題:
幾個世紀以來,大氣壓力測量如何精確到百萬分之100的精度?
uhoh
2020-01-21 06:58:13 UTC
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BBC新聞報導倫敦的氣壓至少至少達到“ 300年來的最高水平”始於

倫敦希思羅機場通宵錄取的氣壓為壓力為1,049.6毫巴(mbar)。

這很可能是倫敦有記錄以來的最高壓力,記錄可以追溯到1692年。

它與此 Met Office的鳴叫

到目前為止,威爾士的Mumbles Head似乎記錄了在當前定居階段的最高壓力,今天傍晚1050.5 hPa。這與本貝庫拉(Benbecula)16.1.1957記錄的1050.9 hPa和英國記錄的1053.6 hPa,阿伯丁31.1.1902

稍差,然後繼續:

週日傍晚2100 GMT,美國氣象局每小時觀測報告在德文郡利斯科姆記錄了1050.3 mbar。此後不久,在德文郡的鄧克斯韋爾記錄了1,050.2 mbar,在南威爾士的Mumbles記錄了 1,050.5 mbar

這些測量都沒有違反在阿伯丁記錄的 1,053.6 mbar。格林威治標準時間1902年1月31日格林威治標準時間2200,這仍然是全國紀錄,但是過去24小時的事件無疑標誌著60年來,不列顛群島的任何地方首次達到1,050 mbar, Burt。

要討論這些記錄,有必要將氣壓測量值與1000 mbar中的0.1 mbar精度進行比較,這是百萬分之100的水平。

問題:大氣壓力測量值在幾個世紀內可溯源到百萬分之100的精度?幾個世紀前用於校準大氣壓力的程序可以重複使用,與今天的標準相比,還是有人認為某個地方有非常古老的標準絕對晴雨表保持校準狀態?

請注意,1692個測量值的準確度可能要低得多,但仍低於1,049.6個
五 答案:
Graham
2020-01-21 22:58:57 UTC
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Mark關於水銀氣壓計的答案是正確的-但這還不是全部。

氣壓計最初是根據水壓計原理用水而不是水銀建造的。水比汞輕,因此水壓計需要一個10.3m的管。因此,1mbar約為1cm,而使用1mm漸變尺的0.1mbar測量顯然是微不足道的。當然,確切的測量單位取決於進行測量的國家/地區,但是應該清楚的是,即使使用了不便的大氣壓計,也完全有可能達到這種精度!

水銀氣壓計,汞高度在1bar時約為75厘米,使用起來更加方便。正如Mark所說,這確實需要更精確的標尺來進行測量。

但是,簡單的標尺的準確性也不是完整的故事。 游標刻度是在大約同一時間發明的(或至少是普及的)。使用浮動游標筆,水銀氣壓計可以精確地讀取到標尺刻度的1/10左右。對於以1mm間隔標記的標尺,因此可以讀取75cm的汞柱,其精度為133ppm,與原始水基氣壓計的精度足夠接近。

哦,這是一個令人著迷的浮動游標水銀氣壓計!快速瀏覽一下互聯網上的“浮動汞氣壓計”可以找到[this](https://i.stack.imgur.com/9HGEn.jpg)和[this](https://i.stack.imgur.com/ cEoDe.jpg),請點擊[此頁面](https://www.1stdibs.co.uk/furniture/more-furniture-collectables/collectables-curiosities/scientific-instruments/19th-century-float-mercury-barometer/id- f_15973321 /),但我仍然不了解它是什麼或它如何工作。也許可以將其作為一個單獨的問題提出來...
@uhoh的基本原理是,人們真的會善於發現事物的排列,因為我們基本上都是天才級的模式匹配機器,即使很小的差異也很容易看出。使用游標刻度尺可以比打印或雕刻線條更準確地解決距離問題。
我一直在機械游標卡尺和千分尺上使用游標尺,但是我不知道*浮動水銀氣壓計*的外觀和工作原理,所以我問過[浮動水銀氣壓計是什麼樣子?它如何運作以及如何使用浮力?](https://earthscience.stackexchange.com/q/19046/6031)
為了補償水/汞的熱膨脹,需要知道溫度達到約0.5開爾文精度。但是,對於某些氣壓計模型,可以直接從液柱的總長度進行測量。
Mark
2020-01-21 09:33:30 UTC
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水銀氣壓計是一種簡單易用的氣壓計,它將校準壓力標準的問題變成了校準長度標準的問題。長度標準的準確性長期以來一直是商人及其監管者關注的問題。在1692年,該標準可能是英國皇家學會(Royal Society)擁有的黃銅原型船場。 0.1毫巴的壓力約為0.003英寸汞柱(大約1/256英寸)。在1692年,我還沒有找到這種精度的標尺的證據,但是肯定可以得到劃分為64英寸(0.5毫巴)的標尺。

總之,百萬分之100?可能不會。百萬分之500?當然。

啊!因此1.0000 mbar是0.75006毫米汞柱。好吧,有了標準的管子內徑和用於解釋不可避免的彎月面形狀的協議,今天製造的一種簡單的氣壓計的性能將與一個世紀前的製造相同。我不知道為什麼我沒有想到這一點。我猜是因為汞很危險並且細長的玻璃管很容易破裂,所以我們看不到周圍有太多的汞氣壓計。謝謝!
請注意,毫巴也是已棄用的單位。現代壓力單位為帕斯卡(1 hPa = 1 mbar)。大都會辦公室使用hPa,但我不知道為什麼BBC新聞選擇使用mbar。
@gerrit,因為它方便了大約1000倍。
@hobbs幾乎不是一個名字,普通公眾會聽到一個數字,而且有些胡言亂語。他們只需要記住事物的實際名稱即可。他引用新聞只是使用hPa,而幾乎在任何地方都不會遇到mbar(儘管會遇到胎壓欄)。這只是名稱的約定。當您選擇使用諸如inchHg或torr(對於血液來說仍然很常見)之類的東西時,您只需要了解哪個琥珀色高和哪個低。我正在為輪胎使用PSI,我不在乎一米中有多少個SI。我只知道我需要哪個號碼。
@hobbs PSI對輪胎氣壓有利的原因與數百英尺對航空業有益的原因相同。一個是從0到100的整數,另一個是從1到660的整數,而不是笨拙的分數(例如千米或幾百米)。單位的名稱幾乎無關緊要,需要知道多少是多少,多少是大,以及如何實現。名稱只是一個約定。天氣新聞中,hPas很好。這只是一個不同的名字。
Fred
2020-01-21 08:04:52 UTC
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我不認為他們對舊的讀數使用的精度水平。

對於最近的測量,正在將以hPa為單位的壓力報告到小數點後一位。對於非常古老的讀數,沒有給出任何值。

對於1902年的1053.6 hPa的記錄讀數,我懷疑這是最有可能以汞英寸為單位記錄的讀數的數學轉換-英國在1970年代開始轉換為公制。

關於大氣壓到小數點後一位的報告,0.1 hPa是10 Pa,即1.02 kg / m 2 sup>,對於現代氣壓計而言,精度似乎是合理的。

但是,在英制汞柱,毫巴和帕斯卡之間進行轉換時,精度沒有損失。
Will
2020-01-21 22:19:43 UTC
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大氣壓力測量值如何在幾個世紀內可追溯到百萬分之100的準確性

比較記錄的記錄氣壓,此標準 不一定必須滿足。

記錄氣壓至百萬分之100的精度數百年來一直是有可能的,因為在簡單的儀器幫助下,觀察靜壓氣壓計中的水準儀運動只有幾分之一英寸是微不足道的。在短時間內,不同讀數之間的細微差異在氣象上很重要,對於一個穩定的晴雨表,這些變化也可能會保持準確

保證大氣壓力就像Mark所說的那樣,用絕對來表示em>準確的(因此,可以互換使用幾個世紀以來毫無疑問地使用過的各種記錄工具)更加困難詳細,它很簡單,足以使氣象學家對此有所了解。通過添加以較低精度記錄壓力的捨入誤差來降低精度是很愚蠢的。但是,當我們談論這樣的記錄被超越時,這些記錄之間相隔數百個世紀的差異的溢價並不高。

一個記錄超過另一個記錄的事實主要是一個 symbolic 里程碑,它可以幫助外行人大致了解正在描述的特殊情況。記錄的報告沒有沒有斷言關於完全不同世紀以來的大氣條件之間的精確比較(據我所知,還沒有)。他們必須選擇一個具有代表性的記錄作為記錄,但只要將其註釋限制為記錄之間的差異,則它們是完全正確的。今天,官員記錄的值至少達到0.1毫巴,並且其中一些記錄的值比以前記錄的值高。

畢竟,這些只是記錄了整個國家區域內特定點的氣壓。它們可作為指示控制整個國家當時天氣的天氣系統的氣壓的指標。毫無疑問,在過去的幾年中,還存在其他非常高壓的系統,同樣,這很有可能是最高的系統之一(由於它打破了記錄壓力的記錄),但是我們真的必須絕對確定它是有史以來最高的。

Pete Kirkham
2020-01-23 18:25:36 UTC
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最大讀數是在阿伯丁天文台獲取的,它們仍然有氣壓計,在獲取讀數期間一直在使用(銘文可追溯到1888年,1922年以後仍在使用)。

它不是一種汞-汞與之相關,因為該文章指出,在發明無液氣壓計之前,記錄可以追溯到1692年,儘管並未說明1902年之前的記錄是準確的。

錶盤似乎標有0.01英寸汞柱或〜0.34毫巴的分辨率,儘管很難說是照片的一半還是一半。它還具有一個以上的刻度尺和一個數字窗口,因此範圍超過了錶盤的一轉,有點像現代的錶盤指示器,其尺寸可小至一微米。

我認為這不會是使用的儀器-看起來像便攜式的儀器,但我想他們為天文台提供了製圖儀器,到那時已經過了二十年了-但它確實為儀器的精度設定了下限已知可以在1902年進行讀取的天文台使用。在其歷史收藏中的製表氣壓計說明中沒有指定日期,我也無法從照片中讀取其匾。



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