Уличный термометр: устройство и виды¶

Уличный термометр — прибор для измерения температуры атмосферного воздуха вне помещений. Относится к классу термометров — устройств, основанных на зависимости физических параметров тела (объёма, давления, электрического сопротивления, интенсивности излучения) от температуры. Уличные термометры применяются в быту, метеорологии, на транспорте, в сельском хозяйстве и промышленности; их конструкция рассчитана на работу под открытым небом, при осадках, ветре и перепадах температур.

¶История

Первые приборы для измерения температуры появились в конце XVI — начале XVII века. Приоритет в создании термоскопа приписывают Галилео Галилею (около 1597 года), хотя аналогичные устройства независимо конструировали и другие учёные. Приборы того времени не имели шкалы и показывали лишь изменение температуры, а не её абсолютное значение.

В 1714 году немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт создал ртутный термометр и предложил температурную шкалу, названную его именем. В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил стоградусную шкалу, которая после уточнения стала основной в большинстве стран мира, включая Россию.

В России регулярные метеорологические наблюдения с помощью термометров велись с XVIII века: первая метеостанция была основана в Санкт-Петербурге в 1725 году по инициативе Академии наук. Уличные термометры как бытовой предмет получили распространение в XIX веке, когда наладили массовое производство стеклянных приборов со шкалой.

¶Принцип действия и устройство

Классический жидкостный уличный термометр состоит из стеклянного резервуара с рабочей жидкостью, капиллярной трубки и шкалы, нанесённой на корпус или на пластину внутри трубки. При нагревании жидкость расширяется и поднимается по капилляру, при охлаждении — опускается. В качестве рабочей жидкости historically применяли ртуть и спирт.

Ртуть замерзает при −38,8 °C, поэтому в регионах с суровыми зимами (Сибирь, Крайний Север) применяют спиртовые или электронные приборы. Спирт замерзает лишь при −114 °C, что делает его пригодным для арктических условий.

¶Виды уличных термометров

Бытовые настенные — наиболее распространённый тип: стеклянный прибор в пластиковом, деревянном или металлическом корпусе, крепится к стене дома или окну. Часто совмещается с гигрометром (прибором для измерения влажности) и барометром.

Метеорологические — устанавливаются на метеоплощадках в специальных будках, защищающих датчик от прямого солнечного света и осадков. Такие приборы должны соответствовать нормам Всемирной метеорологической организации.

Промышленные и транспортные — используются на дорогах, мостах, взлётно-посадочных полосах для контроля гололёда. Оснащаются датчиками, передающими данные автоматически.

Электронные с выносным датчиком — бытовые метеостанции, где датчик размещается за окном, а дисплей — в помещении. Позволяют фиксировать минимальную и максимальную температуру за период.

¶Точность и факторы искажения

Показания уличного термометра зависят от условий установки. Прямое солнечное излучение, близость нагретых стен, выхлопных газов или кондиционеров искажают результат. Для корректного измерения прибор размещают в тени, на высоте около двух метров от земли, в защищённом от ветра месте. Официальные метеорологические измерения проводятся в вентилируемых будках, что обеспечивает сопоставимость данных разных станций.

Погрешность бытовых стеклянных термометров обычно составляет ±1 °C, электронных — от ±0,5 до ±1 °C, лабораторных и метеорологических — до ±0,1 °C.

¶Применение и значение

Уличные термометры используются для бытового контроля погоды, в агрономии (оценка риска заморозков), на транспорте (контроль состояния дорожного покрытия), в строительстве (соблюдение температурных режимов укладки материалов), в авиации и на флоте. Данные метеостанций ложатся в основу прогнозов погоды, которые составляют национальные гидрометеорологические службы, в России — Росгидромет.

В быту уличный термометр нередко выполняет и декоративную функцию, сочетаясь с элементами интерьера. Распространены сувенирные и подарочные модели с художественным оформлением.

¶Интересные факты

• Самая низкая температура воздуха на Земле, зафиксированная метеорологическими приборами, — около −89,2 °C — была отмечена в 1983 году на станции «Восток» в Антарктиде.
• В России абсолютный минимум температуры в населённых пунктах — около −67,8 °C — зарегистрирован в Верхоянске (Якутия).
• Ртутные термометры постепенно выводятся из оборота в ряде стран из-за токсичности ртути; в России действуют ограничения на их оборот и утилизацию.

¶Критика и ограничения

Основные претензии к бытовым уличным термометрам связаны с погрешностью из-за неправильной установки и инерционностью: прибор реагирует на изменение температуры не мгновенно, а с задержкой. Стеклянные модели хрупки, а ртутные требуют специальной утилизации при повреждении. Электронные приборы зависят от источников питания и могут давать сбои при экстремальных температурах.

Источники: Большая российская энциклопедия; материалы Росгидромета; Всемирная метеорологическая организация; учебные пособия по общей метеорологии.