ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РЕКИ
1. Термометры
Для измерения температуры воды применяют термометры различных типов: ртутные, ртутные опрокидывающиеся, электрические. Если термометры применяются для измерения температуры воды на поверхности, то они называются поверхностными, а если на той или иной глубине, — глубинными.
Измерение температуры поверхностных слоев воды можно производить обыкновенным ртутным термометром, опуская его в ведро, наполненное водой из реки.
Более удобным для измерений является специальный ртутный водный термометр, так называемый родниковый. Термометр этот имеет резервуар для ртути, защищенный от действия температуры наружного воздуха (после извлечения термометра из воды) малотеплопроводным материалом, например пробкой, резиной и т. п. Для большей сохранности термометр помещается в металлическую оправу. Деления на шкале термометра нанесены через 0,2 или 0,5°. Такой термометр показывает температуру воды через 2—3 мин., поэтому называется «ленивым».
Изготовляются также ртутные термометры в оправе, снабженной металлическим цилиндром с отверстиями в верхней крышке или сбоку для заполнения его водой при опускании термометра в водоем.
Глубинный опрокидывающийся ртутный термометр применяют для измерения температуры воды на значительных глубинах; его широко используют преимущественно при исследованиях водохранилищ озер и морей.
Прибор состоит из двух термометров: основного и вспомогательного, скрепленных друг с другом и заключенных в толстостенную стеклянную трубку. Вблизи от ртутного резервуара капилляр термометра сужен и изогнут, вследствие чего при повороте термометра резервуаром вверх часть ртути, прошедшая узкое изогнутое колено, отделяется и падает в противоположный конец капилляра, где имеется расширение, поэтому деления в термометре нанесены от конца капилляра к резервуару.
Высота оторвавшегося столбика ртути показывает температуру воды в момент опрокидывания. Так как производить отсчет приходится в воздухе при иной температуре, то в показание глубинного термометра вводят поправку, которую вычисляют по показанию вспомогательного термометра.
Глубинный термометр заключен и металлическую гильзу и помещается в специальную металлическую раму, при помощи которой он опрокидывается. Вращение рамы термометра происходит вокруг горизонтальной оси под действием пружины, заключенной в коробке. От вращения термометр первоначально удерживается прижимаемым пружиной рычагом, конец которого входит в углубление, сделанное в обойме термометра. Посредством зажима и направляющего кольца термометр прикрепляется к тросику. Посыльный груз, скользящий по тросику, ударяет по рычагу, разъединяет сцепление, и рама с термометром опрокидывается.
Электрические термометры подразделяются на термометры сопротивления и термоэлектрические.
Термометр сопротивления имеет следующее устройство. Металлическая проволока диаметром 0,03—0,04 мм, сопротивлением 50—100 ом наматывается на кварцевую трубочку, изолированную от воды посредством другой кварцевой трубочки с запаянным концом. Концы проволоки идут к двум клеммам, которые могут быть присоединены к измерительному прибору. При измерении температуры пользуются мостиком сопротивления. Кроме металлической проволоки, применяют также полупроводники; в этом случае термометры называют термисторами. В отличие от проводников (металлов), сопротивление полупроводников уменьшается с ростом температуры, и поэтому термисторы значительно более чувствительны к изменениям температуры; при нагреве полупроводников па 1° сопротивление понижается на 3—6% (а в металлах при нагреве на 1° сопротивление повышается на 0,3—0,4%).
Термоэлектрические термометры составляют так называемую термопару из двух металлов (например, железа и меди), спаянных в точках А и В; при разности температур в них tx (горячий спай) и t2 (холодный спай) возникнет электрический ток.
Для увеличения чувствительности термоэлектрического термометра составляют термобатарею из нескольких термопар (например, из 100).
Точность измерения температуры воды электрическими термометрами может быть доведена до 0,01—0,001°.
2. Измерение температуры воды и обработка материалов
Измерение температуры воды производят на водомерных постах и на гидрометрических (гидрологических) станциях ежедневно в 8 час. за исключением периода устойчивого ледостава. Одновременно измеряют температуру воздуха термометром-пращем. Если колебания температуры воды имеют ясно выраженный суточный ход, то устанавливают дополнительные сроки наблюдений. Глубинные измерения температуры воды производят по специальной программе, особенно в связи с изучением образования глубинного льда; в последнем случае применяют описанные выше чувствительные электрические и термоэлектрические термометры с точностью измерения до 0,001°. При точных измерениях температуры необходимо обеспечить систематическую проверку применяемых электрических термометров. В результате обработки измерений составляют таблицы и строят совмещенные графики колебаний температуры воды и воздуха в пунктах наблюдений.
В случаях особых заданий подсчитывают количество тепла, переносимого рекой (тепловой сток).
