. Атмосферний тиск можна виміряти по висоті ртутного стовпа в скляній трубці, у якої один кінець запаяний, а інший занурений в чашку з ртуттю. Повітря з трубки видалено. Тиск атмосфери утримує стовп ртуті в трубці на певній висоті. На рівні моря висота ртутного стовпа в трубці в середньому складає 760 мм. Якщо площа поперечного перерізу трубки дорівнює 1 см 2, то обсяг ртуті в трубці відповідно дорівнює 76 см 3. Щільність ртуті дорівнює 13,6 г / см 3. Тому маса ртутного стовпа складе приблизно 76-13,6-1,0336 кг. Отже, атмосферний тиск врівноважує стовп ртуті перетином 1 см 2 і масою близько 1,033 кг. Це означає, що атмосферний тиск на рівні моря зазвичай становить близько 1,033 кг / см 2.
Атмосферний тиск довгий час виражали в міліметрах (мм) ртутного стовпа, тобто лінійної мірою вимірювали силу, що було незручно при вирішенні багатьох завдань. Щоб вимірювати тиск в одиницях сили, в 1930 р. була встановлена нова міжнародна одиниця тиску - бар (від давньогрецького Барос - вага), що дорівнює тиску 1 млн. дин на площу 1 см 2, що відповідає 750,1 мм рт. ст. У практиці до останнього часу в якості одиниці тиску використовувалася 1 / 1000 частка бару - мілібар.
З 1980 р. в якості міжнародної одиниці для вимірювання атмосферного тиску прийнятий паскаль (Па):
1 Па = 10 дін / см 2 = 10 -5 бар.
Для практичних цілей використовують гектопаскалях (гПа):
1 гПа = 100 Па.
Оскільки до цих пір шкала приладів для вимірювання тиску, градуйована в міліметрах або міллібарах, то треба знати їх співвідношення:
1 гПа = 1 мбар = 0,75
2. Методи вимірювання вологості повітря
В даний час для вимірювання вологості повітря застосовуються психрометрический і сорбційний методи.
Психрометрический метод
Назва цього методу походить від грецького слова псіхрос (охолодження, холод) і говорить про те, що вимірювання вологості повітря засноване на охолодженні одного з термометрів. За цим методом працюють основні прилади для визначення вологості повітря - станційний та аспіраційний психрометри.
Станційний психрометр складається з двох однакових психрометрический термометрів. Термометр, встановлений в психрометрический будці зліва, називається «сухим» і показує температуру повітря. Термометр, встановлений праворуч, називається «змоченим», так як його резервуар безперервно змочується дистильованою водою. Вода знаходиться в спеціальному стаканчику і подається до резервуару за допомогою смужки батисту, один кінець якої обертає резервуар змоченого термометра, а інший опущений в стаканчик і тягне воду як гніт.
Поверхня резервуара змоченого термометра є випаровує. Чим сухіше повітря, тим швидше випаровується вода з резервуару змоченого термометра і тим нижче його температура. Отже, чим менше вологість повітря, тим більше різниця показань сухого і змоченого термометрів.
По температурі повітря і показаннями змоченого термометра за допомогою спеціальних «психрометрический таблиць» визначають пружність пари е, відносну вологість f дефіцит пружності d і точку роси t d.
Аспіраційний психрометр (рис. 1) за принципом дії не відрізняється від станційного психрометра. Основними його частинами також є два однакових термометра (сухий і змочений), що відрізняються від термометрів станційного психрометра меншими розмірами я циліндричної формою резервуарів. Головна особливість конструкції цього психрометра - наявність аспіратора, що забезпечує обдування резервуарів термометрів потоком повітря з постійною швидкістю 2 м / с.
У станційного ж психрометра швидкість обдування термометрів непостійна, вона залежить від; швидкості вітру за межами будки, що впливає на точність вимірювання вологості повітря.
Аспіраційний психрометр є одним з найбільш точних метеорологічних приладів. Резервуари його термометрів надійно захищені від променів сонця, i випаровування з змоченого термометра відбувається при постійній швидкості вітру, результати вимірювань легко визначаються за «психрометрический таблиць». Він має невелику масу (600 р.), зручний при перенесенні і широко застосовується при польових роботах.
При вимірі температури і вологості повітря в посіві аспіраційний психрометр встановлюється в ньому горизонтально на досліджуваному рівні. Отвори захисних трубок психрометра повинні бути орієнтовані у бік від Сонця. Змочування батисту змоченого термометра необхідно проводити тільки при вертикальному положенні психрометра, щоб вода з піпетки не потрапила в захисні трубки.
Сорбційний метод
Цей метод заснований на використанні властивості гігроскопічних тел реагувати на зміну вологості повітря. На згаданому властивості грунтується дію гігрометрів.
Волосний гігрометр служить для вимірювання відносної вологості повітря. Дія приладу заснована на властивості знежиреного людського волосся змінювати довжину в залежності від відносної вологості. Зміна довжини волосся передається на стрілку, що вказує відносну вологість на шкалою, градуйованою від 0 до 100%.
Чутливість гігрометра з часом змінюється, тому його показання необхідно звіряти з відносною вологістю, знайденої по психрометри. У зимовий час 'спостереження за психрометри при температурі нижче -10 ° С не виробляються і для вимірювання вологості повітря застосовується тільки гігрометр. Тому до настання морозів протягом одного місяця свідчення гігрометра порівнюються з показаннями психрометра і наносяться на графік, який буде служити для перекладу показань гігрометра в показання психрометра. Для цього на спеціальному бланку ТМ-9 або на міліметровому папері на вертикальній осі відкладають відносну вологість по психрометри, а на горизонтальній осі - свідчення гігрометра. Значення відносної вологості по психрометри і гігрометр, виміряні одночасно, відзначають на графіку точкою, що лежить на перетині ліній, що відповідають цим значенням. Коли всі крапки нанесені, вони утворюють (якщо гігрометр виправлений) порівняно вузьку смугу, розташовану під кутом близько 45 ° до осей координат. Посередині цієї смуги проводять лінію, по якій і переводять свідчення гігрометра в значення відносної вологості.
Гігрограф - прилад для безперервного запису відносної вологості. Приймальною частиною приладу є пучок знежиреного людського волосся. У іншому пристрій приладу майже аналогічно термограф.
3. Методи вимірювання випаровування. Добовий і річний хід випаровування
Методи вимірювання випаровування
Випаровування безпосередньо вимірюється випарниками або ж обчислюється за рівнянням теплового та водного балансу або з інших теоретичним і емпіричним формулам. Практично кількість випарувалася води вимірюється товщиною випарувався шару, вираженого в міліметрах.
Для вимірювання випаровування з водної поверхні застосовуються випарні басейни площею 20 і 100 м 2, а також водні випарники з площею поверхні води 3000 см 2 (ГГИ-3000). Випаровування в таких басейнах і випарниках визначається по зміні рівня води з урахуванням випадіння опадів.
Випаровування з поверхні грунту вимірюється грунтовими іопарітелямі ГГИ-500-50 або ГГИ-500-100 з площею поверхні, що випаровує 500 см 2. Кожен з них складається з двох металевих циліндрів. Зовнішній циліндр перший випарника встановлений у грунті до глибини 53 см. У внутрішньому циліндрі знаходиться грунтовий моноліт з непорушеною структурою грунту і рослинністю. Висота моноліту 50 см. Дно внутрішнього циліндра має отвори, через які стікає надлишок води від випали дощів у водозбірний судину. Для визначення випаровування внутрішній циліндр з грунтовим монолітом кожні п'ять днів виймають із зовнішнього циліндра і зважують. При цьому розраховують за формулою
E = 0,02 (q 1 - q 2) - m + R,
де E - випаровування (мм); q 1 - маса випарника при попередньому зважуванні (г); q 2 - маса випарника в даний момент (г); m - кількість води в водозбірному посудині (мм); r - (кількість опадів, що випали ( мм) за період між зважуваннями. Коефіцієнт 0,02 служить для перекладу вагових одиниць (г) у лінійні (мм). Вимірювання випаровування по грунтовому випарника проводиться тільки в теплу пору року.
Добовий і річний хід випаровування
Протягом доби швидкість випаровування змінюється. Максимум швидкості випаровування припадає на 13-14 год, коли найбільш великі температура поверхні, що випаровує, дефіцит пружності пари і. швидкість вітру. Вночі температура поверхні, що випаровує знижується, дефіцит пружності та швидкість вітру зменшуються, що зменшує швидкість випаровування іноді до нуля або навіть робить її негативною, що означає зміну випаровування протилежним процесом - конденсацією водяної пари з атмосфери на земну поверхню. Найбільш різко виражений добовий хід випаровування в літні місяці.
У річному ході випаровування максимум в північній півкулі спостерігається в липні, мінімум у листопаді - грудні. З висотою кількість водяної пари в атмосфері швидко зменшується і річний хід випаровування згладжується.
4. Методи боротьби із заморозками
Боротьба із заморозками для захисту цінних сільськогосподарських культур проводилася з найдавніших часів. Ще римляни в 1 ст. нашої ери захищали виноградники за допомогою димленія. В даний час для зменшення шкідливої дії заморозків найбільш широко застосовується димлення, укриття рослин, підвищення точки роси шляхом поливу рослин і міжрядь.
Димлення було найбільш поширеним способом захисту рослин від заморозків. Ефект цього способу обумовлений комплексом факторів: обігрівом повітря при горінні, освітою димової завіси, яка зменшує ефективне випромінювання, конденсацією вологи в повітрі (на частинках диму) н, отже, виділенням тепла. Крім того, димова завіса екранує рослини від прямих сонячних променів після сходу Сонця. Якщо тканини рослин підмерзли, їх відтавання під димовою завісою відбувається більш повільно і рівномірно, що зменшує ступінь їх пошкодження. Тому димлення рекомендується продовжувати протягом години після сходу Сонця.
Освіта димової завіси відбувається внаслідок температурної інверсії в приземному шарі атмосфери. При безвітрі в ясну ніч нижній шар повітря сильно вихолоджують і різниця температур у поверхні грунту та на висоті 8-10 м може досягати 8-11 ° С. Дим, охолоджуючись в нижньому шарі повітря, швидко втрачає підйомну силу і всередині шару інверсії починає розтікатися в горизонтальному напрямку.
Для створення димового екрану використовувалися димові купи, до складу яких, крім легко горючих матеріалів, входили волога трава або бадилля, мокрий торф та інші матеріали, що дають густий дим з великою кількістю водяної пари. Тепловий ефект від спалювання димових куп становить 1-2 ° С. При вітрі ефект димленія різко знижується. В даний час широко практикується застосування хімікатів для утворення диму н штучного туману (димові свічки, димові шашки).
Укриття рослин. Цей метод застосовується головним чином у субтропічній зоні для захисту лимонів та інших цінних культур. Для укриття рослин використовуються світлопрозорі поліетиленові плівки або інші матеріали на весь зимовий період. Широке поширення отримали марлеві укриття для захисту цитрусових, вирощуваних в стелеться формі.
Прямий відкритий обігрів плантацій - найбільш дорогий спосіб боротьби із заморозками (тепер майже непріменяемий).
Зрошення при заморозках підвищує температуру точки роси. Прихована теплота конденсації при цьому виділяється до настання негативної температури, що затримує і послаблює заморозок, температура повітря на рівні будки підвищується на 1,5 - 2,0 ° С. Однак цей спосіб застосовувати можна не завжди. Так, несвоєчасний полив созревающего бавовнику може затримати його дозрівання і збирання врожаю.
В останні роки створюють штучні тумани, які сильно послаблюють заморозки.
5. Використання прогнозів погоди у практичній діяльності працівників рішень з агротехнічним робіт
Агрометеорологічні прогнози - один з головних видів забезпечення сільськогосподарського виробництва. Відповідно до звернень сільськогосподарських та які планують організацій розроблені методи агрометеорологічних прогнозів. Ці прогнози мають порівняно високу оправдиваемость, тому використовуються центральними плануючими і сільськогосподарськими органами для обгрунтування низки організаційних заходів.
В області зернового господарства розроблені методи прогнозів основних фаз розвитку і дозрівання сільськогосподарських культур, прогнозів урожаю основних культур, прогнозів запасів вологи в грунті до початку весняних польових робіт і у вегетаційний період. Крім прогнозів, дається оцінка метеорологічних умов у період збирання зернових і обгрунтування способів їх збирання в залежності від погоди.
У садівництві, особливо при обробітку цитрусових, велике значення має розміщення посадок у теплозабезпеченні формах рельєфу. Тут складаються попередження про заморозки, про низьку температуру повітря і грунту взимку, небезпечної для плодових бруньок, однорічних пагонів і кореневої системи. Крім того, паралельно з прогнозом заморозків складається прогноз фази цвітіння плодових культур.
Для обслуговування зрошуваного землеробства розроблені методи розрахунку норм зрошення на основі врахування сформованих і очікуваних метеорологічних умов, методи розрахунку і прогнозу оптимальних строків і норм поливу в залежності від фаз розвитку рослин і погодних умов.
При обслуговуванні бавовництва на зрошуваних землях даються інформація та прогнози водності річок і водосховищ, що необхідно для з'ясування ступеня забезпеченості водними ресурсами в даному році потреби бавовнику. На підставі спостережень за температурою грунту в передпосівний період даються рекомендації з вибору оптимальних строків сівби. Обгрунтування оптимальних строків дефоліації проводиться на основі спостережень за фітоклімату посівів, їх розвитком і зростанням. Складаються агрометеорологічні прогнози врожаю бавовни-сирцю.
Використана література
Чирков Ю.І. Основи агрометеорології, Гидрометеоиздат, вид. 2-е., Перераб. І доп., 1982 р.
Єрмолова Є.М. Методичні вказівки щодо виконання контрольної роботи для студентів - заочників IV курсу за спеціальністю «Біотехнологія», Троїцьк, 2006