Домашняя метеостанция

Раменский муниципальный район

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа

№11 п. Дружба

Домашняя метеостанция

Работу выполнили: Боровков Илья,

Локтионов Дмитрий;

                                                                      учащиеся  6 «А»  класса.

Руководитель работы: Букатина Е.С.

учитель географии

2015 год

Содержание

1.Введение……………………………………………………………………..2                                                                                    

2. Необходимое оборудование для метеостанции…………………………...3

3. Интерпретация показаний приборов домашней метеостанции ………….4

3. Виды прогнозов …………………………………………………………….5

3.1. Прогнозирование погоды на ближайшие часы, на текущий день……..5

 3.2. Прогнозирование погоды на следующий день (на завтра)…………....6

3.3. Приметы для долговременного прогноза погоды …… ………………..8

5. Метеоцентр на дому ……………………………………………………….9

5.1. Назначение прибора.…………………………………………………….9

5.2.Гигрометр………………………………………………………………...9

5.3.Барометр………………………………………………………. ………..10

6. Заключение ……………………………………………. …………………11  

7 Список литературы………………………………………………………...12  

1. Введение

    Домашняя метеостанция покупная или оборудованная самостоятельно, позволяет узнавать ближайший прогноз погоды именно в Вашей местности, без доступа к интернету, без сотового телефона и иногда более точно. Приведем  пример: официальный прогноз погоды предсказывает солнечную погоду в Московской области, а в реальности южнее Москвы идет дождь, севернее люди загорают на травке. Общий прогноз погоды на всю область не совсем актуален. Зато если речь идет о температуре воздуха на завтра, то скорее всего такой прогноз оправдается. Домашняя метеостанция может иметь готовое решение в виде электронного прибора, либо состоять из нужных именно вам самодельных и покупных приборов. Так же это совокупность знаний накопленных предками, учеными, военными, проверенные, обоснованные приметы и т.д.

Идеально точно предсказать погоду по мнению сотрудников Лондонского аэропорта можно лишь на четыре часа, далее наблюдается прямая зависимость погрешности предсказания от времени. Чем дальше попытаемся предсказать погоду, тем менее точным окажется прогноз. И еще, погодные условия зависят от бесконечного множества факторов, поэтому лучшие суперкомпьютеры мира не в состоянии идеально точно предсказать развитие атмосферных явлений.

Интернет ресурсы предоставляющие прогноз погоды в основном копируют информацию друг у друга, ссылаясь на первоисточники. Первоисточниками как правило являются космические агентства, метеослужбы крупнейших аэропортов.

Изготовление прибора своими руками – это не только процесс творчества , который побуждает  проявить свою смекалку, изобретательность. Кроме того, в процессе изготовления, а тем более при демонстрации его перед классом или всей школой изготовитель  получают массу положительных эмоций. Применение самодельных приборов на уроке развивает  чувство ответственности и гордости за выполненную работу, доказывает ее значимость.

ЦЕЛЬ:

• Сделать прибор, действующую  модель  по географии своими руками для демонстрации метеорологических явлений.

ЗАДАЧИ:

• Сделать приборы вызывающие большой интерес у учащихся.
• Объяснить принцип действия данного прибора.
• Продемонстрировать работу данного прибора.

Метод: 

• инструментальный

•   исследовательский

2.Необходимое оборудование

Термометр, можно простой уличный, но желательно ртутный лабораторный. Если нет лабораторного, то берем обычный спиртовой дешевый уличный термометр и калибруем его. Если у Вас есть эталонный термометр, в показаниях которого Вы уверены, то сравниваете показания нового термометра и показания эталонного, после чего сдвигаем (если это позволяет конструкция) шкалу с делениями относительно спиртовой трубки так, чтобы показания совпали с эталоном. Если эталонного термометра нет, а Вы просто зашли в магазин, то выбираем термометр следующим образом: кладем перед собой максимально доступное количество различных экземпляров, а так же одинаковых термометров одной и той же модели, смотрим… Если на десятке приборов видим +22 градуса Цельсия, а на одном +18, а на еще одном +25, то скорее всего наиболее соответствуют истине те которых больше.

Барометр — прибор для измерения атмосферного давления, т.е. силы с которой столб воздуха над нашей головой давит на единицу площади поверхности. Чем выше мы находимся над уровнем моря, тем тоньше слой воздуха над нами и тем меньше атмосферное давление. На основе данного принципа построены альтиметры, приборы определяющие высоту над уровнем моря в самолетах, в автоматике парашютов и у альпинистов. Атмосферное давление еще называют барометрическим, измеряется в мм ртутного столба или в Паскалях. Барометры бывают двух видов: ртутный и анероид. В ртутном барометре давление атмосферы воздействует на мембрану колбы в которую налита ртуть и погружен один конец ртутной трубки, при изменении атмосферного давления столбик ртути смещается, сила атмосферного давления определяет на какую высоту оно способно выдавить столбик ртути вертикально вверх. Ртутные барометры наиболее точные, но при этом менее транспортабельные и дорогие. Более простой вариант барометра анероид, в анероиде давление атмосферы взаимодействует с мембраной установленной на пружину в герметичном механизме или иное механическое устройство, пружина может быть выполнена в виде тонкостенной гофрированной коробки, мембраны которая будет сжиматься и разжиматься при изменении окружающего давления.

Гигрометр — измеритель влажности воздуха, т.е. содержания водяного пара. Основной тип гигрометров называется психрометр, который исследует разницу температуры двух термометров, один из которых сухой, а второй постоянно обернут влажной тканью. Так же часто в бытовых целях применялся волосяной гигрометр, дело в том, что с изменением влажности длина волоса изменяется, это изменение длины фиксируется либо по шкале провисания, либо с помощью высокоточного механизма и стрелок. Так же встречаются гигрометры использующие в своих измерениях химические и электрические изменения различных сред, либо измеряют количество конденсированной и поглощенной влаги. В домашней метеостанции гигрометр однозначно не будет лишним.

3.Интерпретация показаний приборов домашней метеостанции:

    Атмосферное давление — среди показаний приборов домашней метеостанции можно  поставить  данный параметр на первое место. Практическое значение атмосферного давления следующее: низкое атмосферное давление собирает в данной области облака, повышается вероятность выпадения осадков, высокое атмосферное давление обеспечивает ясную, солнечную погоду. На многих стрелочных барометрах наносится не только шкала значений в Паскалях или мм ртутного столбика, но и изображение дождевой тучки и ясного солнышка. Так проще, не нужно вспоминать какое атмосферное давление является нормой и думать над тем, насколько оно должно отличаться чтобы пошел дождь. Отмечая на карте изменения давления, можно определять направление ветров и перемещение циклонов. Комфортной для организма человека нормой принято считать 750 мм рт. ст. Падение давления на 7-8 мм рт. ст. в течении суток нагружает дыхательную систему, сердце и сосуды. При этом в атмосфере уменьшается содержание кислорода, что может вызвать первые признаки кислородного голодания, слабость, одышку и т.д. Многие люди очень чувствительны к перепадам атмосферного давления.

    Влажность на показаниях гигрометра домашней метеостанции определяет влияние погоды на здоровье человека и на восприимчивость к окружающей среде. Рассмотрим подробнее: в Сибири многие хвастаются, что при -30 могут ходит в одном свитере, зато в Беларуси, стране озер и болот при -10 градусах Цельсия всё что может покрывается наледью, воздух часто кажется сырым и невыносимо обжигающим. Это оказывает свое влияние именно повышенная влажность. В сильную жару сухой воздух переносится гораздо легче, чем влажный. В горах Крыма сухой воздух применяют для исцеления туберкулеза, а во Вьетнаме влажные испарения от болот разносят лихорадку.

 Подведем итог: повышенный уровень влажности атмосферного воздуха неблагоприятно влияет на здоровье и состояние человека, так же при высокой влажности в зимнее время нужно одеваться потеплее, а не ориентироваться только на показания термометра. При повышении влажности до 80-95% обостряются заболевания сердечно-сосудистой системы человека, опорно-двигательного аппарата, легких, а так же неврозы и атеросклероз.

     Температура окружающего воздуха кроме очевидного практического ежедневного значения может помочь спрогнозировать дальнейшее её изменение. Достаточно отмечать каждый день на графике среднюю дневную и среднюю ночную температуру, чтобы увидеть общую тенденцию к её изменению. Бывают и исключения, при резких порывах ветра температура может резко измениться за несколько часов. Ночью температура всегда ниже, а перепады более плавные, днем же сильное влияние оказывает Солнце, достаточно ему выйти из-за тучки и воздух начинает резко прогреваться. На практике я использую термометр больше не для предсказания погоды, а как и все люди, чтобы знать холодно за окном или нет, перед выходом на улицу. И еще, при резком похолодании на 10 градусов Цельсия и более у людей страдающих астмой возможно обострение заболевания. При таком раскладе в крови у человека высвобождает гистамин, который и провоцирует аллергические реакции даже для здоровых людей.

4.Виды прогнозов

Приметы предсказания погоды бывают как народные так и научные, некоторые срабатывают чаще, некоторые реже.

1.Прогнозирование погоды на ближайшие часы, на текущий день

По поведению насекомых, птиц, рыб, лягушек

• Паук неподвижно сидит посредине паутины — к непогоде, прячется в угол — перед дождем.
• Перед хорошей погодой мухи просыпаются рано и оживленно жужжат, если приближается ненастье, мухи сидят тихо.
• Жуки прячутся в норы — вскоре будет дождь.
• Мошки лезут в лицо — ожидай дождя.
• Если пчелы рано утром улетают за взяткой день будет хороший.
• Если возле желтой акации кружится много насекомых, ожидай ненастья.
• В муравейнике открыты ходы и видно оживленное движение муравьев — к хорошей погоде.
• Муравьи прячутся в муравейнике — вскоре будет сильный дождь.
• Синичка с утра начинает пищать — жди мороза.
• Ворона кричит летом — к дождю; зимой — к метели.
• Сова кричит на холод.
• Черный дятел летом кричит — к дождю.
• Воробьи в пыли купаются — к дождю.
• Рано утром не слышно жаворонка — к дождю или плохой погоде, жаворонки гуляют — к хорошей погоде, а сидят нахохлившись — к грозе.
• Рыбы выскакивают из воды и ловят летающих над водой насекомых — перед дождем
•  Чайки собираются на берегу и поднимают гвалт — к ненастью.
• Дневное кваканье лягушек, прыгающих на берегу водоема, предвещает ненастье.

По растениям

• Полевые цветы перед дождем пахнут сильнее обычного
• Одуванчик плотно сжимает свою пушистую шапку — к ненастью.
• Если цветы вьюнка закрываются — жди вскоре дождя, а если в пасмурную погоду раскрываются — верный признак наступления хорошей, солнечной погоды.
• Перед ненастьем шишки репейника (лопуха) расправляют свои крючки.
• Листочки клевера перед дождем выпрямляются
• Если мокрица не раскрывает свои цветки утром и держит их закрытыми целый день — быть дождю

По облакам, туману, радуге, солнцу и звездам

• Облака идут низко — будет стужа Облака идут против ветра — к снегу
• На кучевых облаках вырисовываются высокие башенки — будет гроза
• От солнца летом идут тучи кучками вниз — к дождю.
• Если солнце сразу после восхода уходит за тучи – будет дождь.
• Если туман после восхода солнца быстро рассеивается, можно с уверенностью сказать, что в течение ближайшего времени будет хорошая погода.
• Если вокруг солнца виден туманный круг (кольцо), сегодня-завтра следует ожидать: зимой — метели, летом — дождя.
• Отсутствие росы в тихую светлую ночь предвещает ненастье; чем обильнее роса, тем жарче будет завтрашний день.
• Туман стелется по воде — к хорошей погоде; поднимается от воды вверх — к дождю; исчезает после восхода солнца без ветра — к хорошей погоде.
• Если звезды сильно мерцают ночью, а с утра небо покрыто тучами, то в полдень будет гроза.
• Если Млечный Путь ясно виден — к хорошей погоде; если тускло — к ненастью.
• Если во время дождя появится радуга и голубой цвет в ней не густ, а желтый ярок — скоро наступит хорошая погода.
• Яркая радуга — к ненастью; чем зеленее радуга, тем продолжительнее будет дождь, вечером радуга предвещает хорошую погоду, утром — дождливую; появление двух-трех ярких радуг говорит о том, что дождь будет продолжаться долго.
• Высокая и крутая радуга — к ветру, крутая и низкая — к дождю; радуга после дождя быстро исчезает — к хорошей погоде.
• Радуга направлена с севера на юг — к дождю, с востока на запад — к хорошей погоде.
• Ночью был иней — днем снегопада не будет; пушистый иней — к хорошей погоде.
• Дым из трубы столбом — к морозу, дым из трубы коромыслом — к теплу.
• Дрова трещат при горении — к морозу, дымят в печи — к оттепели.
• Стекла окон потеют зимой — к теплу, а летом — к дождю. Перед наступлением ненастья звуки гудков паровозов, пароходов приглушены.
• Пасмурная погода проясняется — к ночи будут заморозки.

1. Прогнозирование погоды на следующий день (на завтра)

По поведению насекомых, птиц, рыб, лягушек

• Пауков видно мало — к переменной погоде, много — ожидай хорошей погоды.
• Жуки низко летают вечером — к хорошей погоде, копошатся в навозных кучах не взлетая — ожидай ненастья.
• Если комары и мошки вьются столбом, будет хорошая погода.
• Если вечером сильно стрекочут кузнечики — верный признак хорошей погоды в ближайшее время.
• Яркое свечение светлячков — к хорошей погоде с утра.
• Цикады оживленно стрекочут в вечернее время — к погожему дню.
• Ночные бабочки перед холодным ветром ищут убежища в тепле и поэтому прячутся в пещерах, избах и других укрытиях.
• Вороны и галки зимой вьются в воздухе перед снегопадам садятся на снег — к оттепели, садятся на вершины деревьев — к морозу, на нижние ветки — к ветру.
• Кукушка кукует на сухом дереве — к морозу.
• Куры рано садятся а насест — к морозу, чем выше — тем к большему морозу. > Ласточки летают высоко — жди сухую хорошую погоду, низко летают — к дождю.

Прогноз погоды по растениям

• Если утром между 8-10 часами в уголках листьев камыша видны прозрачные капельки жидкости — верный признак того, что на следующий день будет дождь.
• Камыш плачет — быть дождю.
• Листья конского каштана перед дождем обычно выделяют большое количество липкого сока.
• Кустики костяники примерно за сутки перед ненастьем распрямляют свои обычно закругленные листочки.
• Цветы заячьей капусты перед ненастьем остаются на ночь открытыми.
• Белая кувшинка (нимфея) весной всплывает и распускает на поверхности воды зеленый лист — верный признак того, что заморозкам пришел конец. Обычно в 17-18 часов цветок кувшинки закрывается и уходит под воду, а утром в 7-8 часов снова всплывает и раскрывается. Но если цветок кувшинки раньше обычного закрылся и ушел под воду или утром не всплыл и не раскрылся — это говорит о приближении ненастья.

По облакам, ветру, солнцу и звездам

• Если солнце заходит в облака, в западной части которых видны длинные полосы, веерообразно расходящиеся из одного места, то, как правило на другой день наступает ненастная погода.
• Цвет неба становится беловатым, появляются перистые облака — погода ухудшится. Если утром небо безоблачное, а потом с восходом солнца появляются маленькие кучевые облака, которые после 15 часов исчезают, — это признак хорошей погоды на день или два.
• В облачный день солнце перед закатом ярко засияет — будет продолжительное ненастье. Если при закате солнца облака колечками — к дождю.
• Ветер к вечеру усиливается — это к ухудшению погоды. Ветер к вечеру усиливается — это к ухудшению погоды.
• Если во время ненастья ветер резко меняет направление с восточного на западное, значит, наступает улучшение погоды.
• Если во время заката солнечный диск больше обычного и красный, на следующий день следует ожидать ветреной погоды без дождя (осадков).
• Красная вечерняя заря — к ветру, бледная — к дождю. Если закат ясный — будет ясно.
• Солнце садится в туман — будет дождь
• Ветер дует с моря на сушу, а вечером с суши на море — к хорошей погоде. Ночью около звезд белые и красные круги, — значит, днем будет хорошая погода; черные круги — к дождю
• Если звезды очень красные: зимой — к холоду, летом — к ясной погоде.
• Месяц рожками вниз — к теплу, месяц красен — к дождю. Откуда лучи звезд кажутся длиннее, оттуда ветер. Если вечером в лесу теплее, чем в поле, ожидай хорошую погоду.

3.Приметы для долговременного прогноза погоды

• Пауков видно мало — к переменной погоде, много ожидай хорошей погоды.
• Чем больше к осени бывают муравьиные кучи, тем суровее будет зима.
• Необычно шумит зимний лес — ожидай оттепели.
• Если у молодого месяца рога тупые, то будет дождь, а если заостренные — то засуха. Воробьи дружно расчирикались — к оттепели.
• Если зимой на реке вода выступает на лед — скоро следует ожидать большую оттепель, возможно, с дождем.
• Шумит хвойный лес — к оттепели.
• Ночь тихая, с 8-9 часов появляется ветер, усиливается к полудню, и затихает после 16 часов — это предвещает на ближайшие дни хорошую погоду. Первый прочный снег выпадает к ночи. Если снег выпадает осенью, когда деревья еще не сбросили листьев, он скоро растает.
• Из березы течет много сока весной — к дождливому лету. Если береза распускает листья раньше ольхи, лето будет сухое, если же сначала ольха — лето будет дождливое.
• Дуб раньше ясеня лист распустит — к сухому лету. Птицы вьют гнезда на солнечной стороне — к холодному лету.
• Ранний прилет грачей и жаворонков — к теплой весне. Длинные сосульки — к долгой весне. Снег быстро тает и вода бежит дружно — дождливому лету.
• Если весной летит много паутины — лето будет жаркое. Соловей запел — весенняя вода пошла на убыль. Осенью птицы летят низко — к холодной зиме.

5.Метеоцентр на дому

Домашний метеоцентр состоит из барометра, термометра, гигрометра.

5.1.Назначение прибора.

Прибор предназначен для  наблюдения зависимости  атмосферного давления от температуры воздуха, зависимости влажности воздуха от  температуры воздуха.

5.2.Гигрометр

 Что понадобилось:

• Кусок толстого картона формата А4 (например дно почтовой коробки)
• Канцелярская кнопка
• Соломинка для коктейля
• Длинный волос
• Липкая лента
• Универсальный клей
• Очиститель для стёкол(или  жидкое средство для мытья посуды)

Почему так получилось?

  Пропитавшись влагой, волос немного удлиняется. Чем длиннее сам волос, тем заметнее этот эффект. До эксперимента волос нужно очистить и обезжирить, чтобы тот лучше впитывал влагу из воздуха. Соломинка тут служит не только стрелкой (кстати, с правого конца её можно заострить), но одновременно является двуплечим рычагом: стоит волосу, прикреплённому к короткому концу, чуть изменить длину, как длинный конец рычага заметно сдвинется. Мы соорудили почти  настоящий гигрометр. Но чтобы измерить влажность, следует нанести шкалу.

Нанесение шкалы на гигрометр:

  Пустили в ванной горячую воду из душа, подождали, когда пойдёт пар. Подержали там гидрометр примерно минуту, пока стрелка не перестанет двигаться. Главное, чтобы картон не намок. Отметили показание стрелки и подписали: «100%», т. к. воздух в ванной почти полностью пропитан влагой. Включили духовку на 50°С и поместили туда гидрометр. Через несколько минут нанесли отметку — влажность будет равна 0%, т. к. в разогретом воздухе почти не останется влаги. Между этими отметками нанесли остальные деления. Теперь можно довольно точно измерить влажность воздуха.

5.3.Барометр

  Для него потребовалось:

• два шприца по 10 куб. см.
• трубка от капельницы диаметром 3мм
• термометр настенный
• дощечка 16х25см
• лист миллиметровки
• зажимы или скотч
• кнопки
• гвоздики

  Собранный барометр повесили в комнате вертикально на стене на уровне глаз так, чтобы на него не падали лучи солнца, подальше от форточки и кухни.

  Залили в систему кипячённую воду при температуре в комнате 18 градусов и атмосферном давлении около 750 мм рт.ст. (т. к. это среднее значение диапазона атмосферного давления). В начале заливки установили поршень верхнего шприца до отметки 7, а в корпус нижнего шприца без поршня  налили воды до отметки 10. После этого поднятием  поршня установили уровень воды в трубке на отметке 750.

  Принцип работы барометра — сжатие и расширение замкнутого объёма воздуха в зависимости от атмосферного давления. 96-98% его объёма находится в верхнем шприце, а 2-4% - в трубке, где перекрывает водяной затвор. При повышении давления воздух сжимается, уровень поднимается. При понижении — наоборот, понижается. U- образный прогиб трубки обеспечивает герметичность. Поэтому ни расстояние от верхнего шприца до шкалы, ни длина хлорвиниловой трубки на точность показаний барометра не влияют.

  «Шаг» шкалы барометра в 1мм равен 1мм рт.ст.

 На размерность шкалы влияет количество замкнутого объёма воздуха. Поэтому поршень верхнего шприца перед эксплуатацией подняли на отметку 7, что соответствует 7 куб.см при давлении 750 мм рт.ст.. Сжатие воздуха на 1мм, соответственно, поднимает уровень на 1мм. Корпус второго шприца расположили на уровне шкалы.

  Для удобства съёма показаний воду слегка подкрасили. Зависимость изменения величины давления от погоды, конечно, можно вычитать и в литературе. Но самое верное — пойти опытным путём. Первое время фиксировали показания барометра в специальном журнале, напротив записывали какой погоде они соответствовали, снимая показания при температуре воздуха в комнате 18 градусов.

6.Заключение

 Практически каждый человек, проснувшись утром, сразу включает радио или телевизор в ожидании услышать прогноз погоды на предстоящий день. Но на это порой уходит довольно много времени. Конечно, можно зайти на какой-нибудь специализированный интернет ресурс, вроде http://www.gismeteo.ru/ или http://rp5.ru/.  Но если есть необходимость постоянно следить за погодными изменениями, лучше всего подойдет домашняя метеостанция. Наблюдать за опытом проводимым учителем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне.

А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всего класса. В таких опытах легко установить взаимосвязь и сделать вывод как работает данная модель.

При изготовлении  самодельного прибора приобретены  навыки работы с простейшим инструментом, научились оценивать результаты своей работы,  учились соединять теорию с практикой,  пользоваться  инструментальными методами исследования. Кроме того, изготовление самодельных приборов побудило меня  к самостоятельному получению знаний за счет более глубокого изучения материала.

Накопив эмпирический материал для всех проявлений погоды, потом будет достаточно одних показаний барометра, чтобы точно ориентироваться в её грядущих изменениях. В первую очередь домашние метеостанции очень полезны метеозависимым людям, на самочувствие которых особенно сказывается смена погодных условий, для своевременной подготовки к вероятным недомоганиям. Можно своевременно принимать меры по защите садовых растений и огородных культур, растущих в открытом грунте от ливней, града, заморозков и засухи.

7.Используемая литература:

1. «ДС».№11 2008г.

2.http://www.spodachak.ru

3. Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей. М. «Эксмо» 2011.