[xyz-ips snippet=“meteo“]
Meteorologie (neboli „fyzika atmosféry“) je část fyziky, která se zabývá složením, stavbou, vlastnostmi, jevy a ději, které probíhají v zemské atmosféře – napříkladpočasím (tj. okamžitým stavem ovzduší v daném místě).
K bližšímu seznámení s principy, měřením a zpracováním meteorologických údajů slouží interaktivní exponát meteorologická stanice, Základní komponenty meteostanice tvoří venkovní čidla umístěná na střeše budovy školy, jednotka zobrazení a sběru dat a dále software, umožňující uchování dat, jejich grafické zobrazení, vytváření grafů a přenos základních dat na webový portál.
Zajímavostí je, že čidla množství srážek a rychlosti a směru větru využívají pro svou činnost ekologický zdroj energie – mají vlastní solární článek.
Přenos dat od venkovních čidel k panelu sběru a zobrazení dat se provádí bezdrátovým přenosem (radiovým signálem v pásmu 868 MHz).
Základní vlastnosti použité meteostanice:
- předpověď počasí pomocí 3 symbolů (slunečno, oblačno, deštivo)
- jednotky teploty °C nebo °F
- rosný bod, pocitová teplota (wind chill)
- min., max. hodnoty teploty, vlhkosti a rosného bodu s časem uložení
- zobrazení relativního tlaku vzduchu v hPa nebo mm Hg
- grafické znázornění průběhu tlaku vzduchu
- zobrazení rychlosti větru (možnost volby v km/h, m/s, mph, uzlech a Beaufortově stupnici)
- směr větru zobrazený ve formě větrné růžice
- ukazatel max. nárazů větru s časem a datem uložení
- množství srážek (mm)
- celkové množství srážek – množství srážek v uplynulé hodině, za posledních 24 hodin, poslední týden, poslední měsíc
- režim alarmu pro: teplotu, vlhkost, nárazy větru, směr větru, tlak vzduchu, 24h množství srážek a varování před bouří
- uložení až 1750 záznamů počasí v paměti panelu v intervalu 1 minuta až 24 hodin
- čas (12/24 hodinový ukazatel)
- automatická aktualizace času a data z PC
- kalendář
Studenti mají možnost se seznámit na tomto exponátu se všemi komponenty. SW stanice je nainstalován a spuštěn na vyhrazeném počítači v laboratoři fyziky a okno programu je zobrazené na LCD obrazovce, umístěné na chodbě druhého nadzemního podlaží pavilonu A vedle ostatních exponátů pro výuku fyziky.
Troposféra (spodní část zemské atmosféry) Zdroj:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Meteotek08_atmosfera03.jpg
Zemská atmosféra je plynný obal obklopující naší planetu, udržovaný na místě zemskou gravitací. Obsahuje přibližně 78% dusíku a 21% kyslíku, se stopovým množstvím dalších plynů a pevných a kapalných částic. Atmosféra chrání pozemský život před nebezpečným slunečním a kosmickým zářením a svou tepelnou setrvačností snižuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.
Zdroj: http://www.theozonehole.com/atmosphere.htm
Úkolem všeobecné meteorologie je měření tzv. meteorologických prvků, mezi které patří např.
- tlak vzduchu (atmosférický tlak)
- teplota vzduchu
- vlhkost vzduchu
- sluneční záření
- směr a rychlost větru
- oblačnost a srážky
Uvedené meteorologické prvky spolu souvisí, počasí ovlivňují různou měrou a v průběhu dne i roku se jejich význam mění.
Pokud známe fyzikální vlastnosti atmosféry, můžeme potom určitpředpověď počasí. Meteorologové přitom dnes využívají nejmodernější techniku – družice, elektronické měřící systémy a počítače.
Zdroj: http://www.streckenflug.at/blog/wp-content/gallery/1368km/wetter_met.jpg
Teplota a složení zemské atmosféry se liší podle nadmořské výšky; konkrétní úměra mezi výškou a teplotou se však rovněž mění s výškou. Podle tohoto vztahu tedy dělíme zemské ovzduší na tyto vrstvy atmosféry:
- troposféra: Název pochází z řeckého slova „tropos“. Troposféra sahá od povrchu země až do 7 km v polárních oblastech a 17 km okolo rovníku a je tedy nejnižší vrstvou atmosféry vůbec. Teplota troposféry klesá s nadmořskou výškou.
- stratosféra: sahá od konce troposféry, přibližně do 50 km. Teplota vzrůstá s nadmořskou výškou.
- mezosféra: sahá od konce stratosféry, přibližně do 80 až 85 km. Teplota s nadmořskou výškou klesá.
- termosféra: sahá od konce mezosféry zhruba do vzdálenosti 640 km od povrchu. Teplota stoupá s nadmořskou výškou.
- exosféra: sahá od konce termosféry zhruba do vzdálenosti 20 000-70 000 km od povrchu (až tam, kde poklesně počet částic na 1/10 průměrné hodnoty v troposféře). Teplota s nadmořskou výškou klesá.
Hranice mezi těmito vrstvami jsou nazývány tropopauza, stratopauza,mezopauza a termopauza.
Atmosférický tlak
Hmotnost vzduchu v atmosférě vytváří atmosféricý tlak, který se měří obvykle v hektopascalech (hPa). Průměrný atmosférický tlak u hladiny moře se nazývá normální atmosférický tlak a má hodnotu 1013,25 hPa. Atmosférický tlak klesá s přibývající výškou. Atmosférický tlak je velice důležitý pro předpověď počasí. Absolutní hodnota atmosférického tlaku není tak důležitá jako jeho změna a rychlost změny. Teplý vzduch má nižší hustotu, studený má naopak vyšší hustotu. Zvýšení tlaku signalizuje obvykle slunečné počasí, pokles spíše oblačno a deštivé počasí.
Přístroj, který zaznamenává tlak se nazývá barometr.
Teplota vzduchu
Meteorologové měří teplotu vzduchu ve výšce 2m od země v meteorologické budce. Naměřené hodnoty se udávají podle Celsiovy stupnice. Teplota je v různých výškách různá – v nižších polohách je teplota vyšší a ve vyšších polohách nižší. Může však nastat i stav, kdy tomu tak nebude. Tento zvrat teploty vzduchu se nazývá inverze. Teplota se měříteploměrem.
Vlhkost vzduchu
Vlhkost vzduchu je množství vodních par obsažených ve vzduchu. Vodní páry obsažené ve vzduchu jsou podmínkou pro vznik oblačnosti a srážek. Mírou nasycení vzduchu vodní parou je relativní vlhkost. Je to poměr mezi skutečným obsahem vodních par a maximálním možným obsahem par při dané teplotě. Relativní vlhkost je udávaná v %. 100% relativní vlhkost znamená nasycení vzduchu vodní parou. Tento případ nastává např. při mlhách. Teplota, při níž se pára obsažená ve vzduchu stane nasycenou se nazývá rosný bod. Průměrná relativní vlhkost je nejvyšší v listopadu, prosinci a lednu. Nejnižší je mezi dubnem až srpnem. Vlhkost vzduchu se měří vlhkoměrem (hygrometrem).
Sluneční záření
Přístroj na měření délky a intenzity slunečního záření se nazývá heliograf. Je to skleněná koule, kde se soustředí sluneční záření na papírek, kde vypaluje stopu. V České republice svítí Slunce v průměru asi 1700 hodin ročně.
Směr a rychlost větru
Vítr je pohyb vzduchu v atmosféře. Pohyb nastává ve snaze vyrovnávat tlaky na různých místech. Vzduch se pohybuje jak horizontálně, tak i vertikálně. Na proudění vzduchu závisí i srážky. Lidé si mylně myslí, že směr větru říká, kam vítr fouká. Je tomu přesně naopak. Četnost větrů se zakresluje do větrných růžic. Přístroje měřící rychlost přízemních větrů se nazývají anemometry. Výškové větry se měří pomocí meteorologických balónů.
Silné větry, které mají rychlost přes 240 km/h a krátkodobě mohou mít rychlost i o 50% vyšší se nazývají tornáda (vichřice). Proudí zpravidla od moře, kde nemají žádné překážky. Ve svém středu mají vír.
Oblačnost a srážky
S vlhkostí vzduchu úzce souvicí oblačnost a srážky. Pokud se vzduch ochladí natolik, že není možné, aby voda v něm obsažená byla ve formě páry, začne se srážet ve formě kapének. Srážky nepadají ze všech mraků. Srážky mají také různé formy – déšť, sníh, kroupy.
Mraky se dělí podle tvaru a podle výšky nad zemí. Jev, při kterém vznikají silné a krátké srážky a elektrické výboje (blesky) se nazývá bouřka. Bouřky jsou nejčastější v tropických letních dnech.
Srážky se udávají v mm a přístroj, který zaznamenává jejich intenzitu se nazývá srážkoměr (ombrograf).
Souřadnice umístění stanice:
| Zeměpisná šířka: N 50°04′ 34″ Zeměpisná délka: E 12° 21′ 44″ |
Technická specifikace meteostanice:
- Rozsah měření vnitřní/vnější teploty: -40°C až +59.9°C s rozlišením 0.1 °C
- Rozsah měření vnitřní/vnější vlhkosti: 1% až 99% s rozlišením 1%
- Rozsah měření rychlosti/nárazu větru: 0 až 180 km/h s rozlišením 0,36 km/h (0 až 50 m/s s rozlišením 0,1 m/s)
- Rozsah měření pocitové teploty (wind chill): -40°C až +59.9°C s rozlišením 0.1 °C
- Množství srážek: 0 až 9999,9 mm
- Interval zasílání dat pro senzor venkovní teploty/vlhkosti: 13 s
- Interval zasílání dat pro větroměr: 17 s
- Interval zasílání dat pro srážkoměr: 19 s
- Tlak vzduchu: přednastaveno pro rel. tlak vzduchu 920 až 1080 hPa, měřeno každých 15 s
- Max. dosah bezdrátové komunikace pro senzor venkovní teploty/vlhkosti: 100 m
- Max. dosah bezdrátové komunikace pro větroměr: 50 m
- Max. dosah bezdrátové komunikace pro srážkoměr: 50 m
- Zdroj napájení – hl. jednotka: 3x 1,5V baterie typ C
- Zdroj napájení – senzor venkovní teploty/vlhkosti: 2x 1,5V baterie typ C
- Zdroj napájení – větroměr: provoz na solární článek
- Zdroj napájení – srážkoměr: provoz na solární článek
- Hmotnost: 2500 g
- Rozměry – hlavní část: 222,2 x 34,7 x 163,2 mm
- Rozměry – čidlo pro měření teploty/vlhkosti: 79,4 x 89,8 x 189,3 mm
- Rozměry – větroměr: 250 x 145,9 x 282,2 mm
- Rozměry – srážkoměr: průměr 131,6 x 182,7 mm
Tepelná pohoda
Tepelná pohoda je pojem relativní. Hranice tepelné pohody se budou u jednotlivých lidí lišit. Tepelná pohoda závisí na fyzikálních podmínkách a na činnosti člověka. Pokud člověku není přiliš velké teplo a nepočiťuje chlad, lze říci, že se nachází ve stavu tepelné pohody. Základní podmínkou tepelné pohody je přiměřená teplota vzduchu v místnosti, avšak to není podmínka jediná. Důležitá je teplota vybavení místnosti, stěn místnosti a vlhkost vzduchu. Je-li teplota vzduchu např. 20oC, povrchová teplota stěn by neměla klesnout pod 18oC. Při povrchové teplotě nižší by se musela zvýšit teplota vzduchu, tím by se vodní páry kondezovaly na stěnách a teplelná pohoda by se zhoršila. Nedostatečná tepelná izolace stěn má za následek nízkou povrchovou teplotu. Relativní vlhkost v místnostech se doporučuje 30 až 50%.
Při vlhkosti nižší se zvyšuje odpařování z našeho těla, které se tím ochlazuje, při vyšších hodnotách vlhkosti se naopak voda z těla odpařuje špatně, proto se pak potíme. Při větrání se relativní vlhkost zvýší ochlazením vzduchu. Ohříváním vzduchu se relativní vlhkost snižuje.
Doporučená teplota v místnostech
| obytné místnosti | 18 – 22oC |
| kuchyně | 15oC |
| koupelna | 24oC |
| WC | 16oC |
| chodba, schodiště | 10-15oC |
Doporučená teplota při činnostech
| při odpočinku | 19 – 22oC |
| lehká fyzická práce | 18 – 20oC |
| středně těžká fyzická práce | 14 – 17oC |
| těžká fyzická práce | 10 – 15oC |
Zdroj:
