Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 4. Аэрологические наблюдения на станциях. Часть 1. Шаропилотные наблюдения с одного пункта

(утв. Госкомгидрометом СССР 31.01.1979)

Утверждено Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 31 января 1979 года

НАСТАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ СТАНЦИЯМ И ПОСТАМ

ВЫПУСК 4

АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ НА СТАНЦИЯХ

ЧАСТЬ 1

ШАРОПИЛОТНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ С ОДНОГО ПУНКТА

ПРЕДИСЛОВИЕ

Шаропилотные наблюдения за ветром в атмосфере в настоящее время в значительной мере потеряли свою значимость в связи с развитием более совершенных радиопилотных наблюдений. Однако в ряде случаев, например при обслуживании авиации, когда необходимы данные о приземном ветре, шаропилотные наблюдения находят еще широкое применение. Это и обусловило необходимость переиздания Наставления, вып. 4, ч. 1 издания 1963 г.

В настоящем выпуске Наставления вместо теодолита АТК, снятого с производства, дано описание теодолита АШТ. Приведены в соответствие с современными требованиями правила подготовки и содержание информационных результатов шаропилотных наблюдений. Из Наставления исключено описание шаропилотного комплекта ШПК-3 и шаропилотного фонарика со свечой, также снятых с производства.

Приведены также в соответствие со стандартом СЭВ (СТ СЭВ 1052-78. Метрология. Единицы физических величин) наименования и обозначения единиц физических величин, используемых в Наставлении. Например, наименование «вес» заменено на «массу». Термин «подъемная сила оболочки» заменен на «грузоподъемность оболочки». Грузоподъемность наполненной водородом оболочки определяется массой уравновешивающего ее груза. Числовые значения грузоподъемности и подъемной силы (по старой терминологии) одинаковы.

Подготовка к переизданию выполнена сотрудниками ЦАО Л.Ф. Акоповой, А.М. Комаровой, И.А. Назаровой, О.В. Марфенко (ответственный исполнитель).

ВВЕДЕНИЕ

Основные положения

1. Метод шаров-пилотов, наблюдаемых с одного пункта, является наиболее простым методом измерения ветра в свободной атмосфере.

2. Шар-пилот представляет собой эластичную оболочку из синтетического каучука, наполненную водородом. Шар-пилот, выпущенный в свободный полет, поднимается вверх и одновременно увлекается по горизонтали воздушным потоком (ветром). Определяя скорость и направление горизонтального смещения шара через определенные интервалы времени, можно получить среднюю скорость и направление ветра в слое атмосферы, который был пройден шаром за данный интервал времени.

3. Наблюдения за полетом шара в пространстве производят с помощью специальных аэрологических теодолитов. При этом измеряют вертикальный и горизонтальный углы, под которыми виден шар в определенные моменты времени.

4. Вертикальную скорость шара при обработке однопунктных шаропилотных наблюдений принимают постоянной. Это допущение позволяет вычислять высоту шара-пилота для каждого момента времени. По высоте шара, вертикальному и горизонтальному углам находят проекции шара на горизонтальную плоскость. По горизонтальным проекциям шара, отнесенным к определенным моментам времени, определяют скорость и направление ветра в том или ином слое атмосферы.

5. Программа, сроки шаропилотных наблюдений, а также составление отчетности по их результатам определяются планами-заданиями управлений Госкомгидромета.

При плановых наблюдениях в стандартные сроки в случае неблагоприятных погодных условий, не позволяющих видеть шар, выпуск следует перенести, но не более чем на 2 ч после установленного срока. Причины задержки выпуска или отсутствия наблюдений в данный срок должны быть указаны в книжке для записи шаропилотных наблюдений и в таблице ТАЭ-2. Низкая облачность или сильный ветер не являются причиной переноса срока или отмены наблюдений.

Неблагоприятными условиями, при которых шаропилотные наблюдения не производят, являются умеренные или сильные осадки, дымка, низкий туман, мгла, низовая метель, если эти явления не позволяют видеть шар.

Наблюдения в стандартные сроки ведут до разрыва оболочки или до момента, когда шар сольется с фоном или закроется облаком. Наблюдения, производимые по специальным заданиям, могут быть прекращены по достижении требуемой высоты.

6. После прекращения наблюдений немедленно производят их обработку, результаты кодируют по коду КН-03 и передают по телефону или телеграфу по адресам, указанным УГКС.

7. Результаты шаропилотных наблюдений, проводимых в стандартные сроки, кроме передачи в виде телеграмм записывают в таблицы ТАЭ-2. Один экземпляр таблиц вместе с книжками КАЭ-1 не позднее 10-го числа каждого месяца отсылают в ГМО для постоянного хранения в Гидрометеофонде УГКС.

8. Наблюдения за шарами-пилотами производит техник, выделенный из состава сотрудников гидрометеостанции или АМСГ. Общее руководство наблюдениями осуществляет начальник станции.

Перечень работ, выполняемых при производстве шаропилотных наблюдений

Шаропилотные наблюдения состоят из комплекса работ, которые производят в следующем порядке:

1. газодобывание (в случае отсутствия на станции сжатого водорода в баллонах);

2. подготовка оболочек (разогрев, взвешивание);

3. вычисление грузоподъемности наполненной водородом оболочки для получения стандартной вертикальной скорости;

4. наполнение шара водородом;

5. установка теодолита для наблюдений;

6. метеорологические наблюдения за давлением, температурой, влажностью, ветром и облачностью;

7. выпуск шара и наблюдение за его движением;

8. обработка наблюдений за шаром-пилотом;

9. критический контроль результатов наблюдений;

10. составление и подача телеграммы с результатами наблюдений;

11. составление таблиц результатов шаропилотных наблюдений ТАЭ-2.

ГЛАВА 1

ОБОРУДОВАНИЕ ШАРОПИЛОТНОГО ПУНКТА

Выбор места и оборудование шаропилотного пункта

1.1. Место для производства наблюдений за шарами-пилотами должно быть открытое (вертикальный угол закрытости горизонта не должен превышать 5°).

Когда вблизи станции нет места с горизонтом, открытым во всех направлениях, используют переносную установку. Теодолит для каждого случая устанавливают на штативе, так, чтобы местные предметы не закрывали горизонта в направлении ожидаемого сноса шара ветром. (Это направление определяют по наземному ветру и движению облаков).

1.2. В случае стационарной установки при закрытости горизонта теодолит устанавливают на специально поставленной вышке. Вышка может быть сооружена на крыше служебного здания станции.

1.3. Недопустимо располагать наблюдательную площадку в местах частого задымления или образования местных туманов.

Следует учитывать характер почвы. Нельзя устанавливать теодолит на песке или болотистой почве из-за возможного оседания почвы.

1.4. Место стационарной установки теодолита рекомендуется обнести дощатой квадратной сплошной защитой, назначение которой укрывать наблюдателя от ветра (рис. 1). Наиболее удобна защита высотой 1,5 м. С трех сторон защиты делают навесы шириной 30 — 35 см, которые до наблюдений висят на шарнирах с ее наружной стороны. С подветренной стороны защиты (по отношению к господствующим ветрам) делают дверь, которая должна плотно закрываться. Стенка, в которой расположена дверь, должна быть немного приподнята и без навеса. Учитывая направление наземного ветра, определяют направление, куда будет уходить шар, и соответствующий навес оставляют опущенным, другие навесы поднимают. В поднятом положении навесы прочно закрепляют друг с другом с помощью крючьев.

Рис. 1. Пункт шаропилотных наблюдений с защитой от ветра

1.5. Теодолит в стационарных условиях устанавливают на деревянном столбе диаметром 20 см, высотой 130 — 135 см над поверхностью земли. Столб вкапывают в землю на глубину 1 м. В верхушке столба выбирают часть дерева так, чтобы осталось три штыря, в которые врезают и закрепляют деревянными шпильками металлическую головку от треноги (рис. 2).

Рис. 2. Столб для стационарной установки теодолита

а — вид сверху, б — вид сбоку

Шаропилотные оболочки

1.6. Шаропилотные оболочки изготовляют неокрашенные или цветные из синтетического каучукового латекса, способного значительно растягиваться. Оболочки транспортируют и хранят в картонных коробках и во избежание склеивания пересыпают тальком. На каждой коробке поставлена дата выпуска оболочек.

Для шаропилотных наблюдений применяют оболочки, характеристики которых указаны в табл. 1.

Таблица 1

1.7. Выбор размера оболочек для наблюдений производят в каждом отдельном случае в зависимости от ветра и облачности. Учитывая, что шар с малой вертикальной скоростью при сильном ветре может очень быстро скрыться из поля зрения наблюдателя, оболочки № 10 следует использовать только при слабом ветре и низкой облачности. Оболочки № 20 выпускают при облаках среднего яруса и ветре меньше 10 м/с по флюгеру, оболочки № 30 — для достижения больших высот при ясной погоде (независимо от скорости ветра) либо при наличии облаков верхнего или среднего яруса и сильном ветре (более 10 м/с).

1.8. Хранить оболочки необходимо в заводской упаковке при умеренной влажности и температуре от 0 до 20 °C, при этом не допускать возможности попадания на оболочки масла, кислот и соприкосновения их с режущими и царапающими предметами (металлические предметы, шероховатые деревянные поверхности, камень, песок и т.п.).

1.9. С течением времени оболочки теряют свою эластичность. Для восстановления эластичности оболочек их нужно прогреть в специальном термостате в течение 15 — 20 мин при температуре 70 — 80 °C. Можно разогреть оболочки опусканием на 5 — 7 мин в горячую воду при той же температуре (предварительно завязав аппендикс), а также на батарее отопления или печи.

Водород для наполнения шаропилотных оболочек

1.10. Для наполнения шаропилотных оболочек применяется водород, добываемый на станциях или получаемый в готовом виде в баллонах.

Свойства водорода, методика его добывания с помощью газогенератора АВГ-45, правила эксплуатации газогенератора и баллонов для хранения водорода, правила техники безопасности при работе с водородом описаны в действующей «Инструкции по безопасной эксплуатации баллонных газогенераторов АВГ-45 и баллонов с водородом».

Строгое соблюдение методики и правил, описанных в Инструкции, является обязательным при производстве шаропилотных наблюдений.

Аэрологические теодолиты и принадлежности к ним

1.11. Аэрологический теодолит — угломерный инструмент для измерения угловых координат при наблюдениях за шарами-пилотами. Теодолиты различных систем отличаются друг от друга конструкцией некоторых деталей и оптическими характеристиками. Однако общей особенностью всех аэрологических теодолитов является применение ломаной зрительной трубы для обеспечения возможности наблюдений за движущимся шаром.

Приведем описание теодолитов ШТ и АШТ, применяющихся для шаропилотных наблюдений.

Теодолит ШТ

1.12. Основные характеристики теодолита ШТ следующие: увеличение 11,7x, поле зрения 3°50', цена деления шкал горизонтального и вертикального кругов 1°, точность отсчета 0,1°, масса теодолита в футляре с принадлежностями 8,1 кг, масса теодолита 3,8 кг, габариты ящика теодолита 200 x 250 x 340 мм.

Общий вид теодолита приведен на рис. 3.

Рис. 3. Общий вид теодолита ШТ

1 — треножник, 2 — верхние втулки, 3 — уровень, 4 — индекс, 5 — целик, 6 — объектив, 7 — мушка, 8 — ориентир-буссоль, 9 — вертикальный круг, 10 — окуляр, 11 — микрометренный винт, 12 — окно для отсчета по лимбам, 13 — подъемные винты, 14 — закрепительный винт

1.13. Основанием теодолита является карболитовый треножник 1, снабженный тремя подъемными винтами 13, с помощью которых прибор устанавливают по уровню 3. Винты опираются на трегер и соединены с ним при помощи пружинной пластины, имеющей в середине втулку, служащую для скрепления прибора со штативом посредством станового винта.

Для регулировки вращения подъемных винтов используют верхние втулки 2, вращением которых можно устранить качку или излишне тугой ход винтов. Горизонтальный круг (лимб) 12 теодолита соединен с баксой, которая вращается во втулке, запрессованной в центре треножника. Вращение лимба относительно треножника может быть прекращено стопорным (закрепительным) винтом 14.

1.14. Верхняя часть прибора, несущая трубу и вертикальный отсчетный круг, укреплена на алидаде. Алидада закреплена на оси, которая может вращаться в баксе лимба. На лимб насажена шестерня, которую можно поворачивать по отношению к лимбу с трением, создаваемым фрикционом. Шестерня находится в зацеплении с микрометренным винтом 11, закрепленным на кожухе алидады. Такая конструкция позволяет алидаду и всю верхнюю часть прибора различно вращать относительно лимба вручную при грубой наводке или с помощью микрометренного винта при точной наводке. Горизонтальный лимб имеет шкалу с ценой деления 1°, оцифровка шкалы кратна 10°. Для отсчета по лимбу служат два диаметрально противоположных индекса 4, против которых в кожухе имеются окна 12, закрытые стеклами. Теодолит не имеет нониусов, и отсчет производится с точностью до 0,1° посредством деления интервала лимба на глаз.

1.15. На алидаде укреплена колонка, несущая в себе втулку, в которой вращается полая горизонтальная ось, составляющая одно целое с трубой теодолита. Оптическая система трубы состоит из объектива 6, прямоугольной отражательной призмы, сетки и окуляра 10. Окуляр является продолжением полей горизонтальной оси и находится в одном положении относительно горизонта независимо от угла наклона объектива, что позволяет производить визирование при любых зенитных расстояниях.

Целик 5 и мушка 7 служат для грубой наводки на предмет. Отсчет углов наклона производят по вертикальному кругу 9, соединенному жестко с горизонтальной трубой теодолита. По краю вертикального круга нанесена шкала с ценой деления, равной 1°, и оцифровкой через 10°. На горизонтальной трубе укреплена шестерня, которая поворачивается вокруг трубы с трением.

Для установки теодолита в горизонтальное положение служит круглый уровень 3, укрепленный на алидаде прибора.

1.16. Ориентирование прибора по магнитному меридиану производят с помощью съемной ориентир-буссоли 8. Буссоль представляет собой продолговатую коробку, укрепленную на крышке трубы. Торцовая стенка коробки сделана из прозрачного целлулоида; на ней нанесен вертикальный штрих, с которым должен совмещаться северный конец стрелки буссоли. Стрелка в нерабочем положении закреплена винтом арретира.

При ориентировании теодолита буссоль надевают на объектив трубы так, чтобы индекс на крышке совпал с индексом на кольце объектива. При этом ось буссоли должна быть перпендикулярна к оси вертикального круга теодолита, а на вертикальном круге должен быть отсчет 90°.

1.17. Окуляр (рис. 4) состоит из двух основных частей: окулярной трубы 1 и сложной лупы 4, которую вращением кремальеры 5 можно перемещать вдоль оси окулярной трубы. Внутри окулярной трубы 1 на стеклянную пластинку нанесен крест двух взаимно перпендикулярных нитей 6 с разрывом посередине. Пластинка установлена в фокальной плоскости объектива. Таким образом, крест нитей всегда отчетливо виден одновременно с изображением удаленных предметов. Кольцо 3 со штифтами служит для установки осветительного патрона. Для получения резкого изображения окулярную трубу можно перемещать вдоль оси окулярного колена зрительной трубы 8 с помощью кремальеры 2.

Рис. 4. Схема окуляра теодолита ШТ

1 — окулярная трубка, 2 — кремальера окулярной трубы, 3, 7 — кольцо для установки осветительного патрона, 4 — лупа, 5 — кремальера лупы, 6 — крест нитей, 8 — зрительная труба

1.18. Труба теодолита имеет постоянную фокусировку на бесконечность. Регулировку по фокусу объектива производят перемещением оправы в головке трубы, после чего оправу закрепляют стопорным винтом.

1.19. При наблюдениях за шаром вблизи солнца на окуляр надевают светофильтр (оранжевый или плотный зеленый).

1.20. При наблюдениях в темное время суток поле зрения трубы освещают через объектив при помощи лампочки 2,5 В, вставленной в патрон.

Схема освещения поля зрения трубы показана на рис. 5. На объективную часть трубы надевают насадку в форме цилиндра, с одной стороны которой расположен патрон с лампой 1, с другой стороны — металлический стержень 2 со скошенным концом. Свет от лампы попадает на скошенную поверхность и от нее отражается на крест нитей. Поворотом стержня можно регулировать степень освещенности креста нитей. Освещение индексов вертикального и горизонтального кругов производят с помощью переносной электрической лампочки, питаемой аккумулятором, от которого получает питание и лампочка, освещающая крест нитей. Общий вид теодолита ШТ, подготовленного к наблюдениям в темное время суток, приведен на рис. 6.

Рис. 5. Схема освещения поля зрения теодолита ШТ

1 — патрон с лампой, 2 — металлический стержень со скошенным концом

Рис. 6. Теодолит ШТ, подготовленный к наблюдениям в темное время суток

1.21. Прилагаемая к теодолиту тренога служит для установки его в экспедиционных условиях, а также на станциях, где нет постоянного столба для установки теодолита. Ножки треноги имеют металлические наконечники для вдавливания в грунт. Треногу устанавливают так, чтобы она соответствовала росту наблюдателя.

1.22. Перед укладкой теодолита в ящик надо открепить зажимной винт треножника, вдвинуть теодолит на место и снова закрепить винт, предварительно сняв буссоль, вставив ее в гнездо на правой стенке ящика и закрепив двумя задвижками. Винт арретира при этом должен быть повернут к задней стенке ящика.

Теодолит АШТ

1.23. Основные характеристики теодолита АШТ следующие: увеличение зрительной трубы 20x, угол поля зрения 2,2°, увеличение искателя 4x, угол поля зрения искателя 11,5°, увеличение отсчетной системы 12x, цена деления шкал горизонтального и вертикального кругов 0,1°, точность отсчета 0,01°, масса теодолита в футляре с принадлежностями 8,2 кг, масса теодолита с приставкой 3 кг, габариты амортизационного ящика 315 x 315 x 515 мм.

1.24. Теодолит АШТ является монокулярным оптическим прибором с двумя металлическими кругами, визиром и коленчатой зрительной трубой.

Теодолит состоит из корпуса, объективной части, визира и стойки. Общий вид теодолита представлен на рис. 7 и 8.

Рис. 7. Общий вид теодолита АШТ 1, 9 — наводящие винты, 2, 11 — заглушки, 3 — рукоятка светофильтра, 4 — винты, 5 — корпус, 6 — объектив в оправе, 7 — объектив визира, 8 — рукоятка визира, 10 — окуляр, 12 — подставка, 13 — зажимной винт, 14 — подъемные винты	Рис. 8. Теодолит АШТ с установочным основанием 1 — целик, 2 — уровень, 3 — буссоль, 4 — крышка, 5 — прижимы, 6 — плата, 7 — стойка с пружиной, 8 — основание

1.25. Корпус теодолита 5 (рис. 7) литой, к нему прикреплены все основные узлы и детали. Снизу прикреплена коническая вертикальная ось, опирающаяся на коническую баксу. На баксе закреплен винтами горизонтальный круг и фрикцион с наводящим устройством. При помощи этого устройства корпус можно вращать относительно горизонтального круга вручную при грубой наводке или с помощью червяка при точной наводке.

Для предохранения прибора от пыли и влаги снизу к корпусу прикреплено дно, на котором закреплен червяк, и электрические контакты. В средней части корпуса во втулках вращается полая горизонтальная ось, составляющая одно целое со зрительной трубой. Вращение трубы производят, так же как и вращение прибора, вокруг вертикальной оси.

В верхней части корпуса находится цилиндрический уровень 2 (рис. 8) и буссоль 3. Передняя стенка буссоли у южного конца магнитной стрелки изготовлена из прозрачной пластмассы. На ней имеется индекс — штрих, против которого при ориентировании теодолита устанавливают южный конец магнитной стрелки. Для закрепления стрелки в нерабочем положении служит винт арретира.

1.26. Объективная часть теодолита закреплена на горизонтальной оси тремя стопорами. Она состоит из корпуса, объектива в оправе 6 (рис. 7) и прямоугольной призмы. Для грубого наведения на шар-пилот на корпусе укреплен целик 1 (рис. 8).

1.27. Визир имеет большой угол поля зрения и предназначен для облегчения наводки теодолита на шар-пилот в первые минуты наблюдения, когда он перемещается с большими угловыми скоростями. Он состоит из корпуса, объектива в эксцентрической оправе 7 (рис. 7) и выключающейся прямоугольной призмы и прикреплен к вертикальному кругу. Включение призмы осуществляют поворотом рукоятки визира 8, обозначенной буквой «В». В корпус визира встроен механизм смены светофильтров. Включение того или иного светофильтра производят рукояткой 3, обозначенной буквой «С».

1.28. Стойка винтами и штифтами укреплена на передней крышке корпуса. Внутри корпуса стойки укреплены сетка, отсчетная система и лампочки для подсветки лимбов и сетки. К корпусу стойки винтами прикреплен окуляр 10 (рис. 7). Он состоит из втулки, оправы окуляра с закрепленными в ней линзами, диоптрийного кольца и резинового наглазника.

1.29. В теодолите имеются три оптические системы (рис. 9): зрительная, система визира и отсчетная. Изображение, передаваемое каждой системой на плоскость сетки, рассматривают через один общий окуляр.

Рис. 9. Оптическая схема

1 — объектив зрительной трубы, 2, 6, 8, 11 — призмы, 3 — объектив визира, 4 — сетка, 5 — окуляр, 7 — объектив отсчетной системы, 9 — защитное стекло, 10 — светофильтр

1.30. Зрительная система предназначена для наблюдения за летящим шаром-пилотом. Она состоит (рис. 9) из объектива 1, прямоугольной отражательной призмы 2, светофильтра 10, сетки 4 и окуляра 5. В нижней части сетки находится диафрагма, ограничивающая поле зрения отсчетной системы. На ту часть сетки, в которой расположено перекрестие, передается изображение шара-пилота, одновременно на нижнюю часть, ограниченную диафрагмой, передается изображение участков вертикального и горизонтального кругов.

1.31. Система визира состоит из объектива 3, откидной прямоугольной призмы 11, светофильтра 10, сетки 4 и окуляра 5. Систему визира можно включать и выключать перемещением призмы 7.

1.32. Отсчетная система предназначена для снятия отсчетов с вертикального и горизонтального кругов при наблюдении за шаром-пилотом. Она состоит из защитного стекла 9, прямоугольной призмы 8, объектива отсчетной системы 7, призмы 6, сетки 4 и окуляра 5. Защитное стекло 9 является окном для подсветки металлических лимбов, а также предохраняет их от влаги, пыли и грязи.

Объектив 7 через защитное стекло и призмы передает изображение участков вертикального и горизонтального кругов на сетку.

В нижнее окно диафрагмы, обозначенное буквой «В», передается изображение участка шкалы вертикального круга, а в верхнее, обозначенное буквой «Г» — изображение шкалы горизонтального круга (рис. 10 а, б). Круги штрихами разделены на 3600 равных частей. Цена каждого деления 0,1°.

Рис. 10. Поле зрения отсчетного микроскопа и зрительной трубы (а) и только отсчетного микроскопа (б)

Вертикальный и горизонтальный круги соприкасаются, и те участки, с которых снимают отсчет, лежат в одной плоскости.

Отсчет производят по индексу, нанесенному на сетку, с точностью 0,1°.

1.33 Для работы в темное время суток теодолит имеет электроосвещение.

В теодолите освещаются горизонтальный и вертикальный круги и сетка. Монтаж электрической схемы выполнен по однопроводной системе (рис. 11). Источником электрического питания служит аккумулятор или любой другой источник постоянного тока напряжением 2,5 В.

Рис. 11. Электрическая схема теодолита и подставки

Л1 и Л2 — лампы, СК1 и СК2 — скользящие контакты, ШР — штепсельный разъем

Напряжение от источника тока через тройник подается на контакты токоприемного гнезда, далее по проводу и корпусу подставки на токосъемные кольца, пружинные контакты и контакты электролампочек. Буссоль, уровень и механический целик освещаются ручником.

1.34. Теодолит закрепляют в корпусе подставки 12 (рис. 7), которая имеет три подъемных винта 14.

1.35. При транспортировке и хранении теодолита для предохранения его от влаги, пыли и механических повреждений используют футляр (рис. 12), который представляет собой цельнометаллический колпак 1, снабженный двумя замками 2, с помощью которых колпак прикрепляют к основанию 3. Теодолит закрепляют прижимами 5 к плате 6 (рис. 8). В свою очередь плату крепят к основанию винтами.

Рис. 12. Футляр теодолита

1 — колпак, 2 — замок, 3 — основание

При работе с прибором без треноги плату отделяют и прибор с основанием шестью шурупами крепят к специальному столбу. В этом случае прибор крепят к основанию становым винтом.

Инструмент и принадлежности укладывают в колпак, в специальные гнезда.

Шаропилотный электрический вращающийся фонарик

1.36. Для наблюдений в темное время суток применяется электрический вращающийся фонарик, который подвешивается к аппендиксу шара-пилота при помощи суровой нитки или шпагата длиной 1,5 — 2 м.

1.37. Электрический вращающийся фонарик (рис. 13) в готовом виде представляет собой лист белой плотной бумаги 4, вырезанной по определенной форме. Нижняя часть листа загнута и закреплена в виде двух лопастей 6, 9, а верхняя согнута и образует козырек 2. Под козырьком прикреплена электрическая лампочка 7 марки МН-14 6,3 В x 0,28 А, которая питается от батарейки (12ПМХС-0,5 ч), или лампочка МН-4 2,5 В x 0,33 А с батареей 6ПМХС-0,5 ч. Козырек и плоскость белого листа способствуют отражению света, падающего от электрической лампочки, в одну сторону. При подъеме шара фонарик под действием воздушного потока на его лопасти начинает вращаться, что вызывает мигание света. По миганию можно легко отличить фонарик от звезд.

Рис. 13. Электрический вращающийся фонарик

1 — шпагат для подвески, 2 — козырек, 3 — электрическая лампочка МН-14 6,3 В x 0,28 А, 4 — лист белой бумаги, 5, 8 — стропы, 6, 9 — лопасти, 7 — батарейка 12ПМХС-0,5 ч

Учитывая, что фонарик имеет относительно большую массу (до 100 г), при запуске шара-пилота с электрическим вращающимся фонариком необходимо использовать оболочку № 30.

Для подготовки электрического вращающегося фонарика к выпуску необходимо проделать следующие операции.

а) Взять лист фонарика. Концы строп лопастей вставить в соответствующие прорези с противоположных сторон листа (навстречу друг другу) и закрепить их, согнув конец каждой стропы (рис. 13); подготовить козырек, для чего лист в самой узкой его части согнуть на 180° по линии сгиба, а затем отогнуть на 90° в противоположном направлении по другой линии сгиба.

б) Подготовить батарейку 12ПМХС-0,5 ч. Для этого надо открыть крышку футляра, вынуть из него батарейку, расправить провода и очистить их концы от изоляции; взять батарею за провода и погрузить ее в воду с температурой не ниже 15 °C, при этом слой воды над батареей должен быть не менее 2 — 3 мм; выдержать батарею в воде в течение 4 — 5 мин, после чего вынуть ее из воды и слегка встряхнуть, чтобы убрать излишек воды; уложить провода вдоль торцов батареи, вставить батарею в футляр и закрыть футляр крышкой, провода протянуть через отверстия в крышке.

в) Прикрепить подготовленную батарейку к верхней части листа с той стороны, где нет козырька, с помощью тонкого шпагата (или суровой нитки), продевая его через отверстия листа.

г) Подготовить электрическую лампочку МН-14 6,3 В x 0,28 А. Для этого надо припаять два провода к контактным частям лампочки, очистить концы проводов от изоляции и соединить их прочно с проводами батарейки; лампочку, просунув через прорези листа, светящейся частью укрепить под козырьком.

д) Подвесить фонарик на шпагате толщиной не более 1 мм (или суровой нитке), длиной 2 м; для этого на шпагате над центром крышки батарейки, укрепленной на листе, надо сделать узел, продеть шпагат (нитку) через два смежных отверстия в фонарике и свободным концом привязать к аппендиксу шара.

е) Через 5 — 7 мин после присоединения лампочки к батарейке, когда свет лампочки станет достаточно ярким, фонарик готов к выпуску.

Планшет А-30

1.38. Планшет аэрологический А-30 (рис. 14) предназначен для графического определения скорости и направления ветра в слоях атмосферы по результатам шаропилотных наблюдений.

Рис. 14. Планшет аэрологический А-30

1 — металлическое основание, 2 — подвижной прозрачный диск, 3 — подвижной прозрачный радиус-линейка, 4 — цапфа, соединяющая основание планшета с радиусом-линейкой и диском

1.39 Планшет состоит из следующих основных частей:

• круглого металлического основания 1, на одной из плоскостей которого отпечатана номограмма Молчанова;
• подвижного радиуса 3, выполненного в виде прозрачной линейки, которую можно свободно перемещать по плоскости основания планшета и вращать относительно центра номограммы;
• подвижного прозрачного диска 2, снабженного по его внешней окружности градусными делениями, укрепленного поверх подвижного радиуса-линейки на основании планшета и вращающегося вокруг центра номограммы;
• цапфы 4, при помощи которой осуществляется взаимное соединение основания планшета с подвижным радиусом-линейкой и диском;
• чехла для хранения и переноски планшета.

Правая половина круга номограммы, центр которого принимается за местонахождение аэрологического теодолита, имеет шкалу с делениями от 0 до 90°, соответствующую шкале вертикального лимба аэрологического теодолита. Для достижения большей точности графических вычислений деления этой шкалы удвоены относительно углового масштаба, и цена каждого деления полуокружности равна 0,5°. Оцифровка шкалы произведена через 5°.

В правой части круга в определенном расчетном масштабе нанесены кривые горизонтальных удалений проекций шара-пилота от центра круга номограммы.

Кривые построены по данным, полученным по уравнению

D = H \cdot ctg\delta,

где D — горизонтальное удаление шара, H — высота шара, \delta — вертикальный угол, отсчитанный от горизонта. Цифры на кривых означают высоты в сотнях метров. До высоты 2000 м кривые проведены для каждых 100 м, с 2000 до 6000 м — через каждые 200 м и с 6000 до 9000 м — через каждые 500 м высоты (на рис. 14 промежуточные кривые опущены). Точки первой кривой соответствуют горизонтальным удалениям проекции шара-пилота от центра номограммы, вычисленным по различным значениям вертикальных углов для высоты 100 м, точки второй кривой — для высоты 200 м и так далее.

На остальной части круга номограммы нанесена прямоугольная сетка. Сторона каждого малого квадрата этой сетки равна 2 мм, что соответствует 60 м на местности. Сетка служит для определения значений скорости ветра путем совмещения измеряемого вектора горизонтальной проекции пути шара-пилота, нанесенного тушью на подвижный прозрачный диск планшета, с какой-либо прямой линией этой сетки. По количеству квадратиков сетки, уместившихся на длине измеряемого вектора, определяется скорость ветра в метрах за наблюдаемый отрезок времени.

1.40. Подвижный радиус-линейка служит для построения проекций шара по значениям вертикальных и горизонтальных углов, измеренных с помощью аэрологического теодолита при шаропилотных наблюдениях. Во время работы необходимо пользоваться только рабочей гранью линейки, проходящей через центр круга номограммы.

1.41. На подвижном диске нанесена окружность, разделенная аналогично горизонтальному лимбу аэрологического теодолита на 360 градусных делений с оцифровкой углов через 10°.

Плоскость диска предназначена для графических построений горизонтальных проекций пути шара-пилота.

1.42. Определение скорости и направления ветра в слоях атмосферы при помощи планшета основано на графическом построении горизонтальных проекций пути свободнолетящего шара-пилота за время, в течение которого шар-пилот, поднимаясь в вертикальном направлении, отклоняется от вертикали под влиянием ветра, господствующего в каждом из слоев атмосферы, пересекаемых шаром-пилотом.

Горизонтальные проекции пути шара-пилота наносят на подвижный прозрачный диск планшета, сквозь который просматриваются кривые номограммы.

1.43. Следует иметь в виду, что материал, из которого изготовлены подвижные радиус-линейка и диск, легко воспламеняется, вследствие чего недопустимо курение при работе с планшетом, а также хранение планшета вблизи отопительных устройств.

Хранить планшет необходимо в чехле в горизонтальном положении и в месте, не только удаленном от отопительных устройств, но и недоступном для воздействия на него прямых солнечных лучей, во избежание деформации радиуса-линейки и диска.

1.44. При работе с планшетом не допускается применение химических чернил или химического карандаша для нанесения точек на подвижный диск. Необходимо применять легко смываемые чернила или тушь.

1.45. При загрязнении планшета, радиуса-линейки и диска их очистку следует производить путем обтирания влажным ватным тампоном или мягкой тряпкой с последующей протиркой насухо.

1.46. Планшет А-30 для обеспечения необходимой точности определения скорости и направления ветра должен удовлетворять следующим техническим требованиям.

а) Эксцентричность окружности со шкалой углов в градусах на подвижном диске относительно окружности со шкалой углов в градусах на неподвижном круге не должна превышать 1 мм. Проверяют при поступлении планшета с завода измерением расстояния между этими окружностями в местах наибольших просветов с двух диаметрально противоположных сторон. Отсчеты берут на середине между линиями. Сумма этих двух отсчетов не должна превышать 2 мм.

б) Несовпадение делений шкалы углов в градусах на подвижном диске с делениями шкалы углов в градусах на неподвижном круге при совмещении сначала их нулевых делений, а затем деления 180° шкалы подвижного диска с нулевым делением шкалы неподвижного круга должно быть в пределах +/- 0,3°. Проверяют при поступлении планшета с завода визуально по несовпадению оцифрованных делений шкалы углов на подвижном диске и соответствующих делений шкалы углов на неподвижном круге.

в) Диаметральный люфт в соединении подвижного диска с цапфой должен быть не более 0,2 мм. Проверяют перед началом обработки ветрового наблюдения следующим образом. Нажав слегка с правой или левой стороны на подвижный диск по направлению к центру, ставят точку на плоскости диска против одной из вертикальных линий сетки номограммы. Затем, не делая кругового смещения диска, повторяют эту операцию с диаметрально противоположной стороны и по расстоянию между точками определяют размер люфта.

г) Несовпадение плоскости рабочей грани подвижного радиуса-линейки с центром неподвижного круга не должно превышать 0,25 мм. Проверяют путем ее совмещения с одним из четырех радиусов на неподвижном круге. Их несовпадение при параллельном расположении определяется измерением расстояния между ними. Проверка соответствия планшета указанному требованию должна производиться не реже одного раза в неделю.

Прочие принадлежности, необходимые для проведения шаропилотных наблюдений

1.47. Для измерения длины окружности шара применяется мягкая лента, разделенная на сантиметры (мерная лента).

1.48. Грузоподъемность определяется специальным разновесом, который входит в состав шаропилотного комплекта ШК-50 (рис. 15).

Рис. 15. Шаропилотный комплект ШК-50

а — общий вид, б — резиновый шланг с разновесами

В него входят: резиновый шланг длиной 1 м с накидной гайкой с одной стороны и наконечником с другой, переходный штуцер с ниппелем массой 24 г, который служит для регулировки наполнения шара; S-образный крючок массой 10 г, мерная лента и следующий набор разновесов (шайбовых гирек):

1.49. Для организации выпусков шаров-пилотов со стандартными вертикальными скоростями на станции должны быть также весы до 200 г для взвешивания оболочек и шаропилотных фонариков. Подробный перечень оборудования и материалов, необходимых при шаропилотных наблюдениях, приводится в приложениях 1 и 2.

ГЛАВА 2

УСТАНОВКА И ПОВЕРКА ТЕОДОЛИТА

Уход за теодолитом

При пользовании теодолитом нужно соблюдать следующие правила:

2.1. Перевозку, переноску и хранение теодолита должны производить только в ящике (рис. 16). Объективную часть трубы при укладке теодолита в ящик нужно помещать в специальное углубление в задней стенке ящика.

Рис. 16. Аэрологический теодолит ШТ с принадлежностями в ящике

2.2. Закрывая крышку ящика, не следует применять силу. Если крышка свободно не закрывается, то теодолит уложен неправильно и надо найти и устранить причину.

2.3. Нельзя оставлять теодолит на штативе, не укрепив его становым винтом. Не следует также переносить теодолит вместе со штативом. После окончания наблюдений теодолит нужно снять со штатива и убрать в ящик.

При наличии в стационарных условиях специального деревянного столба для установки теодолита (см. п. 1.5) в условиях, обеспечивающих его сохранность, теодолит можно оставлять укрепленным на столбе и между сроками наблюдений. В этом случае теодолит должен быть укрыт футляром, надежно предохраняющим его от воздействия осадков и пыли.

2.4. Если теодолит попадает под дождь, необходимо по окончании работы тщательно протереть его чистой сухой тряпкой, объектив осторожно протереть замшей или чистой ваткой.

2.5. В процессе работы с теодолитом как при установке и укладке, так и при наблюдениях и чистке его не разрешается прикасаться руками к стеклам оптической системы.

2.6. Удаление пыли со стекол необходимо производить сухой кисточкой, которую нужно хранить в специальном окошечке — гнезде футляра — или завернутой в бумагу и при загрязнении промывать в бензине или тщательно прополаскивать в чистой воде.

Совершенно недопустимо протирать стекла пальцем.

2.7 Теодолит нужно хранить в сухом помещении.

Установка теодолита на штативе и столбе

2.8. Установку и закрепление теодолита в полевых условиях на штативе, а в стационарных на столбе нужно производить в следующем порядке:

а) освободив зажимные замки, установить штатив так, чтобы его верхняя часть была на глаз горизонтальна, вдавить ножки штатива в грунт и закрепить замки;

б) вынуть теодолит из ящика;

в) взять теодолит за основание, поставить его на штатив (или столб) и немедленно прикрепить становым винтом;

г) снять крышку с объектива и убрать на время работы в ящик, ящик закрыть.

Установка теодолита по уровню

2.9. Теодолит в рабочем положении должен устанавливаться так, чтобы его вертикальная ось совпадала с отвесом. Подобная установка теодолита называется нивелировкой и производится сначала на глаз, а затем установочными винтами теодолита при помощи уровня.

Уровень представляет собой стеклянную ампулу с выпуклой верхней частью, заключенную в металлическую оправу. Ампула заполняется легкоподвижной жидкостью (эфиром, спиртом) так, что в ней остается маленький пузырек воздуха. Встречаются два вида уровней: цилиндрические и круглые.

2.10. а) Теодолит ШТ имеет круглый уровень. Установку теодолита ШТ по уровню производят следующим образом. Взяв рукой трубу теодолита, поворачивают его верхнюю часть вокруг вертикальной оси так, чтобы уровень был на середине между двумя установочными винтами, и, вращая одновременно эти винты в разные стороны, т.е. одновременно поднимая один край алидады и опуская противоположный край, подводят пузырек уровня на линию, проходящую через центр уровня и третий винт. Затем третьим установочным винтом приводят пузырек в центр уровня. Если уровень установлен правильно, то при последующем вращении теодолита вокруг вертикальной оси пузырек уровня не должен смещаться за пределы внешней окружности, нанесенной на стекле уровня. Если при вращении теодолита вокруг вертикальной оси пузырек выходит за пределы внешней окружности, то уровень необходимо отрегулировать.

б) При регулировке круглого уровня, вращая верхнюю часть теодолита вокруг вертикальной оси, устанавливают его так, чтобы пузырек смещался как можно больше. После этого, немного отвинтив винтики, прикрепляющие уровень к корпусу теодолита, подкладывают под уровень листки фольги таким образом, чтобы пузырек занял положение точно посредине между центром уровня и наиболее отклоненным положением. Затем установочными винтами приводят пузырек в центр уровня и снова вращают верхнюю часть теодолита вокруг вертикальной оси. Если все же пузырек уровня будет выходить за пределы внешней окружности, то операцию регулировки повторяют.

Регулировку следует проверить, произведя заново установку теодолита по уровню, и если при этом будет обнаружено смещение пузырька, повторить операцию регулировки снова.

2.11. Теодолит АШТ имеет цилиндрический уровень. Установку теодолита АШТ по уровню производят следующим образом. Алидаду теодолита устанавливают так, чтобы уровень расположился параллельно направлению двух подъемных винтов подставки. Вращением этих винтов в противоположных направлениях выводят пузырек уровня на середину. Поворачивают алидаду на 90° и третьим подъемным винтом устанавливают пузырек уровня на середину. Затем поворачивают алидаду на 180°. Если пузырек отклонится от среднего положения, то одну половину отклонения исправляют подъемным винтом подставки, а другую — юстировочными винтами уровня. Если уровень установлен правильно, то при последующем вращении теодолита вокруг вертикальной оси пузырек уровня не будет смещаться. Точной установки достигают в несколько приемов.

Если при вращении теодолита вокруг вертикальной оси после регулировки, описанной выше, пузырек будет уходить из центра уровня вправо или влево на расстояние, составляющее две толщины штриха шкалы ампулы, то уровень следует отрегулировать.

Фокусировка окуляра и определение наличия параллакса

2.12. Перед началом наблюдений следует произвести фокусировку окуляра зрительной трубы теодолита. Фокусировку всегда должен производить человек, ведущий наблюдение. Фокусировка имеет целью получение одновременно резкого изображения наблюдаемого шара-пилота и креста нитей. Для фокусировки окуляра нужно направить зрительную трубу на хорошо видимый предмет, расположенный на расстоянии 200 — 250 м, и, вращая кремальеру окулярной трубки, добиться резкого изображения этого предмета и креста нитей.

Параллакс является следствием неправильной установки креста нитей относительно главной фокальной плоскости объектива. Определение параллакса производится следующим образом. Смотрят в окуляр на миру, смещают глаз вправо и влево, вверх и вниз. Если при этом точка, на которую сделана наводка, не сходит с центра креста нитей, то параллакса нет. В случае его наличия он не должен превышать 1 мм смещения изображения от центра креста нитей. Если значение параллакса превышает 1 мм, то теодолит неисправен, его надо отдать в ремонт.

Ориентировка теодолита

2.13. Ориентировку теодолита по странам света производят так, чтобы при направлении объектива трубы на север отсчет по горизонтальному кругу был равен 0°. Тогда при направлении объектива на восток отсчет будет равен 90°, на юг — 180° и на запад — 270°.

2.14. Ориентировку можно производить по магнитной стрелке или по мире. Ориентировка по мире проще и точнее, однако применима только для стационарной установки теодолита (на столбе). Мирой может служить какая-нибудь труба, шпиль, мачта или другой подобный предмет, азимут которого определен заранее. Предмет, служащий мирой, должен располагаться не ближе чем в 250 м от пункта наблюдений.

Для ориентировки переносных теодолитов, устанавливаемых на штативе, пользуются магнитной стрелкой.

2.15 Для ориентировки теодолита ШТ по магнитной стрелке нужно:

а) вращая трубу вокруг горизонтальной оси, направить объектив в зенит так, чтобы отсчет по вертикальному кругу был равен 90°;

б) вращая трубу вокруг вертикальной оси, подвести индекс, по которому будут отсчитываться горизонтальные углы, к делению горизонтального круга, равному при восточном склонении значению склонения, при западном — 360° минус склонение;

в) надеть на объектив крышку, в коробке которой имеется магнитная стрелка. При этом необходимо следить за тем, чтобы совпали метки, нанесенные белой краской на трубе и на крышке объектива, затем освободить магнитную стрелку. Коробка с магнитной стрелкой должна лежать перпендикулярно горизонтальной оси вращения трубы так, как показано на рис. 3;

г) поворотом влево стопорного винта освободить горизонтальный круг;

д) взяв трубу теодолита, поворачивать его верхнюю часть вокруг вертикальной оси до тех пор, пока конец магнитной стрелки не совпадет с красной меткой на стенке коробки;

е) закрепить стопорный винт.

2.16 Для ориентировки теодолита АШТ по магнитной стрелке следует:

а) вращением алидады установить на горизонтальном круге при восточном склонении относительно магнитного меридиана значение, равное склонению, при западном склонении — значение, равное 360° минус склонение;

б) опустить арретир буссоли, ослабить зажимной винт подставки и вращать прибор в подставке до тех пор, пока конец стрелки буссоли не совместится с индексом;

в) закрепить теодолит в подставке и проверить установку буссоли и отсчет по кругу;

г) закрепить стрелку буссоли, вращая винт арретира до упора.

2.17. Ориентировку шаропилотного теодолита при стационарной установке производят по мире.

Азимут миры можно определить по теодолиту с помощью магнитной стрелки (с учетом магнитного склонения) или по Полярной звезде.

В первом случае теодолит ориентируют по магнитной стрелке с полным соблюдением описанных выше правил. Затем трубу теодолита наводят на миру так, чтобы изображение выбранной миры совпадало с крестом нитей, и по горизонтальному кругу отсчитывают азимут миры. Во избежание случайных ошибок установку и ориентировку теодолита производят три раза и за азимут миры принимают среднее из полученных трех отсчетов.

2.18 Определение азимута миры по Полярной звезде

Полярная звезда расположена почти над Северным полюсом и совершает за сутки один оборот вокруг полюса, поэтому два раза в сутки направление на Полярную звезду совпадает с направлением на север. Наибольшее отклонение направления на Полярную звезду от направления на север составляет около 1°. Следовательно, наибольшая ошибка определения направления на север по Полярной звезде при одном наблюдении не может быть больше 1°. Если за ночь провести несколько наблюдений и взять среднее из всех наблюдений, можно увеличить точность определения азимута миры по Полярной звезде.

Полярную звезду легче всего найти по созвездию Большая Медведица, имеющему вид ковша (рис. 17). В средних широтах Большую Медведицу можно видеть в любое время года. Для того, чтобы найти Полярную звезду, нужно мысленно провести прямую, соединяющую две крайние звезды «ковша» (отмеченные на рисунке цифрами 1 и 2), и на этой прямой от звезды 2 пять раз отложить расстояние между звездами 1 и 2. Полярная звезда на рис. 17 обозначена буквой \alpha .

Рис. 17. Положение созвездия Большой Медведицы и Полярной звезды по отношению к горизонту в северной части неба в различные времена года около 22 ч в средних широтах СССР (для нахождения азимута миры по Полярной звезде)

Способ определения азимута миры заключается в следующем:

• подводят индекс, по которому будут производить отсчет азимута, к 0° горизонтального круга и освобождают стопорный винт;
• наводят трубу теодолита на Полярную звезду так, чтобы изображение звезды находилось на пересечении креста нитей, и закрепляют стопорный винт; теодолит при этом будет направлен с некоторой погрешностью на север;
• наводят крест нитей на миру; отсчет по горизонтальному кругу при наведении на миру соответствует азимуту миры.

Поскольку азимут миры по Полярной звезде определяют ночью, мира должна иметь достаточно заметный световой ориентир (красный фонарь над башней или трубой и т.п.).

2.19. Азимут выбранной миры заносят в «Книжку для записи шаропилотных наблюдений» КАЭ-1, в соответствующую графу на первой странице (приложение 3) и в паспорт станции.

2.20. Ориентировку теодолита по мире производят следующим образом. Вращая трубу вокруг вертикальной оси, нужно подвести индекс, по которому будут производить отсчеты горизонтальных углов, к делению, равному азимуту миры. Освободив стопорный винт и наведя трубу точно на миру, вновь закрепляют его. После этого следует проверить, не сместился ли индекс алидады с деления, на котором он был установлен.

Поверка теодолита

2.21. Теодолит должен регулярно поверяться 1, 10 и 20 числа каждого месяца и, кроме того, после каждой случайной аварии, которая может отразиться на исправности инструмента.

В процессе поверки выясняется поправка на смещение вертикального круга, угол коллимации, исправность уровня и чувствительность магнитной стрелки.

2.22. Приступая к поверке, следует прежде всего установить теодолит по уровню и отфокусировать окуляр.

2.23. Выявление смещения нуля вертикального круга и определение угла коллимации производят одновременно. Для этого трубу теодолита наводят на какой-либо неподвижный ориентир с малыми угловыми размерами (шпиль, труба), находящийся на расстоянии не менее 250 м (если имеется мира, то на миру), и производят отсчет по горизонтальному и вертикальному кругам с точностью до 0,1° (теодолит в положении «наводка» показан на рис. 18). После этого поворачивают трубу теодолита на 180° вокруг горизонтальной оси, а затем на 180° вокруг вертикальной оси. Теодолит в таком положении (перекидка) изображен на рис. 18. В положении перекидки теодолит наводят на тот же ориентир и делают отсчеты углов. Отсчеты углов при наводке и перекидке записывают в книжку для записи наблюдений над шарами-пилотами в соответствующие графы на первой странице.

Рис. 18. Аэрологический теодолит в положении «наводка» (а) и «перекидка» (б) при проверке

2.24. Чтобы получить поправку на смещение нуля вертикального круга, нужно сложить отсчеты по вертикальному кругу при наводке и перекидке. При правильной установке круга сумма отсчетов должна быть равна 180°. В противном случае следует найти разность между суммой отсчетов и 180° и разделить пополам. Это и будет поправка на смещение нуля шкалы вертикального круга. Если сумма меньше 180°, поправку надо прибавлять ко всем отсчетам по вертикальному кругу, если сумма больше 180°, то из всех отсчетов по вертикальному кругу поправку надо вычитать. Поправка 0,2° или меньшая при обработке во внимание не принимается.

2.25. Для определения угла коллимации нужно из отсчета по горизонтальному кругу при перекидке вычесть отсчет по горизонтальному кругу при наводке. (Если отсчет по горизонтальному кругу при наводке больше, чем при перекидке, к отсчету при перекидке прибавляют 360°.) Угол коллимации равен половине избытка или недостатка между 180° и вычисленной разностью отсчетов.

Поправку на коллимацию на станциях не учитывают. Теодолит считается годным, если угол коллимации не превосходит 0,2°, в противном случае требуется замена или ремонт теодолита.

При делении нечетного числа градусов пополам результат округляется до четного.

Значения поправок к вертикальному кругу и углу коллимации между соседними и любыми сроками поверки для одного теодолита не должны превышать 0,1°. В случае превышения указанных допусков теодолит необходимо сдать в ремонт.

Пример. Отсчеты по теодолиту составляют: при первом наведении (наводка) по вертикальному кругу 1,8°, по горизонтальному 15,6°; при втором наведении (перекидка) по вертикальному 178,4°, по горизонтальному 196,0°.

Вычислим поправку на смещение нуля вертикального круга. Для этого сложим отсчеты вертикальных углов при наводке и перекидке, т.е.

1,8 + 178,4 = 180,2°.

Тогда поправка равна

\Delta = \frac{180,0 - 180,2}{2} = - 0,1^{\circ}.

Вычислим угол коллимации. Для этого найдем разность отсчетов горизонтальных углов при наводке и перекидке, т.е.

196,0 — 15,6 = 180,4°.

Тогда угол коллимации равен

K = \frac{180,4 - 180,0}{2} = 0,2^{\circ}.

В данном примере годность теодолита для наблюдений не вызывает сомнений.

2.26. Регулировка хода подъемных винтов теодолита ШТ. Тугой ход подъемных винтов теодолита устраняют регулировкой зажимных винтов, а также чисткой и смазкой винтов и втулок.

С этой целью у теодолита ШТ немного вывинчивают верхние втулки подъемных винтов и вставляют в поверочные отверстия втулок шпильки (см. рис. 3).

2.27. Поверку чувствительности магнитной стрелки теодолита производят после каждой его перевозки. Установив для этого теодолит по уровню и по магнитной стрелке и проверив, полностью ли освобожден арретир стрелки, подносят к концу стрелки сбоку какой-либо железный или стальной предмет (отвертку, гвоздь и т.п.) и тот час же убирают его. Исправная, хорошо намагниченная стрелка, немного покачавшись из стороны в сторону, быстро останавливается и затем возвращается в прежнее положение. Если стрелка качается долго, то это указывает на ее слабую намагниченность. Если же она останавливается быстро, но в прежнее положение не возвращается, а при повторном воздействии на нее железом останавливается в разных местах, то это означает, что износился или сломался шпиль стрелки или ее подпятник. Причиной последнего явления может быть также и наклон стрелки, при котором ее конец задевает за дно или крышку буссольной коробки. В наклоне стрелки легко убедиться на глаз.

Уравновешенная магнитная стрелка не должна касаться винта арретира и ее концы не должны быть выше или ниже рисок индексов более чем на 1 мм; если стрелка не уравновешена, то надо сдать ориентир-буссоль в ремонт для балансирования.

Необходимо не менее трех раз подряд проверить однообразие показаний магнитной стрелки, для чего после каждого успокоения стрелки следует вращением механизма горизонтальной наводки совместить ее конец с риской на индексе и снять отсчет по горизонтальному лимбу. Разность полученных отсчетов не должна превышать +/- 0,5°. Если это условие не выполняется, буссоль необходимо сдать в ремонт.

Потеря чувствительности магнитной стрелки может возникнуть вследствие того, что при перевозке теодолита стрелка не была закреплена.

При потере магнитной стрелкой чувствительности буссоль теодолита подлежит ремонту.

2.28. Регулировку фрикциона у теодолита ШТ производят в том случае, если алидада или зрительная труба очень туго вращается вручную, а также тогда, когда при вращении микрометренных винтов труба или алидада не перемещается. Для выяснения правильности действия фрикциона следует вращать микрометренный винт алидады, а затем трубы, внимательно наблюдая, плавно ли перемещается при этом индекс относительно круга и не встречаются ли местами «мертвые точки». Такое вращение алидады и трубы микрометренными винтами необходимо произвести на полный круг сначала в одном направлении, потом в обратном. Если алидада или труба слишком туго вращаются от руки, нужно несколько ослабить регулировочные винты фрикциона, в случае же проскальзывания фрикциона эти винты нужно подтянуть.

Фрикцион должен быть отрегулирован так, чтобы обеспечить, с одной стороны, свободное вращение алидады от руки, а с другой — плавное вращение ее микрометренными винтами без проскальзывания.

Для регулировки фрикциона алидады нужно вывинтить крышку, закрывающую снизу окно в горизонтальном лимбе, и повернуть алидаду относительно лимба так, чтобы в этом окне оказался регулировочный винт, который ослабляют или подтягивают с помощью шпильки.

Регулировку фрикциона трубы осуществляют через открытое окно в правой боковой поверхности кожуха, закрывающего фрикцион. Вращением микрометренного винта трубы против этого окна можно поставить головку одного из регулировочных винтов фрикциона. Вставив в шлиц этого винта отвертку, регулируют натяжение фрикциона.

2.29. Для регулировки фрикциона теодолита АШТ необходимо открыть крышки, ослабить стопорные винты и, укрепив шпильку в отверстии с противоположной стороны гайки, вращая рукой трубу или корпус теодолита в ту или другую сторону, отрегулировать трение фрикциона. После чего закрепить стопорный винт и закрыть отверстия крышками.

2.30. При поверке теодолита АШТ дополнительно проверяются параллельность визирных осей зрительной трубы и визира и параллакс отсчетной системы.

Для проверки параллельности визирных осей зрительной трубы и визира необходимо:

• навести на удаленную точку перекрестие сетки зрительной трубы и снять отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам теодолита (Г1, В1);
• включить оптический визир и, наблюдая через него, снова навести перекрестие на тот же предмет и снять отсчеты (Г2, В2).

Если разности отсчетов (В1 — В2) и (Г1 — Г2) или одна из них превышают +/- 0,05°, необходимо исправить непараллельность осей вращением эксцентриковой оправы объектива визира в ту или другую сторону, предварительно отвинтив и затем завинтив стопорные винты.

Для проверки параллакса отсчетной системы необходимо:

• вращением диоптрийного кольца окуляра установить резкую видимость шкалы сетки;
• смещать глаз вправо и влево, вверх и вниз; если при этом наблюдается перемещение изображений отсчетных кругов относительно индекса, необходимо ослабить винт и переместить оправу объектива отсчетного микроскопа вверх или вниз, после чего винт закрепить.

ГЛАВА 3

ПРОИЗВОДСТВО ШАРОПИЛОТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Порядок наполнения оболочек

3.1. Помещение, в котором производится наполнение шара-пилота, должно быть просторным и защищено от ветра.

При наполнении шаропилотных оболочек водородом из баллона или баллонного газогенератора следует проделать следующие операции:

а) тщательно вытряхнуть из оболочки тальк и взвесить оболочку с точностью до 1 г. Взвешивание оболочек рекомендуется производить заранее. Массу оболочки следует записывать чернильным карандашом на аппендиксе оболочки;

б) снять колпак с баллона, отвинтить заглушку, закрывающую отверстие вентиля, и присоединить к крану резиновый шланг;

в) поворотом маховичка вентиля открыть немного вентиль и пустить водород для удаления воздуха из шланга, надеть аппендикс оболочки на переходной штуцер ШК-50 или (при его отсутствии) на металлический наконечник резинового шланга и привязать бечевкой. Перед этим оболочку необходимо закатать со стороны, противоположной аппендиксу, для удаления из нее воздуха;

г) осторожно и понемногу открывая вентиль, усиливать выход газа, следя за тем, чтобы струя не порвала оболочки, особенно в начале наполнения шара. Вентиль следует открывать с таким расчетом, чтобы оболочка № 10 наполнилась до нормы примерно в течение 3 мин, оболочки № 20 и 30 — в течение 5 — 6 мин.

3.2 Во избежание самовозгорания водорода при наполнении оболочки необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

а) не открывать вентиль быстро, чтобы не произошло резкого выбрасывания водорода под большим давлением из баллона;

б) следить, чтобы оболочка не терлась о какие-либо предметы, и не расправлять оболочку шара-пилота рукой при наполнении;

в) снимать оболочку с наконечника не резким движением, а плавно;

г) не работать в шерстяных перчатках при наполнении оболочек.

В случае воспламенения водорода необходимо прежде всего закрыть вентиль.

В помещении, где производят наполнение шаров-пилотов, всегда должен быть огнетушитель.

3.3. Во время наполнения оболочек нужно проверять, нет ли в оболочке мелких отверстий (свищей), которые легко обнаруживаются по характерному шипению выходящего из них газа. В случае сомнений нужно закрыть вентиль и внимательно прислушаться. Обнаруженные отверстия следует завязать суровой ниткой. Выполнять эту операцию лучше вдвоем. Один из наполняющих захватывает двумя пальцами и слегка оттягивает оболочку в месте отверстия, а второй делает из нитки петлю вокруг оттянутой части и завязывает ее узлом. При завязывании отверстия в оболочке вентиль баллона должен быть закрыт.

При работе с комплектом ШК-50, для того, чтобы штуцер с разновесами случайно не улетел вместе с шаром, к ушку штуцера следует привязать длинный шпагат, другой конец которого нужно привязать к какому-нибудь неподвижному тяжелому предмету.

Наполнение оболочек для получения стандартной вертикальной скорости шара-пилота

3.4. Для получения стандартной вертикальной скорости шара-пилота используются оболочки только № 20 и 30.

Оболочку перед наполнением необходимо взвесить с точностью до 1 г.

Грузоподъемность оболочек № 20 и 30 для получения стандартной вертикальной скорости 200 и 240 м/мин определяется по приложениям 8а, 8б, 8в. В указанных приложениях для данной массы оболочки q при данном поправочном множителе \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} приводятся значения грузоподъемности A в граммах, при которых вертикальная скорость равна 200 или 240 м/мин.

Для тех значений q и \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} , которые не совпадают с табличными, нормы наполнения определяются интерполированием между ближайшими значениями этих величин, имеющимися в таблицах.

Пример. Масса оболочки № 20 q = 35 г, давление P = 1013 мбар, температура воздуха t = 3 °C.

Из приложения 7 находим, что \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} = 0,99 . Из приложения 8а находим, что для q = 35 г и \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} = 0,99 A = 189 г.

Наполняя данную оболочку до грузоподъемности A = 189 г, получим вертикальную скорость W = 200 м/мин.

3.5. Наполнение оболочки до заданной грузоподъемности осуществляют с помощью разновесов комплекта ШК-50 (см. рис. 15).

Перед наполнением оболочки на штуцер надевают разновесы, общая масса которых с учетом массы штуцера (24 г) должна быть равна необходимой грузоподъемности, и закрепляют их круглой гайкой, имеющейся на штуцере. Надевают аппендикс оболочки на горловину штуцера и завязывают шпагатом. Затем соединяют штуцер с наконечником, жестко скрепленным со шлангом, присоединенным к баллону, и открывают кран.

Наполнение производят до тех пор, пока шар не приподнимет штуцер с разновесами. После этого шар со штуцером снимают со шланга и окончательно уравновешивают шар, выпуская нажатием пальца на клапан штуцера лишний водород. Когда шар будет уравновешен, аппендикс прочно завязывают шпагатом выше штуцера. После этого штуцер вынимают из аппендикса.

3.6. При наполнении оболочек до стандартной вертикальной скорости W = 200 м/мин следует учесть массу фонарика и уменьшение вертикальной скорости на 6% из-за сопротивления фонарика.

3.7. Расчет грузоподъемности шара-пилота с электрическим вращающимся фонариком для наполнения оболочки № 30 до вертикальной скорости подъема W = 200 м/мин при ночных наблюдениях производят с помощью приложения 8б. Перед наполнением оболочки надо взвесить с точностью до 1 г отдельно оболочку и подготовленный к полету электрический фонарик (с лампочкой и замоченной батареей). Из приложения 7 определяют поправочный множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} по значению наземного давления и по температуре воздуха.

Из приложения 8б по массе оболочки и поправочному множителю \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} , помещенному в графе с правой стороны (для шаров с электрическими фонариками), находим значение табличной грузоподъемности A. Прибавляя к табличной грузоподъемности массу электрического вращающегося фонарика, получаем необходимую грузоподъемность шара-пилота, до которой следует наполнить оболочку.

Пример. Давление P = 990 мбар, температура t = -20 °C, масса оболочки q = 75 г, масса фонарика 100 г.

Из приложения 7 находим, что поправочный множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} равен 0,98. Из приложения 8б по значению поправочного множителя 0,98 в графе справа и по массе оболочки q = 75 г находим значение грузоподъемности; она равна 229 г. Прибавив к этому значению массу электрического вращающегося фонарика, равную 100 г, получим требуемую грузоподъемность (229 + 100 = 329 г), до которой надо наполнить оболочку, чтобы получить стандартную вертикальную скорость 200 м/мин.

3.8. При выборе размера оболочки и вертикальной скорости можно ориентировочно руководствоваться табл. 2.

Таблица 2

При безоблачном небе и при темном фоне облаков рекомендуется применять для выпуска оболочки белого цвета, при светлом фоне облачности — черного цвета.

Наполнение оболочек для получения нестандартной вертикальной скорости шара-пилота

3.9 Шары-пилоты с нестандартной вертикальной скоростью выпускаются в следующих случаях:

а) при отсутствии шаропилотного комплекта ШК-50 или поломке штуцера из этого комплекта;

б) при отсутствии оболочек № 20 или 30;

в) при сильном ветре и большой закрытости горизонта, когда приходится наполнять оболочку до придания шару-пилоту скорости более 200 м/мин.

При использовании оболочек № 10 (при низкой облачности) шары-пилоты выпускают всегда с нестандартной вертикальной скоростью.

3.10. Вертикальную скорость шара-пилота при наполнении его до нестандартной вертикальной скорости определяют либо по грузоподъемности A и массе оболочки q, либо по грузоподъемности и длине окружности C.

3.11. Грузоподъемность шара для оболочек № 20 и 30 определяют с помощью шаропилотного комплекта, как указано в п. 3.4.

Для определения грузоподъемности малых шаров (оболочка № 10) в шаропилотном комплекте ШК-50 имеется специальный S-образный крючок. Крючок прицепляют к веревке, которой завязывают аппендикс шара, и на него нанизывают столько разновесов-шайбочек, сколько необходимо для уравновешивания шара.

Масса S-образного крючка составляет 10 г.

3.12. Массу оболочки q определяют взвешиванием с точностью до 1 г. При отсутствии весов за массу оболочки можно принять значение, поставленное заводом на самой оболочке.

3.13. Измерение длины окружности производят с помощью мерной ленты с точностью до 1 см так, чтобы она плотно охватывала шар по дуге большого круга, т.е. делила бы шар на две равные части. Измерение длины окружности следует производить по двум взаимно перпендикулярным направлениям: в вертикальной плоскости, проходящей близ аппендикса шара, и в горизонтальной плоскости по дуге большого круга, и взять среднее значение из полученных результатов.

3.14. Нестандартные вертикальные скорости по грузоподъемности и массе оболочки определяют с помощью приложений 10а, 10б, 10в и 7 в следующем порядке:

а) из приложений 10а, 10б и 10в по массе оболочки q (в граммах) и грузоподъемности A (в граммах) определяют значение табличной (для плотности воздуха при температуре +20 °C и давлении 1013 мбар) вертикальной скорости шара Wт;

б) для исправления найденной по таблицам вертикальной скорости из приложения 7 определяют поправочный множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} на фактическую плотность воздуха;

в) фактическую вертикальную скорость Wф определяют умножением табличной вертикальной скорости Wт на поправочный множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} .

Пример. Грузоподъемность A = 27 г, масса оболочки q = 14 г, давление P = 1000,5 мбар, температура t = -8,4 °C. Требуется рассчитать вертикальную скорость шара-пилота.

Из приложения 10а по массе оболочки q = 14 г и свободной подъемной силе A = 27 г находим, что Wт = 124 м/мин (поскольку A = 27 г в таблице нет, Wт для A = 27 г находим как среднее арифметическое значений Wт для A = 26 г и Wт для A = 28 г).

Из приложения 7 по P = 1000,5 мбар и t = -8,4 °C находим поправочный множитель, \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} = 0,98 . Тогда Wф = 124 x 0,98 = 122 м/мин.

3.15. Для определения нестандартной вертикальной скорости шара-пилота с фонариком нужно предварительно вычесть из грузоподъемности оболочки без фонарика массу подготовленного к выпуску электрического вращающегося фонарика с лампочкой, с замоченной батареей и ниткой или шпагатом. Затем найденную согласно п. 3.14 а, б вертикальную скорость надо уменьшить на 6% (сопротивление фонарика движению).

Пример. Грузоподъемность шара A = 340 г, масса оболочки q = 75 г, температура t = 21 °C, масса электрического фонарика 100 г. Требуется рассчитать фактическую вертикальную скорость шара-пилота с фонариком для ночных наблюдений.

Вычисление рекомендуется производить в следующей последовательности.

Грузоподъемность шара с фонариком будет A = 340 — 100 = 240 г.

Из приложения 10в по A = 240 г и q = 75 г находим, что Wт = 220 м/мин.

Из приложения 7 по P = 954 мбар и t = 21 °C находим поправочный множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} = 1,01 .

Исправленная на фактическую плотность воздуха вертикальная скорость равна 220 x 1,01 = 222 м/мин; исправленная на сопротивление фонарика фактическая скорость шара Wф = 222 x 0,94 = 209 м/мин.

3.16. Нестандартную вертикальную скорость шара по грузоподъемности A и средней длине окружности C определяют из приложений в следующем порядке:

а) из приложения 11 определяют табличное значение вертикальной скорости Wт по грузоподъемности A (в граммах) и длине окружности C (в сантиметрах);

б) из приложения 12 определяют поправочный множитель \sqrt{\rho_{0}/\rho} для исправления табличной скорости на фактическую плотность воздуха;

в) фактическую вертикальную скорость Wф определяют путем умножения табличной вертикальной скорости на поправочный множитель \sqrt{\rho_{0}/\rho} .

3.17. При выпуске шара-пилота с фонариком его вертикальная скорость, исправленная на фактическую плотность воздуха, уменьшается на 6%.

Наблюдения в дневное время

3.18 За 10 — 15 мин до срока выпуска шара-пилота наблюдатель выполняет следующие операции:

а) отсчитывает и заносит в книжку для записи наблюдений над шарами-пилотами КАЭ-1 в соответствующие строки порядковый номер шара-пилота (с начала года), дату, давление по барометру, температуру и влажность воздуха с введением поправок:

• инструментальных к отсчетам по барометру и термометрам;
• на приведение отсчета по барометру к нулю температуры и нормальной силе тяжести;
• в отсчет по гигрометру в холодное полугодие (при необходимости).

Сомнительную или ошибочную запись какого-либо метеорологического элемента наблюдатель должен проверить и исправить по записи наблюдений в метеорологических книжках КМ-1, КМ-2 при условии, если метеорологические наблюдения производились с разницей не более 15 мин до или после момента выпуска шара-пилота;

б) устанавливает теодолит для наблюдений, подготавливает часы, секундомер, книжку КАЭ-1, два хорошо отточенных карандаша (простых);

в) взвешивает оболочку, вычисляет по приложению 7 множитель \sqrt[6]{\rho_{0}/\rho} и по приложениям 8б или 8в определяет норму наполнения оболочки для получения стандартной вертикальной скорости шара-пилота 200 или 240 м/мин;

г) наполняет оболочку.

При наполнении шара до нестандартной вертикальной скорости норму наполнения оболочек предварительно не определяют. В остальном операции и их порядок остаются теми же.

Результаты измерений грузоподъемности, массы оболочки (или длины окружности), массы фонарика и результаты вычислений поправочного множителя на фактическую плотность воздуха, табличной и фактической вертикальной скорости шара-пилота записываются в книжку КАЭ-1.

3.19. За 5 мин до срока выпуска наблюдатель определяет ветер, облачность в соответствии с требованиями Наставления по гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 3, ч. 1 и записывает в книжку КАЭ-1, в строку «До подъема». Количество облаков обозначает дробью: в числителе — общее количество облачности, в знаменателе — количество только нижней облачности. Рядом записывает формы облаков в порядке убывания их видимого количества. Обозначения форм облачности приведены в приложении 5.

Направление ветра определяет по 16 румбам и записывает в книжку КАЭ-1 согласно принятым буквенным обозначениям, приведенным в приложении 6.

Скорость ветра записывает в штифтах с указанием буквой «л» легкой доски и буквой «т» тяжелой доски и в метрах в секунду. Например, ЮЗ 3 — 4 л (7). Запись СЗ 2 — 6 л (8) будет неверной, так как недостаточно точно определено среднее положение доски флюгера.

3.20. В момент выпуска шара определяют следующие атмосферные явления: осадки, дымка, низкие туманы, мгла, низовые метели с указанием интенсивности. Атмосферные явления записывают условными обозначениями согласно Наставлению гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 3, ч. 1 после данных облачности и отделяют от них запятой. Например, 10/10 Ns, *°.

3.21. Перед самым выпуском шара наблюдатель направляет трубу теодолита в ту сторону, куда должен полететь шар, т.е. по направлению ветра.

В момент выпуска шара наблюдатель включает секундомер и записывает в книжку КАЭ-1 с точностью до 1 мин время выпуска (местное среднее солнечное). Замена секундомера часами не допускается.

3.22. Через 10 — 15 с после выпуска шара наблюдатель наводит на него трубу теодолита, пользуясь мушкой и целиком. Глаз при этом должен находиться от целика на расстоянии вытянутой руки, а линия визирования должна проходить так, чтобы шар казался «сидящим» на мушке.

Как только шар-пилот попадет в поле зрения трубы, наблюдатель прекращает наводку на шар вручную.

3.23. Пользуясь одновременно обоими микрометренными винтами, наблюдатель ведет трубу за шаром так, чтобы его изображение находилось все время вблизи креста нитей в той четверти зрительного поля трубы теодолита, которая противоположна направлению движения шара-пилота. Одновременно наблюдатель следит за показаниями секундомера.

Для того, чтобы одному человеку было проще одновременно следить за временем по секундомеру и за тем, чтобы шар во время команды «отсчет» был в центре креста нитей зрительной трубы, рекомендуется научиться в соответствии с ходом секундомера произносить вслух или про себя слова «без пяти», «без одной», «отсчет» за 5 с. Следя за ходом стрелки секундомера, наблюдатель за 5 с до отсчета прикладывает свой глаз к окуляру теодолита и, действуя микрометренными винтами, наводит крест нитей точно на шар. Одновременно он начинает произносить «без пяти», «без одной», «отсчет». При последнем слове шар должен быть точно в центре креста нитей. Такой способ счета секунд за 5 с до отсчета освобождает наблюдателя от необходимости следить за секундной стрелкой и позволяет перенести свое внимание на точную подводку креста нитей к движущейся цели.

После слова «отсчет» наблюдатель прекращает вращать микрометренные винты и производит отсчет показаний по вертикальному, затем по горизонтальному кругу с точностью до 0,1°, после чего оба отсчета повторяет вслух и записывает. Непременно следует перед записью отсчеты повторять вслух.

Для того, чтобы научиться отсчитывать время в течение 5 с без секундомера, т.е. «держать счет секунд в уме», необходима тренировка.

3.24. Запись следует производить простым карандашом в строки, соответствующие минутам, протекшим от момента выпуска. Десятые доли от целых градусов отделять точками. В случае пропуска отсчета на его месте следует ставить тире (-).

3.25. При прохождении шара вблизи зенита горизонтальный угол изменяется часто настолько быстро, что удержать изображение шара в поле зрения, действуя только микрометренными винтами, невозможно. В таких случаях, чтобы не упустить шар и в то же время не допустить перевода трубы через зенит, приходится поворачивать трубу вокруг вертикальной оси рукой. Если же труба все-таки будет переведена через зенит (отсчеты по вертикальному кругу будут больше 90°), наблюдения следует продолжить, как и при нормальном положении трубы. Если шар не будет виден в окуляр к моменту первого отсчета (0,5 мин), то этот отсчет разрешается производить, наведя трубу на шар по целику и мушке.

3.26. Отсчеты и запись углов производят через каждые 0,5 мин в течение 3 мин наблюдения и далее до конца наблюдения через 1 мин. Если наблюдение длится более 32 мин, то запись углов следует продолжить на следующих страницах книжки. На первой странице необходимо повторить дату и номер шара-пилота и написать «продолжение», на второй — записывать отсчеты. При этом напечатанные минуты нужно зачеркнуть и рядом написать минуты наблюдения 33, 34, 35, 36, 37 и т.д.

3.27. Наблюдения, если нет специального распоряжения, следует вести до тех пор, пока шар-пилот виден в теодолит. Причинами прекращения наблюдений могут быть следующие: а) шар вошел в облако, б) шар лопнул, в) шар закрыло нижележащее облако, г) шар стал невидимым вследствие тумана, мглы или выпадающих осадков, д) шар стал невидимым вследствие слияния с фоном, е) шар пропал из поля зрения.

3.28. В случае прекращения наблюдений при ясном небе или облаках среднего яруса из-за того, что шар лопнул или пропал из поля зрения на высотах ниже 3 км над поверхностью земли в светлое время суток и 2 км в темное время суток, следует производить повторный выпуск шара-пилота.

3.29. Момент, когда шар-пилот, входя в облако, начинает туманиться, отмечают с точностью до 1 с и записывают в книжку в конце наблюдений. Там же указывают форму облака и время, когда шар окончательно скрылся в облаках.

Пример. В 15 мин 24 с туманится, в 15 мин 40 с скрылся в As.

Если шар не входит в облако, расположенное выше шара, а его закрывает край облака, расположенного ниже шара, то время, когда шар туманится и скрылся, не записывают, а указывают, что «шар закрыло облаком» и форму облака.

3.30. Если шар, закрытый облаками, через некоторое время вновь виден, наблюдения следует продолжать, прочеркнув в бланке все строки, соответствующие пропущенным минутам.

Прочеркивание каждой строки, соответствующей определенному пропущенному отсчету, производят сразу после пропуска очередного отсчета.

3.31 По окончании наблюдений в книжку для записи наблюдений в соответствующие строки записывают:

а) причину прекращения наблюдений;

б) направление, в котором скрылся шар (отмечают один из восьми румбов: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ), определенное на глаз по ориентиру;

в) облачность и ветер по флюгеру в строку «После подъема»;

г) осадки во время подъема (дождь, снег и т.п.), их записывают условным знаком рядом с формой облаков согласно Наставлению гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 3, ч. 1.

Пример. К концу наблюдений начался дождь из кучево-дождевого облака. В строку «После подъема» в графу облачность записывается: Cb, \cdot .

3.32. Не разрешается подчищать или исправлять записи, произведенные во время наблюдений, переделывать одни цифры на другие. При необходимости нужно аккуратно зачеркнуть ошибочную цифру так, чтобы она была видна, а правильную записать возле нее. Допускается зачеркнуть всю строку при неправильной записи и повторить ее в новой строке.

3.33. Отсчеты вертикального угла по теодолиту в книжку КАЭ-1 записывают без учета поправки. Значение поправки приводят в книжке над графой вертикальных углов и учитывают при наноске точек на планшет А-30.

Наблюдения в темное время суток

3.34. Для наблюдений в темное время суток необходимо заранее подготовить теодолит: а) проверить освещение нитей, б) проверить исправность фонаря для освещения кругов и освещения книжки для записи шаропилотных наблюдений, в) если нет постоянных достаточно удаленных огней, отфокусировать теодолит при дневном свете.

3.35. Для наблюдений в темное время к шару-пилоту подвешивают фонарик, свет которого и наблюдают в теодолит. Фонарик следует подготовить заблаговременно, так как это описано в п. 1.36.

Фонарик подвешивать к шару-пилоту нужно после измерения свободной подъемной силы шара.

3.36. При определении вертикальной скорости шара-пилота необходимо учитывать массу фонарика и сопротивление фонарика движению.

3.37. Порядок шаропилотных наблюдений в темное время суток и их запись те же, что и в дневное время. Однако имеются следующие особенности:

а) нити теодолита освещаются специальной лампочкой;

б) круги теодолита и книжка для записи наблюдений за шарами-пилотами освещаются электрическим фонариком (или фонарем «летучая мышь»).

При отсчетах фонарик подносится к кругам так, чтобы свет фонарика был направлен от наблюдателя и не слепил глаза. Это же правило необходимо соблюдать при освещении книжки для записи наблюдений.

При порче специального фонарика, освещающего нити, для освещения поля зрения трубы можно пользоваться тем же фонарем, который служит для освещения кругов теодолита и книжки. Для этого фонарь по команде «без пяти» осторожно подносят к объективу сбоку. Чтобы лучи света не ослепляли наблюдателя, он не должен отрывать глаз от окуляра, пока фонарь не будет опущен вниз.

3.38. Во время наблюдений следует тщательно следить за тем, чтобы шар-пилот не спутать со звездой. В первые 10 — 15 мин фонарик обычно хорошо виден и его легко отличить от звезд. При дальнейших наблюдениях, чтобы не спутать фонарик со звездой, нужно помнить о двух отличительных его признаках: желтоватый мигающий свет и движение среди звезд.

Во избежание потери шара, особенно при ночных наблюдениях, следует тщательно следить за шаром-пилотом в теодолит и не допускать выхода его из поля зрения окуляра.

3.39. Иногда стандартный срок наблюдений совпадает с сумерками или рассветом, когда свет фонарика виден плохо. Шар без фонарика также не виден. В этом случае рекомендуется с разрешения УГКС произвести выпуск шара на полчаса раньше или позже стандартного срока с тем, чтобы шар можно было наблюдать без фонарика в более светлое время или в темноте, когда свет фонарика лучше заметен.

ГЛАВА 4

ОБРАБОТКА ШАРОПИЛОТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Содержание обработки

4.1. Обработка шаропилотных наблюдений заключается в определении скорости и направления ветра на различных высотах по горизонтальным проекциям шара-пилота.

Для нанесения каждой проекции шара в данный момент времени нужно знать его азимут и горизонтальное удаление.

Азимут шара отсчитывается непосредственно по горизонтальному кругу теодолита при наведении на шар. Горизонтальное удаление вычисляется по высоте шара и вертикальному углу, отсчитанному по теодолиту.

На рис. 19 точка O — положение наблюдателя, линия ЮС представляет отрезок географического меридиана, A — положение шара-пилота в пространстве, B — проекция положения шара на горизонтальную плоскость, т.е. точка пересечения перпендикуляра, опущенного из точки A, с горизонтальной плоскостью, проходящей через место наблюдения, \delta — вертикальный угол, \alpha — горизонтальный угол.

Рис. 19. Положение шара-пилота в пространстве (точка A)

\delta — вертикальный угол, \alpha — горизонтальный угол, H — высота, D — горизонтальное удаление

Из рис. 19 видно, что, зная высоту шара H (линия AB), горизонтальное удаление D (линия OB), можно найти по формуле

D = H \cdot ctg\delta.

По известным горизонтальным удалениям и азимутам шара-пилота на горизонтальную плоскость наносят проекции шара, соответствующие моментам отсчетов углов.

По отрезкам, соединяющим каждую пару соседних (по времени) проекций шара, можно судить о направлении и скорости ветра в слое воздуха, пройденном шаром за время между двумя последовательными отсчетами.

Пример. На рис. 20 точки A₁, A₂, A₃, A₄ представляют положения шара-пилота в пространстве для тех моментов наблюдений, по которым производится обработка (предположим для 1, 2, 3 и 4-й мин наблюдений); точки B1, B2, B3, B4 — проекции шара-пилота на горизонтальную плоскость для этих моментов; H1, H2, H3, H4 — высоты шара; D1, D2, D3, D4 — горизонтальные удаления шара. По отрезкам OB1, B1B2, B2B3, B3B4 можно судить о направлении и средней скорости ветра в слоях, проходимых шаром в промежуток времени между последовательными моментами, по которым производится обработка. Полученные данные о ветре относят условно к уровню, расположенному на середине такого слоя.

Рис. 20. Положение шара-пилота в пространстве в моменты последовательных отсчетов (A1, A2, A3, A4) и его проекции на горизонтальную плоскость (B₁, B₂, B₃, B₄)

4.2 Обработку шара-пилота производят в следующем порядке:

а) определяют вертикальную скорость шара-пилота,

б) вычисляют высоты шара-пилота для моментов отсчетов и высоты середин слоев над поверхностью земли и над уровнем моря,

в) вычисляют высоту облаков,

г) наносят проекции шара на круг планшета А-30,

д) определяют скорости и направления ветра между проекциями шара-пилота,

е) вычисляют скорости и направления ветра для стандартных уровней.

Определение высот шара и высот середин слоев при стандартной скорости шара-пилота

4.3. Определение высот шара и высот середин слоев производят первые 3 мин наблюдений через каждые 0,5 мин, с 3 до 10 мин через 1 мин, с 10 до 40 мин через 2 мин и далее через каждые 4 мин.

4.4. При стандартной вертикальной скорости высоты шара и высоты середин слоев всегда одинаковы в данном пункте для одних и тех же минут наблюдений. Поэтому графы книжки КАЭ-1 «Высота шара над поверхностью земли», «Высота середины слоя над поверхностью земли» и «Высота середины слоя над уровнем моря» заполняются до наблюдений.

Таблица высот шара и середин слоев над поверхностью земли до 60 мин наблюдений для Wф = 200 м/мин приводится в приложении 9а. Высоты середин слоев над уровнем моря должны быть рассчитаны на пункте, для чего к каждой высоте середины слоя над поверхностью земли следует прибавить высоту теодолита над уровнем моря.

Вычисление высот шара и высот середин слоев для шаров-пилотов с нестандартными вертикальными скоростями

4.5. Вычисления высот шара-пилота с нестандартной вертикальной скоростью производят так же, как и для шаров со стандартной скоростью, за первые 3 мин через каждые 0,5 мин, с 3 до 10 мин через 1 мин, с 10 до 40 мин через 2 мин и далее через каждые 4 мин.

4.6. Высоты шара вычисляют с точностью до 1 м умножением вертикальной скорости на число минут наблюдений или берут из «Таблиц для обработки шаропилотных наблюдений», изданных отдельно. Высоты середин слоев вычисляют как среднее арифметическое из соседних высот шара с округлением до 10 м.

Пример 1. Вертикальная скорость 150 м/с.

Расчеты высот шара можно также производить на счетах, прибавляя к предыдущей высоте число метров, которое шар прошел за время до следующей высоты.

Пример 2. Высота шара-пилота для 2,5-й минуты равна 375 м, тогда для 3-й минуты H = 375 + 75 = 450 м, для 4-й минуты H = 450 + 150 = 600 м и т.д.

4.7. Высоты середин слоев над уровнем моря получают путем прибавления высоты теодолита над уровнем моря (округленной до 10 м) к высотам середин слоев над поверхностью земли.

4.8. Для вычисления высоты облаков над поверхностью земли нужно к последней высоте шара, вычисленной для минуты, предшествующей моменту «туманится», прибавить произведение вертикальной скорости на время, протекшее от этой минуты до момента «туманится». В результате получают высоту над поверхностью земли. Прибавив затем высоту теодолита над уровнем моря, получают высоту облаков над уровнем моря.

Пример 1. Вертикальная скорость шара-пилота 194 м/мин. Высота теодолита над уровнем моря 214 м. Шар туманится в 8 мин 53 с. За 8 мин шар достиг высоты 1552 м, за 53 с поднялся еще на 194:60 x 53 = 171 м. Высота облаков будет: над поверхностью земли 1552 + 171 = 1723 м; над уровнем моря 1723 + 214 = 1937 м.

Пример 2. Шар туманится в 19 мин 48 с (см. приложение 3). Высота шара за 18 мин стала 3600 м. За 1 мин 48 с шар поднялся еще на 200: 60 x 108 = 360 м. Высота облаков будет: над поверхностью земли 3600 + 360 = 3960 м; над уровнем моря 3960 + 206 = 4166 м.

4.9 Высоты шара в случаях пропусков отсчетов углов следует вычислять с учетом следующих правил:

а) Высоту шара над поверхностью земли не рассчитывают для минут с пропущенными отсчетами.

б) Если на участке высоты с пропуском отсчетов находится не более двух стандартных уровней, то высота середины слоя над поверхностью земли равна среднему арифметическому значению из двух высот, ограничивающих участок с пропуском отсчетов.

При определении числа пропущенных стандартных уровней в слое до 1 км уровни 0,3, 0,6 и 0,9 км не принимают во внимание. На высотах выше 0,5 км, на которых стандартные уровни вычисляют над уровнем моря, для точного определения числа пропущенных стандартных уровней необходимо вместо высот над поверхностью земли, ограничивающих участок с пропуском отсчетов, брать соответствующие высоты над уровнем моря. В этом случае высота середины слоя сразу вычисляется над уровнем моря.

Пример 1. Высота станции над уровнем моря 130 м.

В примере 1 после 0,5 мин на участке с пропуском отсчетов находятся два стандартных уровня 200 и 500 м, поэтому высоту середины слоя вычисляют как среднее арифметическое из двух высот, ограничивающих пропущенный участок, а именно:

\frac{114 + 570}{2} = 340\text{м}.

Пример 2. Высота станции над уровнем моря 1760 м.

В примере 2 на участке с пропуском отсчетов между высотами 2760 и 4160 м находятся две стандартные высоты над уровнем моря: 3000 и 4000 м. Середина слоя для участка с пропуском отсчетов над уровнем моря будет равна

\frac{2760 + 4160}{2} = 3460\text{м}.

в) Если на участке с пропуском отсчетов находится более двух стандартных уровней, то высоту середины слоя вычисляют только после пропуска в отсчетах.

Пример 3. Высота станции над уровнем моря 130 м.

В примере 3 после 1,0 мин на участке с пропуском отсчетов от 1,0 до 7,0 мин находится более двух стандартных уровней (пропущены уровни 500, 1000, 1500 м), поэтому высоту середины слоя вычисляют только после окончания пропусков в отсчетах, т.е. для интервала 7,0 — 8,0 мин она равна

\frac{1659 + 1896}{2} = 1780\text{м}.

г) Если пропуск отсчетов был из-за больших вертикальных углов (более 75°), то прежде всего нужно установить причину, обусловливающую большие вертикальные углы: наблюдались ли они вследствие штиля, или вследствие прохождения шара через зенит.

Характерные черты штиля: наличие больших вертикальных углов с момента выпуска шара (так как штиль преимущественно наблюдается в приземном слое) и одинаковые или незначительно измененные значения отсчетов горизонтальных углов до и после пропуска наблюдений.

Прохождение шара через зенит характеризуется значительным изменением отсчетов горизонтальных углов до и после пропуска.

Если пропуск отсчетов наблюдений был из-за штиля (шар пошел в зенит), то продолжительность пропуска может быть какой угодно. Последний отсчет вертикального угла перед пропуском (если пропуск был на какой-то высоте) и первый отсчет после пропуска должны быть не менее 75°, значения горизонтальных углов до и после пропуска — одинаковыми или незначительно различаться. В этом случае обработка наблюдений должна быть произведена так, как будто пропуска нет:

• для пропущенных минут вычисляют высоты шара над поверхностью земли и высоты середин слоев;
• наносят на круг A-30 точки, соответствующие последнему отсчету углов до пропуска и первому отсчету углов после пропуска. Если пропуск в отсчетах углов был с момента выпуска шара, то на круг наносят одну точку, соответствующую первому отсчету углов после пропуска;
• снятое с номограммы неподвижного круга A-30 число клеточек делят на число минут в пропущенном интервале, и если средняя скорость ветра не превышает 1 м/с, то ее условно относят к штилю. В этом случае для пропущенных минут наблюдений графу «направление» не заполняют, а в графе «скорость» записывают «0». Образец записи данных ветра для участка пропуска отсчетов, когда шар-пилот был в зените по причине штиля, приведен в примере 4.

Если пропуск отсчетов был не из-за штиля, а из-за резкой перемены направления ветра на какой-то высоте, вызвавшей прохождение шара над пунктом наблюдений (через зенит), обработку наблюдения производят обычным способом, т.е. с помощью планшета A-30 и с учетом вышеупомянутых правил, изложенных в п. 4.9 а, б, в.

4.10. Если последняя минута наблюдений не является конечной для соответствующего интервала времени обработки, например, наблюдение закончилось на 13-й или 43-й минуте и т.д., то эта минута должна быть включена в обработку. Для того чтобы включить последнюю минуту наблюдений в обработку, поступают следующим образом: вычисляют высоту для последней минуты наблюдений (для 13-й или 43-й и т.д.), высоту, для минуты, отстоящей от последней на соответствующий интервал времени обработки (для 11-й или 39-й минуты), и уже для этого слоя определяют ветер.

Пример 4

Пример 5

Пример 6

В примере 6 наблюдение закончилось на 23-й минуте. После того как вычислим высоты для 16, 18, 20 и 22-й минут, вычисляем высоты для 21-й и 23-й минут, поскольку интервал времени обработки с 10-й минуты равен двум минутам, и для этого слоя получаем данные ветра 124° и 8 м/с, которые относим к высоте середины слоя 5540 м.

4.11. При вычислениях высоты нижней границы облаков могут встретиться различные затруднения.

а) В наблюдениях нет записи времени момента «шар туманится».

В этом случае высоту нижней границы облаков следует вычислить по моменту «шар скрылся», отметив это в графе «Причины пропуска наблюдений и особые замечания» на обложке в конце книжки КАЭ-1.

б) Не указана форма облаков, в которых шар «туманится».

Пример 1. В графе «Облачность» до подъема и после подъема облачность записана 10/10 Sc. В строке «Форма и высота облаков, в которые вошел шар» записана только высота облаков — над поверхностью земли 1422 м и над уровнем моря 1544 м. Высота облаков по моменту «туманится» вычислена правильно. На основании того, что и до и после подъема отмечена одна и та же форма облаков (Sc) и что высота облаков согласуется с данной формой, следует считать, что шар вошел в Sc.

Пример 2. Условия те же, но облачность до и после подъема 8/8 Cu, Sc. В этом случае решить, в какую форму облаков вошел шар, нельзя, так как на высоте 1422 м могут быть и Cu, и Sc. В книжке КАЭ-1 для этого случая в строке «Форма и высота облаков, в которые вошел шар» перед высотой следует поставить вопрос, а в таблицу ТАЭ-2 высоту облаков не помещать.

в) Запись формы облаков в графе «Облачность» до и после подъема не согласуется с записью формы облаков, в которых шар «туманится».

Пример 3. Форма облачности в графе «Облачность» до и после подъема шара-пилота записана одна и та же, 10/10 Ac. В конце наблюдений записано: «Туманится в As в 19 мин 17 с, скрылся в As в 20 мин 11 с».

В строке «Форма и высота облаков, в которые вошел шар» записано: «Над поверхностью земли As 3422, над уровнем моря As 3544».

Правильно решить, какая в действительности была облачность в срок наблюдения, можно только путем прослеживания данных наблюдений за облаками по метеорологическим книжкам КМ-1, КМ-2 в ближайшие сроки наблюдений до и после выпуска шара-пилота. Высота облаков в данном случае не может служить критерием для суждения об истинной форме облаков, так как эта высота согласуется с обеими формами облачности, и с Ac, и с As. В качестве подтверждающего критерия может служить продолжительность времени от момента «туманится» до момента «скрылся».

В данном примере эта продолжительность равна 24 с. Судя по этому времени, форма облаков As более вероятна, так как облака As менее плотные и, следовательно, видимость в них лучше, чем в облаках Ac, и если в метеорологических книжках отмечена облачность As, то без всякого сомнения записанные в КАЭ-1 в графе «Облачность» до и после подъема облака Ac следует исправить на As.

г) Форма облаков не согласуется с высотой, вычисленной по моменту «туманится».

Пример 4. В графе «Облачность» до и после подъема записаны облака 10/10 Sc. Высота облаков, вычисленная по моменту «туманится», над поверхностью земли 3120 м, над уровнем моря 3222 м. Высота 3120 м с формой облаков Sc не согласуется. Наиболее вероятно, что облака были Ac, которые по внешним признакам не всегда легко отличить от Sc, но исправление записи формы облаков со Sc на Ac можно сделать только после сравнения с записью облаков в книжках КМ-1.

Определение скорости и направления ветра на высотах середин слоев

4.12. При вычислении скорости и направления ветра на круг планшета A-30 наносят горизонтальные проекции шара-пилота для тех минут, для которых вычислены высоты шара. При построении проекций должны быть приняты во внимание поправки на смещение нуля вертикального круга (см. п. 2.24), если они равны 0,3° или более.

Нанесение проекции шара на планшет надо производить в следующем порядке:

а) установить край линейки, проходящий через центр круга, на деление шкалы вертикального угла, равное исправленному отсчету по вертикальному кругу теодолита (внутренняя шкала неподвижного круга видна сквозь прозрачный подвижный круг);

б) удерживая линейку в том же положении, подвести к ее краю, установленному по вертикальному углу, деление вращающегося круга, равное отсчету по горизонтальному кругу теодолита (внутренняя шкала подвижного круга);

в) в месте пересечения края линейки с кривой, соответствующей высоте шара в данную минуту, на подвижном круге поставить точку тушью и занумеровать цифрой обрабатываемой минуты.

4.13. Если высота шара не равна высотам, для которых нанесены на круге кривые, место для нанесения точки определяют интерполированием между кривыми на глаз.

4.14. При нанесении на круг отсчетов, произведенных с переведенной через зенит трубой теодолита (см. п. 3.27), нужно вместо отсчитанного вертикального угла взять его дополнение до 180°, а к горизонтальному углу прибавить 180°, если отсчет горизонтального угла меньше 180°, или отнять от него, если отсчет по нему больше 180°.

Пример

4.15. Часто точки на круге за первые минуты наблюдения располагаются близко одна к другой. В таких случаях следует увеличить масштаб построений в 2 — 10 раз. Для этого при нанесении точек на планшет высуты шара увеличивают в 2 — 10 раз. Однако при дальнейшем нанесении на круг наступает такой момент, когда последующие точки не помещаются на круге. В этом случае масштаб построения необходимо уменьшить. При изменении масштаба последнюю точку, нанесенную в прежнем масштабе, обязательно нужно повторить в новом масштабе.

Пример. Нанесение точек на круг по данным, приведенным в приложении 3, произведено следующим образом:

а) до 8-й минуты масштаб принят в два раза больше, т.е. для 0,5-й минуты взята высота 200 м вместо 100 м и т.д.; для 8-й минуты взята высота 3200 м вместо 1600 м и, кроме того, повторно нанесена высота в нормальном масштабе, т.е. 1600 м;

б) с 8-й по 14-ю минуту высоты нанесены в нормальном масштабе;

в) далее точки не укладывались на круге, поэтому масштаб с 14-й по 20-ю минуту был уменьшен вдвое: высоты шара нанесены в масштабе в два раза меньше нормального; для 14-й минуты высота нанесена повторно, но вместо высоты 2800 м взята высота 1400 м.

4.16. Для определения скорости и направления ветра нужно установить подвижный целлулоидный круг так, чтобы линии, соединяющие две соседние точки, нанесенные на круге, были параллельны линиям сетки (диаметру неподвижного круга, см. положение отрезков а1а2, б1б2, в1в2, г1г2 и д1д2 на рис. 14).

4.17. Направление ветра в градусах отсчитывают по шкале подвижного круга в месте пересечения ее с продолжением диаметра неподвижного круга, взяв направление, откуда движется шар.

Пример. На рис. 14 направление ветра в слое между точками а₁ и а₂, а также между точками б₁ и б₂, в₁ и в₂ одинаковое и равно 125°. Между точками г1 и г2 оно равно 215° и между д1 и д2 равно 35°.

4.18. Скорость ветра в м/с при обработке через 1 мин и при нанесении точек в нормальном масштабе равна числу делений номограммы планшета А-30 (число клеточек сетки), содержащихся между взятыми точками.

4.19. При определении скорости ветра следует учитывать масштаб обработки, уменьшая полученную непосредственно по сетке планшета А-30 скорость ветра во столько же раз, во сколько раз был увеличен масштаб в начале обработки по сравнению с нормальным, или увеличивая ее, если масштаб в конце обработки был уменьшен. Независимо от изменения масштаба при нанесении точек через 0,5 мин нужно количество делений умножить на 2, а при нанесении точек через 2 или 4 мин количество делений разделить на 2 или 4 соответственно.

Пример. Обработка данных примера приложения 3. В примере точки от момента выпуска до 8-й минуты включительно нанесены в удвоенном масштабе, от 8-й до 14-й минуты включительно — в нормальном масштабе, от 14-й до 20-й минуты — в половинном масштабе.

Устанавливаем подвижный круг так, чтобы первая точка (0,5) совпала с каким-либо нанесенным на неподвижном круге радиусом номограммы, например проходящим по азимуту 0° неподвижного круга. Тогда на противоположной стороне подвижного круга находим направление, оно равно 134° (против конца радиуса неподвижного круга, проходящего вдоль азимута 180° на неподвижном круге).

Для получения скорости ветра сосчитаем число клеток от центра до точки 0,5. Получаем 7 клеток.

По изложенному выше правилу, это количество нужно умножить на 2, так как точка нанесена через 0,5 мин, и в то же время разделить на 2, так как построение велось в удвоенном масштабе. В результате получаем 7 x 2 : 2 = 7 м/с.

Полученные направления и скорость в первом слое записываем в книжку КАЭ-1 рядом с высотой середины этого слоя. Так же найдем, что скорость ветра между точками 0,5-й и 1-й минут равна 9 x 2 : 2 = 9 м/с.

При вычислении скорости между точками 1-й и 2-й минут (отсчет 1,5 мин был пропущен) умножать на 2 не следует, так как точки нанесены через интервал 1 мин.

Скорость между 1-й и 2-й минутами равна 16 : 2 = 8 м/с.

При определении направления и скорости ветра в данном слое по соответствующей паре проекций шара нужно следить за тем, чтобы направления и скорости определяли между точками, нанесенными в одном и том же масштабе. При сильных ветрах или длительных наблюдениях приходится уменьшать масштаб, в котором наносят проекции шаров-пилотов, при слабых ветрах, наоборот, увеличивать масштаб наноски проекций шара на планшет А-30. Так, например, при определении ветра между 8-й и 9-й минутами из двух точек, соответствующих проекции шара на 8-й минуте, надо брать ту точку 8-й минуты, которая нанесена в нормальном масштабе, так как в этом масштабе нанесена точка 9-й минуты. При вычислении скоростей между 14 и 16, 16 и 18-й минутами и т.д. число клеток между точками нужно умножить на 2, так как масштаб уменьшен в 2 раза, и разделить на 2, так как интервалы двухминутные. Скорости ветра в этих случаях будут равны числу клеточек между соседними точками.

4.20. Если при штиле шар находится в зените и наблюдения произвести нельзя или если между соседними точками скорость составляет 0,5 м/с и менее, то в графе «скорость» ставят 0, а графу «направление» не заполняют (тире ставить не нужно).

4.21. Данные о ветре в слое относят к середине слоя и записывают в книжку КАЭ-1 в графу «ветер».

4.22. В случаях наблюдений за шаром-пилотом, выпускаемым на расстоянии 50 м и более от теодолита, нанесение проекций шара-пилота на планшет А-30 следует начать с нанесения места выпуска.

Для нанесения точки места выпуска шара на круг необходимо знать значение отсчета по горизонтальному углу при наводке теодолита на место выпуска и расстояние от теодолита до места выпуска.

Отсчет горизонтального угла при наведении трубы теодолита, уже ориентированного по мире или магнитной стрелке, на место выпуска шара будет являться азимутом места выпуска.

Измеренное расстояние в метрах от теодолита до места выпуска шара нужно разделить на 60 с точностью до целых единиц, так как каждая клеточка на круге равна 60 м на местности. Результат деления будет равен числу клеток сетки на круге (с ошибкой не более +/- 0,5 клетки).

Для нанесения места выпуска на круг необходимо значение угла на подвижном круге, равное отсчету горизонтального угла при наводке теодолита на место выпуска, совместить с 0° неподвижного круга номограммы планшета А-30, отсчитать от центра круга число клеток, равное расстоянию до места выпуска шара, и поставить точку.

Скорость и направление ветра в первом слое определяют по отрезку, заключенному между точками, соответствующими месту выпуска шара и первой проекции шара.

Масштаб наноски на круг точек места выпуска шара и первой проекции должен быть одинаковым.

Определение ветра на высотах изобарических поверхностей и стандартных высотах

4.23. По скорости и направлению ветра, полученным для высот середины слоев, определяют ветер на стандартных высотах 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6 и 0,9 км над поверхностью земли, 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0 и т.д. до 10 км, затем 10, 12, 14, 16 км и т.д. над уровнем моря, а также на уровнях, близких к уровням стандартных изобарических поверхностей 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100 мбар. Высоты этих изобарических поверхностей определяют по табл. 3.

Таблица 3

Значения направления и скорости ветра на всех перечисленных уровнях вычисляют путем линейной интерполяции данных ветра, полученных для высот середины слоя, и записывают в книжку КАЭ-1 и в таблицу ТАЭ-2 (приложение 4).

4.24. Вычисления скорости и направления ветра для стандартных высот производят путем интерполяции данных между соседними серединами слоев, лежащих выше и ниже определенной стандартной высоты.

Разность значений направления (скорости) ветра делят на разность высот середин слоев и умножают на разность между высотой, для которой определяется ветер, и ближайшей высотой середины слоя. Эти вычисления производят с помощью логарифмической линейки. Полученное произведение прибавляют к значению направления (скорости) ветра на ближайшей высоте середины слоя или отнимают его в зависимости от хода направления (скорости) ветра в слое.

Пример 1. Найдем ветер на высоте 0,2 км над поверхностью земли.

Если в этом примере при изменении высоты на 160 м направление меняется на 11°, то при изменении высоты на 40 м изменение направления составит \frac{11 \cdot 40}{160} = 2,75 \approx 3^{\circ} ; изменение скорости \frac{2 \cdot 40}{160} = 0,5\text{м}/\text{с} .

Таким образом, на высоте 0,2 км направление будет равно 136 + 3 = 139°, скорость 11 — 0,5 = 10,5 м/с; записываем 10 м/с, округляя до целого четного числа.

Если после интерполирования направление будет больше 360°, то записывают разность между этим значением и 360°. Например: 372 или 361° записывают соответственно как 12 и 1°.

Если направление после интерполирования выражено в отрицательных углах, то записывают разность между 360° и абсолютным значением угла. Например: -2, -11° записывают 358, 349°.

Пример 2

В примере 2 скорость ветра вычислена правильно. Изменение направления от 2640 до 3000 м определено тоже правильно (14°), но знак этого изменения взят неправильно (минус вместо плюса). Между тем, проанализировав изменение направления ветра от исходной высоты 2640 м к высоте 3100 м, можно легко сообразить, что изменение 14° нужно было прибавить к 249°.

4.25. Особое внимание при интерполировании нужно уделить тем случаям, когда направление ветра на высотах, ближайших к стандартным, переходит через 360° (рис. 21) или делает резкий поворот.

Рис. 21. Направление ветра на высотах переходит через 360°

Пример 3

В примере 3 при изменении высоты на 470 м (от 7830 до 8300 м) направление изменилось на 16 + (360 — 350) = 26°, а скорость — на 5 м/с в сторону увеличения.

При изменении высоты от 7830 до 8000 м направление и скорость изменились соответственно на

\frac{26 \cdot 170}{470} = 9^{\circ} ; \frac{5 \cdot 170}{470} = 2\text{м}/\text{с} .

Следовательно, на уровне 8,0 км направление ветра будет 7° (16 — 9 = 7) и скорость 28 м/с (26 + 2 = 28).

Пример 4

В примере 4 при изменении высоты на 470 м (от 7830 до 8300 м) направление изменилось на 7 + (360 — 332) = 35°, а скорость — на 5 м/с в сторону увеличения.

При изменении высоты от 7830 до 8000 м направление и скорость изменились соответственно на

\frac{35 \cdot 170}{470} = 13^{\circ} ; \frac{5 \cdot 170}{470} = 2\text{м}/\text{с} .

Следовательно, на уровне 8,0 км направление ветра будет 354° (7 + 360 — 13 = 354) и скорость 28 м/с (26 + 2 = 28).

Пример 5

В примере 5 от 5840 до 6320 м произошло резкое изменение направления ветра. Для определения направления ветра на стандартном уровне 6,0 км, лежащем между этими высотами, необходимо вычислить разности между направлениями ветра в слое от 5840 до 6320 м в предположении, что направление ветра увеличивалось (поворот вправо) от 83 до 269° и уменьшалось (поворот влево) от 83 до 0° (360) и далее от 360 до 269°. Разность направлений ветра будет в первом случае 269 — 83 = 186°, во втором 83 + (360 — 269) = 174°. На основании того, что поворот ветра в направлении меньшей разности более вероятен, в данном примере следует считать поворот ветра левым. И если при изменении высоты на 6320 — 5840 = 480 м направление ветра изменилось на 83 + (360 — 269) = 174°, то при изменении высоты от 5840 до 6000 м направление изменится на \frac{174 \cdot 160}{480} = 58^{\circ} . Следовательно, на высоте 6,0 км направление ветра будет равно 83 — 58 = 25°.

Из примеров 3 - 5 следует, что при интерполяции по недостатку высоты при правом повороте направления от нижнего уровня к верхнему полученное изменение азимута нужно прибавлять к азимуту на нижележащем уровне, при левом повороте — вычитать, например 16 — 9 = 7° в примере 3. При интерполяции по избытку высоты при правом повороте направления ветра от нижнего уровня к верхнему полученное изменение азимута нужно вычитать из азимута на вышележащем уровне, при левом повороте направления ветра — прибавлять.

4.26. Если на одной из ближайших, к стандартному уровню высот середины слоя скорость ветра равна нулю, то интерполяцию направления ветра для стандартного уровня производить нельзя, так как направление ветра на высоте, где скорость равна нулю, неопределенное. В этом случае данные ветра на высоте середины слоя можно перенести на стандартную высоту, если толщина слоя между стандартной высотой и ближайшей высотой середины слоя не превышает 10% толщины слоя между соседними стандартными уровнями (исключая уровни 0,3; 0,6 и 0,9 км), пользуясь табл. 4.

Таблица 4

Пример 6

В данном примере направление ветра 125° на высоте 5150 м отнесено к уровню 5,0 км, чего нельзя делать, так как расстояние между высотой 5150 м и стандартным уровнем 5,0 км составляет более 10% толщины слоя между стандартными высотами 4,0 и 5,0 км.

4.27. В тех случаях, когда последняя высота середины слоя расположена ниже стандартного уровня, приравнивание данных ветра на ней к стандартному уровню производится в соответствии с табл. 4, приведенной в п. 4.26.

Пример 7

В примере 7 данные на высоте 3880 м отнесены к стандартному уровню 4,0 км. Согласно табл. 3, данные этой высоты нельзя относить к уровню 4,0 км.

4.28. При определении данных ветра для стандартных уровней, когда имеются пропуски в отсчетах углов, необходимо руководствоваться следующим правилом: если определена высота середины слоя для участка с пропущенными отсчетами углов (в соответствии с правилами, указанными в п. 4.9 б), то независимо от числа стандартных уровней, расположенных на участке с пропуском отсчетов высоты середины слоя, следует проводить интерполяцию данных ветра для этих уровней.

В интервале высот 2880 — 4200 м лежат два стандартных уровня (3,0 и 4,0 км); пользуясь вышеуказанным правилом, получить данные о ветре для этих уровней можно путем интерполяции.

Пример 8

4.29. Нельзя производить интерполяцию скорости и направления ветра между данными флюгера и шара-пилота.

4.30. Интерполирование может быть достаточно просто произведено на планшете А-30. Применение планшета А-30 имеет то преимущество, что на нем могут быть произведены последовательно две операции:

• определение направления и скорости ветра для середин слоев,
• интерполяция данных ветра для стандартных уровней.

Для интерполяции данных ветра используют четверть планшета А-30, у которой по ограничивающим ее радиусам наносят дополнительные шкалы. На горизонтальном радиусе неподвижного круга, проходящем через сетку, от центра наносят высоты в масштабе: одно деление сетки планшета соответствует 10 м. На вертикальном радиусе, проходящем через 0°, наносят шкалы скорости и направления ветра (одно деление сетки соответственно равно 0,2 м/с и 2°) (рис. 22).

Рис. 22. Интерполяция направления и скорости ветра на планшете А-30

Определение направления и скорости ветра для стандартных высот производят следующим образом.

На горизонтальном радиусе находим точку, соответствующую разности высот середин слоев, между которыми лежит стандартный уровень, на вертикальном радиусе — точку, соответствующую разности направлений (или скоростей) ветра. Из найденных точек восстанавливаем перпендикуляры. К точке пересечения перпендикуляров подводим край линейки планшета, проходящий через центр круга. Далее перемещаемся вдоль края линейки к центру планшета до точки пересечения края линейки с вертикальной линией, соответствующей разности между стандартной высотой и высотой одной из середин слоев. Опускаем из этой точки пересечения перпендикуляр на вертикальный радиус и отсчитываем на нем искомое число градусов (или метров в секунду), которое необходимо прибавить или отнять, чтобы получить нужное направление или скорость ветра для стандартного уровня.

Пример 9

Найти направление и скорость ветра на высоте 2000 м.

В данном примере разность высот середин слоев 330 м, разность направлений 52°, разность скоростей 6 м/с, разность между стандартной высотой и ближайшей к ней высотой середины слоя 140 м (2000 — 1860 = 140 м).

На планшете находим точку пересечения (точку А1 на рис. 22) прямых, проходящих через точки, соответствующие разности середин слоев 330 м и разности направлений 52°. К этой точке подводим линейку так, как указано выше. Перемещаясь вдоль линейки планшета до вертикали 140 м, находим точку А2, из которой опускаем перпендикуляр на шкалу направлений и отсчитываем число градусов (22°) с точностью до 1°. Это число градусов надо вычесть из значения направления (2°) на высоте 1860 м, чтобы получить направление на высоте 2000 м. Искомое значение направления ветра на высоте 2000 м будет (360 + 2) — 22 = 340°.

Аналогично производим интерполяцию скорости ветра. Для этого линейку передвигаем до точки Б₁. Точку Б₁ определяем как точку пересечения двух прямых, одна из которых соответствует разности скоростей 6 м/с, другая — разности середин слоев 330 м. Затем перемещаемся по линейке до пересечения с высотой 140 м, т.е. до точки Б2, из которой опускаем перпендикуляр на шкалу скоростей и отсчитываем с точностью до 1 м/с значение приращения скорости на высоте 1860 м (3 м/с). Прибавляя значение 3 м/с к скорости ветра на высоте 1860 м, получим искомое значение скорости ветра для стандартной высоты 2 км:

8 + 3 = 11 м/с.

При малых разностях в направлениях или в скоростях ветра масштаб можно увеличивать в необходимое число раз.

Выбор наибольшей скорости и максимумов скорости ветра

4.31. Изменение скорости ветра с высотой в принятом масштабе осреднения происходит чаще всего волнообразно: скорость ветра с высотой возрастает до некоторого значения (максимума), а после этого убывает до некоторого значения (минимума), затем снова возрастает до некоторого максимума, а потом уменьшается до некоторого минимума и т.д. до конечной высоты зондирования.

В число обязательных уровней, предназначенных для включения в телеграмму по коду КН-03, входят уровень наибольшей скорости ветра и уровни максимумов скорости ветра.

Наибольшая скорость и максимумы скорости ветра определяются на высотах более 5,5 км над уровнем моря при скорости ветра более 30 м/с.

Для уровней максимумов, включаемых в телеграмму, дополнительно должно выполняться следующее условие:

• скорость ветра на уровнях, расположенных на 2 км выше и на 2 км ниже уровня максимума, должна быть меньше скорости ветра на уровне максимума на 10 м/с и более.

Наибольшую скорость ветра выбирают независимо от того, наблюдается ли она на уровне максимума скорости ветра или нет.

4.32. Уровни наибольшей скорости и максимумов скорости ветра определяют по значениям скорости ветра на высотах середин слоев в книжке КАЭ-1, полученным в результате обработки. Просматривая ход скорости ветра с высотой, намечают для анализа уровни максимумов, скорость ветра на которых больше 30 м/с, и одновременно выбирают наибольшую скорость ветра. В одном подъеме выбирают не более четырех уровней максимумов и двух уровней с наибольшей скоростью ветра, из них не более двух уровней максимумов и одного уровня с наибольшей скоростью ветра выбирают в слое от 5500 до 16 000 м и не более двух уровней максимумов и одного с наибольшей скоростью ветра выше 16 000 м.

Если в подъеме зафиксировано большее число максимумов, удовлетворяющих указанным выше условиям выбора максимума, то выбирают максимумы с бульшими значениями скорости ветра.

Если в подъеме наблюдается несколько максимумов с одинаковой скоростью ветра, а все они не могут быть взяты из-за ограничения количества уровней, то выбирают максимумы, наблюдающиеся на более низких уровнях.

Когда наибольшая скорость ветра наблюдается на нескольких уровнях, выбирают только один нижний уровень, а остальные выбирают в том случае, если они удовлетворяют критериям максимума. Наибольшую скорость ветра следует выбирать и в случае, если она наблюдается на границах пропуска в наблюдении.

Определение вертикального сдвига скорости ветра

4.33. Для каждого выбранного максимума скорости ветра вычисляют вертикальный сдвиг скорости ветра (абсолютное значение векторной разности ветра в метрах в секунду) в километровом слое выше и в километровом слое ниже уровня максимума. Вертикальный сдвиг скорости ветра определяют следующим образом.

Путем линейной интерполяции определяют направление и скорость ветра на уровнях, расположенных на 1 км ниже и на 1 км выше уровня максимума.

Если направление ветра на уровне максимума отличается от направления ветра на уровне, расположенном на 1 км ниже или на 1 км выше уровня максимума, на 20° и менее, то вертикальный сдвиг скорости ветра в этом слое равен абсолютному значению разности скоростей ветра на уровне максимума и на уровне, расположенном на 1 км ниже или на 1 км выше него.

Если направление ветра на уровне максимума отличается от направления ветра на уровне, расположенном на 1 км ниже или на 1 км выше уровня максимума, более чем на 20°, то вертикальный сдвиг скорости ветра в этом слое определяют с учетом изменения направления с помощью планшета А-30.

Пример

Максимум скорости ветра 45 м/с расположен на высоте 8200 м. Следует определить вертикальный сдвиг скорости ветра в слоях от 8200 до 7200 и от 8200 до 9200 м.

На высоте 7200 м интерполированные значения направления и скорости ветра равны 278° и 35 м/с, на высоте 9200 м — 246° и 37 м/с. Направление ветра на уровне максимума отличается от направления ветра на высоте 7200 м на 26°. Следовательно, вертикальный сдвиг скорости ветра в километровом слое ниже уровня максимума определяют с помощью планшета А-30. Это делают следующим образом:

• подводят деление 252° на шкале горизонтального угла (подвижный диск), соответствующее направлению ветра на уровне максимума, к нулевому диаметру неподвижного круга;
• отсчитывают от центра круга вверх по диаметру 45 клеток, соответствующих скорости ветра на этом уровне; на пересечении последней клетки с диаметром ставят точку, обозначив ее цифрой 1;
• подводят к нулевому диаметру неподвижного круга деление 278° на шкале горизонтального угла, соответствующее направлению ветра на высоте 7200 м;
• отсчитывают от центра круга вверх по диаметру число клеток, соответствующее скорости ветра на этой высоте (35 м/с); на пересечении последней клетки с диаметром ставят точку, обозначив ее цифрой 2;
• поворачивают подвижный диск вокруг центра так, чтобы прямая, соединяющая точки 1 и 2, оказалась параллельной линиям сетки неподвижного круга, число клеток между точками 1 и 2 будет соответствовать абсолютному значению векторной разности ветра (вертикальному сдвигу) в километровом слое ниже максимума. Вертикальный сдвиг равен 20 м/с.

Вертикальный сдвиг скорости ветра в километровом слое выше уровня максимума определяют без учета изменения направления ветра, так как направление ветра на высоте 8200 м (уровень максимума) отличается от направления ветра на высоте 9200 м только на 6°. Вертикальный сдвиг скорости ветра будет равен 45 — 37 = 8 м/с.

Для наибольшей скорости ветра вертикальный сдвиг определяют только в том случае, если наибольшая скорость ветра одновременно является максимумом.

ГЛАВА 5

КРИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ШАРОПИЛОТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

5.1. Критический контроль производится с целью исправления технических и методических ошибок, допущенных при проведении и обработке наблюдений.

5.2. Сразу после окончания обработки наблюдений, перед подачей телеграммы дежурный техник производит сокращенный критический контроль в следующем порядке:

а) Обращает внимание на направление и скорость ветра у поверхности земли (по флюгеру) и на первой высоте середины слоя. Эти данные должны примерно совпадать между собой при умеренных и сильных ветрах. Если расхождения между этими данными не обусловлены особыми орографическими условиями станции или особенностями места установки флюгера, то они могут быть вследствие:

• ошибок, допущенных при определении ветра по флюгеру;
• неверного отсчета углов для первого момента времени наблюдений;
• неверного нанесения проекции шара на планшет А-30 для первого момента наблюдений;
• неверного определения направления ветра по кругу А-30 (отсчет произведен не по тому концу диаметра круга);
• неправильной ориентировки теодолита;
• отсчетов по теодолиту с незакрепленным лимбом.

Для случаев, когда горизонтальный угол от земли и до первого отсчета изменяется мало, приближенная проверка правильности скорости ветра для первой высоты середины слоя может быть осуществлена при помощи табл. 5.

Таблица 5

В таблице даны скорости ветра в зависимости от значений вертикального угла и вертикальной скорости, получаемые в результате обработки первого отсчета вертикального угла.

б) Сравнивает значение первого отсчета горизонтального угла с первым значением направления ветра, снятым с планшета А-30. Расхождение между ними должно быть около 180° (180 +/- 5°).

в) Обращает внимание на соответствие последнего отсчета горизонтального угла записи «Направление, в котором скрылся шар». Совпадение должно быть в пределах одного румба (при делении горизонта на 8 румбов).

Превышение указанного допуска может быть из-за сдвига теодолита при наблюдениях, неверной записи направления, в котором скрылся шар, ошибок при снятии данных с планшета А-30, ошибок в последнем отсчете по горизонтальному лимбу.

г) Просматривает ход ветра от уровня к уровню. Особое внимание обращает прежде всего на скачки направления и скорости ветра, так как в большинстве случаев они связаны с какими-либо ошибками в наблюдении или обработке.

Большие изменения направления ветра, как правило, наблюдаются при малых скоростях ветра, а большие скорости сопровождаются малым изменением направления ветра.

При необходимости ход ветра по высотам сопоставляет с ходом углов. В большинстве случаев соотношение между ходом углов и ходом ветра по высоте подчиняется следующим двум правилам:

• уменьшение значений вертикальных углов характеризует усиление скорости ветра с высотой, а увеличение значений вертикальных углов связано с уменьшением скорости ветра с высотой (как правило, при постоянных или мало меняющихся горизонтальных углах);
• увеличение значений горизонтальных углов сопровождается правым вращением ветра на высотах, а уменьшение значений горизонтальных углов сопровождается левым поворотом ветра на высотах.

В том случае, когда увеличение вертикальных углов не сопровождается уменьшением скорости ветра, следует проанализировать траекторию пути шара, поскольку такая картина может иметь место и при приближении шара к месту наблюдения.

Ошибочные скачки в скорости ветра могут быть из-за следующих ошибок в обработке:

• значения скорости ветра для полминутных промежутков при снятии с планшета А-30 не были умножены на 2;
• значения скорости ветра для двухминутных промежутков при снятии с планшета А-30 не были разделены на 2;
• при снятии значений скорости ветра с планшета А-30 не было учтено изменение масштаба высоты при построении проекции шара.

Пример 1. Ветер по флюгеру: до подъема ЗЮЗ 3 — 4 л (7), после подъема — тот же.

В примере 1 заметен резкий скачок в скорости ветра при переходе от полминутных отсчетов к минутным. Технической проверкой установлено, что при первичной обработке результаты скорости для полминутных промежутков не умножались на два.

Правильная обработка, приведенная рядом, дает и хорошее согласование с показаниями флюгера, и плавный ход скорости ветра с высотой.

Пример 2

В примере 2 наблюдается резкий разрыв в ходе скорости ветра от 10-й к 12-й минуте. Проверка показала, что от 8-й до 10-й минуты все скорости ветра увеличены вдвое. Проекцию шара на этом участке наносили на планшет А-30 в двойном масштабе, а при снятии данных ветра с планшета А-30 значения скорости ветра забыли разделить на два. Рядом дана правильная обработка.

В примере 3 при помощи табл. 5 (для вертикального угла 15,0 и вертикальной скорости шара-пилота 140 м/мин) определено, что скорость ветра для первой высоты середины слоя должна быть равна 9 м/с. По данным же обработки она равна 5 м/с. Оказалось, что при снятии скорости ветра с планшета А-30 значения скорости ветра для полминутных промежутков не были умножены на два. Рядом даны правильные значения скорости ветра.

Пример 3. Ветер по флюгеру З — 3 л (6)

5.3. После подачи телеграммы, перед составлением таблицы ТАЭ-2 начальник станции, инженер или старший техник, ответственные за производство шаропилотных наблюдений, проводят полный критический контроль результатов шаропилотных наблюдений. При проведении контроля в результаты обработки наблюдений вносят необходимые исправления.

При выявлении нарушений методики наблюдений с сотрудниками станции проводят техническую учебу.

Критический контроль проводят в следующем порядке:

а) проверяют все записи в книжке КАЭ-1 с точки зрения увязки данных метеорологических наблюдений с результатами шаропилотных наблюдений;

б) анализируют изменение ветра на стандартных высотах во времени путем прослеживания изменения распределения ветра по высотам от одного срока наблюдений к другому. Для выполнения этого необходимо иметь по крайней мере 3 — 5 соседних по сроку наблюдений;

в) просматривают данные поверки теодолитов (один раз в декаду). Поскольку от состояния теодолита зависит качество наблюдений в целом, к просмотру этих данных следует относиться особенно внимательно, чтобы не допускать наблюдений по неисправному теодолиту. При этом необходимо обращать внимание не только на значения угла коллимации и смещения нуля вертикального круга, но и на изменение их от декады к декаде. При появлении скачка в значении угла коллимации или поправки к смещению нуля вертикального круга необходимо выявить причину этого скачка. Для этого надо сделать повторную поверку теодолита с несколькими отсчетами. Если при этом будет наблюдаться разброс, что свидетельствует о неисправности теодолита, наблюдения следует прекратить и теодолит отправить в бюро поверки для ремонта;

г) анализируют правильность наблюдений за облачностью;

д) по необходимости при выявлении сомнительных данных при анализе изменения ветра во времени используют методы контроля, изложенные в п. 5.3 б.

5.4. При сравнении данных ветра на одних и тех же стандартных уровнях в соседние сроки наблюдений должны быть проанализированы все случаи резкого изменения ветра на высотах.

Следует иметь в виду, что резкие изменения как скорости, так и направления ветра должны быть связаны с соответствующими изменениями погоды. В однородных воздушных массах, т.е. при установившемся типе погоды, ветер на высотах мало изменяется от одного срока наблюдений к другому.

В случае сомнительных данных прежде всего необходимо убедиться в отсутствии грубых ошибок при проведении и обработке наблюдений. Так, резкое изменение направления ветра может быть ложным из-за неправильной ориентировки теодолита или из-за ошибок при отсчете направления ветра при обработке по планшету А-30.

Резкое изменение значения скорости ветра может быть вызвано неучетом масштаба наноски и интервала обработки.

Производящий критический просмотр результатов наблюдений должен знать и изучать местные особенности района расположения станции и их влияние на распределение ветра в нижнем слое атмосферы, так как распределение ветра с высотой в нижних слоях атмосферы определяется не только циркуляционными особенностями данного типа погоды, но и местными условиями. Местные ветры могут иметь суточный ход и изменять общую картину ветрового поля атмосферы в нижних слоях.

Особое внимание следует уделять высоким подъемам шара-пилота, так как большие высоты могут оказаться ложными вследствие наблюдения за уравновесившимся шаром. Как известно, объем шара в полете увеличивается пропорционально уменьшению плотности воздуха. На некоторой высоте объем оболочки достигает своего наибольшего значения, соответствующего пределу растяжения оболочки. В этот момент оболочка обычно лопается. Если же в оболочке образуется свищ, то шар в дальнейшем будет подниматься с уменьшающейся вертикальной скоростью, затем может уравновеситься и даже медленно опускаться. Признаком потери шаром вертикальной скорости может явиться резкое возрастание скорости ветра в конце наблюдения.

Большие высоты могут быть получены также при наблюдениях за звездой (в темное время суток). Вообще, подъемы с электрическим фонариком продолжительностью более 50 мин должны вызывать сомнение. Признаком того, что наблюдения ведутся за звездой, чаще всего является медленное изменение значений вертикального угла во времени.

5.5. Данные об облачности просматривают с учетом общих условий погоды в момент наблюдения и в соседние сроки, а также характеристик облаков различных форм.

Следует обращать внимание на правильность записи количества облаков в порядке убывания их видимого количества. Например, запись 9/6 Ac, Cu неправильная, так как видимое количество облаков Cu больше видимого количества облаков Ac, запись должна иметь следующий вид: 9/6 Cu, Ac. В записи 8/4 Ac, Sc принципиально не важно, какая форма облаков стоит на первом месте, так как видимые количества Ac и Sc одинаковые.

При критическом просмотре могут встретиться такие ошибки, как отсутствие записи форм облаков, пропуск записи формы облаков какого-либо яруса. Например, в записях 10/9 Cu; 9/6 Cs; 6/1 As не все формы облаков отмечены наблюдателем, а в записи 0/10 Ci, по-видимому, неправильно записано количество облаков, запись может быть 0/0 Ci или 10/0 Ci.

В таких случаях необходимо согласовать сомнительные записи с данными в метеорологической книжке. Если восстановить правильную запись облачности по метеорологической книжке невозможно, то вместо записи сомнительных данных облачности в книжке КАЭ-1 следует поставить тире и сделать об этом оговорку в особых замечаниях таблиц ТАЭ-2.

Например, записано 10/10 Sc, \cdot . В этом случае неясно: неправильно определена форма облачности или интенсивность осадков. Если в записях в метеорологической книжке для данного момента наблюдений отмечены осадки слабой интенсивности, то следует считать, что форма облаков определена правильно, так как облака Sc в некоторых случаях могут давать слабые осадки, а ошибка допущена в записи интенсивности осадков. Исправленная запись будет иметь вид: 10/10 Sc, \cdot °. В том случае, если осадки отмечены правильно (обложной умеренный дождь), более вероятно, что форма облаков была Ns, а не Sc. Исправить же Sc на Ns можно только тогда, когда эта форма облаков подтверждена записями наблюдений в метеорологической книжке. В противном случае запись сомнительной формы облаков зачеркивается, а сверху ставится тире. Исправленная запись в книжке КАЭ-1 в этом случае будет иметь вид 10/10 -, \cdot .

Проверяют соответствие между формой и высотой облачности. При этом принимают во внимание высоты облаков, указанные в «Атласе облаков», а также средние климатические высоты облаков, указанные в «Аэроклиматическом справочнике».

Например, запись имеет вид 6/6 Sc (280) 230. Высота Sc 2300 м явно завышена для пункта наблюдения, расположенного в северных или умеренных широтах. По-видимому, наблюдались облака Ac, а не Sc либо шар закрыло облаком Sc на этой высоте. Для решения вопроса, следует ли забраковать целиком запись облачности или только высоту, или исправить запись формы облачности Sc на Ac, привлекают данные облачности и других метеоэлементов в соседние сроки по книжкам КАЭ-1 и по метеорологическим книжкам.

Облака форм Ac и Sc являются облаками одного типа, только располагаются на разных высотах (ярусах). Они часто переходят из одной формы в другую вследствие снижения или повышения высоты нижней границы облаков. Если облака Ac и Sc встречаются вместе, то при наличии переходной стадии наблюдателю подчас трудно определить форму облака, в которое вошел шар. В этих случаях облако относят к той или другой форме только с учетом его высоты, определенной по шару-пилоту. Например, имеется такая запись облачности для пункта умеренных (или северных) широт: 9/5 Sc (210) 198, Ac. В данном случае высота 1980 м явно завышена для Sc. Судя по высоте, шар вошел в облака Ac. Запись нужно исправить следующим образом: 9/5 Sc, Ac (210) 198.

Обращают внимание на соответствие формы облака его высоте при вхождении шара в разорванные облака нижнего яруса. При наличии разорванных облаков нижнего яруса шар может закрываться ими, а наблюдатели могут ошибочно отнести высоту, на которой шар закрыло облаком, к нижней границе этого облака. Все завышенные высоты разорванных облаков нижнего яруса нужно тщательно анализировать и в сомнительных случаях исключать.

Например, записано 9/9 Sc, St fr. (50) 45. Высота 450 м завышена для St fr. и несколько занижена для Sc. По-видимому, шар был закрыт облаком St fr. на этой высоте; запись облачности должна иметь вид: 9/9 Sc, St fr.

Обращают внимание на соответствие высоты облака, в которое вошел шар, высоте подъема шара-пилота. Расхождения между ними могут быть только в интервале времени от момента «туманится» до момента «скрылся». В некоторых случаях, когда шар входит в тонкое неплотное облако, интервал времени от момента «туманится» до момента «скрылся» может быть продолжительным настолько, что за это время можно произвести еще несколько отсчетов углов по теодолиту. Вследствие этого конечная высота шара будет отличаться от высоты нижней границы облака на толщину слоя между моментами «туманится» и «скрылся».

ГЛАВА 6

СОСТАВЛЕНИЕ ТАБЛИЦ РЕЗУЛЬТАТОВ ШАРОПИЛОТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ТАЭ-2

6.1. В таблицы формы ТАЭ-2 помещают результаты наблюдений, проводимых в установленные стандартные сроки с допустимым отклонением не более двух часов.

В таблицы записывают значения направления и скорости ветра на стандартных высотах, взятые из книжек КАЭ-1 после критического контроля результатов наблюдений.

В таблицу помещают результаты наблюдений на высоте более 0,5 км над уровнем моря. Исключение представляют случаи, когда шар вошел в облако и определена нижняя граница облаков.

6.2. Таблицу ТАЭ-2 составляют в двух экземплярах. Рабочий экземпляр таблицы ТАЭ-2 заполняют в течение всего месяца, затем считывают с данными в книжках КАЭ-1, и специалист, ответственный за шаропилотные наблюдения, критически просматривает его. После этого составляют второй экземпляр путем переписки всех записей с рабочего экземпляра. Переписанные таблицы также должны быть внимательно считаны для выявления ошибок, допущенных при переписке.

Таблица ТАЭ-2 составляется по следующим правилам.

6.3. На первой (титульной) странице таблицы ТАЭ-2 записывают общие сведения о станции: название УГКС и станции, ее координатный номер, год, месяц и числа наблюдений, широту и долготу станции в градусах и минутах, высоту над уровнем моря нуля шкалы барометра и теодолита, высоту флюгера над поверхностью земли, систему и номер теодолита.

Координатный номер записывают шестью цифрами, соответствующими градусам широты и долготы станции с десятыми долями. Координатный номер для каждой станции сообщает местная гидрометеорологическая обсерватория.

Высоту над уровнем моря барометра и теодолита и высоту флюгера над поверхностью земли записывают в целых метрах. В сведениях о флюгере необходимо указывать, по какому флюгеру (с легкой или тяжелой доской) велись наблюдения, для чего следует зачеркнуть ненужное название. Если на станции установлены два флюгера (один с легкой, а другой с тяжелой доской) и по обоим ведут наблюдения, то надо подчеркнуть оба названия, а высоту показать в виде дроби: в числителе — высоту флюгера с легкой доской, в знаменателе — с тяжелой.

В разделе «Особые замечания» запись производят в произвольной форме, а время наблюдений указывают местное среднее солнечное в целых и десятых долях часа. В разделе «Особые замечания» записывают:

• все замечания, характеризующие качество помещенных в таблице наблюдений;
• причины пропусков и опозданий в наблюдениях более чем на 30 мин;
• сведения об изменении координат станции с указанием причины (перенос станции или уточнение координат; в последнем случае надо указать, на основании чего сделано уточнение);
• сведения о неисправности, ремонте или замене теодолита;
• данные об изменении места или способа установки теодолита или его ориентировки.

Подписывает таблицу сотрудник станции, ответственный за проведение шаропилотных наблюдений.

На первой странице второго бланка таблицы ТАЭ-2, являющейся продолжением месячной таблицы, записывают наименование УГКС и станции, координатный номер, год, месяц и числа наблюдений и продолжают записи в разделе «Особые замечания», если они не уместились на первой странице первого бланка.

6.4. Внутренний разворот и четвертая страница таблицы служат для записи результатов наблюдений. Каждому наблюдению в таблице отводят одну строку.

Число месяца записывают двумя цифрами (например 01, 12).

Время наблюдений записывают местное среднее солнечное. Запись производят тремя цифрами, в целых и десятых долях часа. Десятые доли часа от целых отделяют точкой. Перевод минут в десятые доли часа производят, пользуясь табл. 6. Записывают фактическое время выпуска шара-пилота, а не время стандартного срока.

Таблица 6

Например, шар выпущен в 14 ч 17 мин по местному среднему солнечному времени. В таблице следует записать 14.3.

Давление записывают без приведения его к уровню моря, в миллибарах с округлением до целых. При записи давления тысячи не отбрасывают. Например, 1004,5 мбар надо записать 1004.

Температуру в градусах Цельсия записывают с десятыми долями, которые отделяют от целых градусов точкой. Градусы (°C) не пишут. Примеры записи температуры: -0,6; 12.1.

Относительную влажность записывают тремя, двумя и одной цифрами (например, 100, 48, 9). Проценты (%) не пишут.

Вертикальную скорость указывают фактическую, по которой вычисляли высоту шара-пилота, т.е. исправленную на фактическую плотность воздуха, а для наблюдений в темное время суток и на сопротивление фонарика.

Количество и форму облаков указывают по записям в книжках КАЭ-1 в строке «До подъема». Облачность и атмосферные явления записывают условными обозначениями в соответствии с п. 3.19 настоящего Наставления. Количество облачности записывают дробью: в числителе количество общей облачности, в знаменателе — нижней. Если количество облачности было 10 баллов с просветами, то надо обязательно ставить знак просвета (\square) . Рядом записывают форму облаков в порядке убывания их видимого количества. Слов «ясно» или «следы» не пишут; в первом случае записывают 0/0, во втором записывают 0/0 и рядом наблюдавшуюся форму облаков. Высоту облака, в которое вошел шар, записывают в десятках метров рядом с формой, к которой она относится: в скобках — над уровнем моря, без скобок — над поверхностью земли.

Если шар вошел в облака, которых не было до наблюдений, то количество и формы облаков записывают по данным, записанным в строке «После подъема».

Рядом с облачностью записывают атмосферные явления, которые наблюдались при выпуске шара: осадки, выпадающие на земную поверхность, дымку, туман, мглу, метель с выпадением снега или низовую, пыльную бурю с указанием интенсивности явления. Условные обозначения облачности и атмосферных явлений отделяют друг от друга запятыми.

Если небо не видно из-за темноты, вьюги, пыльной бури или мглы, то вместо количества облачности записывают знаки вопросов (?/?), а вместо форм — знак вопроса (?) или условное обозначение явления, не позволившего видеть небо: вьюга , пыльная буря , мгла (\infty) .

В тех случаях, когда наблюдения за облачностью не производились или были забракованы полностью или частично, на соответствующих местах ставят прочерки. Например, -/-; 10/-Sc, Ac.

Направление и скорость ветра на стандартных высотах выписывают из книжек КАЭ-1. Направление ветра в градусах записывают тремя цифрами (от 001 до 360), скорость ветра в метрах в секунду записывают двумя цифрами. Единицы измерения (градусы и метры в секунду) не пишут.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛОВ, НЕОБХОДИМЫХ ПРИ ШАРОПИЛОТНЫХ НАБЛЮДЕНИЯХ

Приложение 2

ПЕРЕЧЕНЬ РАСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ВЫПУСКА ШАРА-ПИЛОТА

Приложение 3

Шар-пилот N _________

Приложение 4

Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды

Управление ГКС Центральных областей

ТАБЛИЦА шаропилотных наблюдений

Широта __________________ Долгота ________________ Высота над уровнем моря:

           170                171
барометра ───── м, теодолита ───── м.    Высота  флюгера  над  поверхностью
      11.0/11.0           легкая                              ШТ N 0791054
земли ────────── м. Доска ───────.  Теодолит: система и номер ────────────.
                          тяжелая                             ШТ N 0792142

Особые замечания. Причины пропуска и опоздания наблюдений ─────────────────

04.02.6.09. 14.6 — наблюдений не было из-за снега;

22. 12.6 — облачность (5/5 Sc) указана после подъема шара-пилота, до подъема

было 0/0;

23. 03.2 — опоздание из-за повторного выпуска шара-пилота;

25. 02.6 — направление и скорость ветра по флюгеру станцией не определены;

27. 15.6 — опоздание в выпуске из-за дождя;

14 в 14.6 теодолит ШТ № 0791054 по причине загрязнения оптической части был

заменен теодолитом ШТ № 0792142.

                                         Вавилова В.М.

Ответственный за подготовку таблиц ────────────────────────────────────────

Число месяца	Время наблюдений среднее солнечное (часы и десятые доли часа)	Давление	Температура	Относительная влажность	Вертикальная скорость	Облачность (запись по принятому обозначению)	Ветер по флюгеру		Высота над поверхностью земли, км						Высота над уровнем моря, км
							d (в градусах)	v м/с	0,1		0,2		0,5		0,5		1,0		1,5		2,0		3,0		4,0		5,0		6,0		7,0		8,0		9,0		10,0		12,0
									d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v	d	v
01	02.6	985	5.5	85	208	10/10 Ns, Frnb (38) 21, \cdot °	225	12	237	10
01	14.6	988	0.0	96	200	10/10 Cb, Frnb (44) 27,	045	05	068	04
02	03.0	972	0.5	86	200	10/10 Ns, Frnb (37) 20	225	10	223	10
02	14.6	976	2.4	76	200	8/8 Sc, Cu (137) 120	270	10	273	12	277	14	276	20	279	14	284	17
03	02.6	986	0.8	79	200	6/0 Ac	270	06	282	06	300	08	298	07	301	08	280	07	282	08	288	08
03	15.0	996	3.9	53	240	10/3 Cs, Ci, Cu	270	01	251	04	250	05	263	05	250	04	282	04	273	05	275	08	281	22
04	14.9	988	6.1	100	139	10/10 St fr. (38) 21	225	05	247	12	248	14			247	18
05	02.6	982	7.9	88	192		225	08	229	12	234	17	248	19	242	20
05	14.6	997	4.1	47	200	Cb, Cu (137) 120	270	08	297	08	294	08	290	09	284	07	294	10
06	02.6	1004	-0.8	72	190	Ci, As	{}^{\times}000	00	163	02	{}^{\times}000	00	215	02	074	01	279	03	269	05	265	06	282	12	299	24
06	14.6	998	1.7	94	200	10/10 Ns (127) 110, \cdot °	180	08	189	10	194	13	197	17	196	16	206	20
07	02.6	991	7.2	96	200	6/6 Sc (177) 160	225	07	265	10	277	10	272	10	278	10	284	13	286	15
07	14.6	993	13.1	60	200	Sc (142) 127, Cu	270	05	296	05	288	06	274	06	285	07	275	10
08	02.6	987	10.6	76	200	Sc (117) 100	225	08	242	14	252	18	263	22	261	18	269	27
08	14.6	981	18.1	63	200	10/10 Cb (137) 120,	270	08	294	08	288	08	256	08	282	06	267	11																						-
09	03.0	982	6.9	91	200	10/10 Sc (117) 100	315	03	348	05	356	05	005	03	360	05	026	01
10	02.6	978	0.9	77	197	5/5 Sc (158) 141	360	08	358	08	011	10	021	11	020	12	022	09	010	08
10	14.6	984	2.6	68	200	10/6 Cb (107) 90, Ci, Cu	315	07	291	09	300	11	301	08	298	12
11	02.6	986	-1.5	86	195	0/0	270	05	272	08	280	12	295	15	288	14	301	12	294	13	290	12	288	12	289	12	285	15
11	14.6	989	1.7	46	200	6/6 Sc, Cb	315	12	292	08	294	09	294	07	289	10	300	12
12	02.6	989	-1.8	92	200	3/3 Sc	270	04	264	09	283	12	305	12	296	14	290	13	283	12	274	13
12	14.6	990	1.9	80	200	10/7 Cb (110) 93, Cu, Ci	315	03	333	03	320	04	300	06	304	05
13	02.6	993	-1.5	82	200	10/6 Sc (146) 129, Cs	360	03	347	06	352	06	014	04	360	06	025	04
13	14.6	995	1.9	87	200	10/8 Cu, Sc (197) 180, Ci	315	04	314	04	312	04	290	04	302	04	281	04	283	05
14	02.9	994	0.0	72	200	10/10 Ns (184) 167,	180	04	188	06	182	06	117	04	184	04	118	06	068	04
14	14.6	996	4.1	47	200	8/8 Cu, Cb (137) 120	338	03	354	04	002	06	003	03	007	06	001	04
15	02.6	1001	-1.9	77	195	0/0	360	02	033	04	055	05	051	04	061	04	010	03	354	07	003	11	359	17	356	21	007	12	002	11	360	12
15	14.6	1004	5.1	35	240	7/0 Ci (691) 674	315	03	275	03	270	04	273	03	275	03	292	04	339	06	353	07	348	13	346	19	347	20	349	23
16	02.6	997	1.9	82	200	10/10 Sc (127) 110, Cb,	158	08	184	09	204	10	238	12	217	12	246	09
16	14.6	987	13.0	70	200	Sc (157) 140	292	08	282	05	281	06	304	11	288	08	308	13	292	15
17	02.6	990	5.5	88	200	Sc (117) 100	{}^{\times}000	00	358	04	358	04	338	07	352	06	329	08