Υδραργυρικό βαρόμετρο

Το Υδραργυρικό βαρόμετρο είναι όργανο μέτρησης της ατμοσφαιρικής πίεσης και ιστορικά το πρώτο που επινοήθηκε για το σκοπό αυτό.

Γενικά

Η αρχή λειτουργίας του υδραργυρικού βαρομέτρου στηρίζεται στο ότι το βάρος της στήλης του ατμοσφαιρικού αέρα μπορεί ν΄ αντισταθμίζεται από το βάρος στήλης υδραργύρου.

Στην απλούστερη μορφή του το υδραργυρικό βαρόμετρο αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα που το ένα του άκρο είναι κλειστό και είναι γεμάτος με υδράργυρο. Για την απομάκρυνση και της ελάχιστης ποσότητας του αέρα που μπορεί να έχει εισχωρήσει και να έχει επικαθίσει στα εσωτερικά τοιχώματα του σωλήνα ο υδράργυρος βράζεται μέσα στον σωλήνα. Στη συνέχεια ο σωλήνας αναστρέφεται με το ανοικτό άκρο φραγμένο με το δάκτυλο του χειριστή - παρατηρητή όπου και βυθίζεται σε μικρή λεκάνη υδραργύρου οπότε και απελευθερώνεται το ανοικτό άκρο του. Τότε παρατηρείται ο υδράργυρος να κατέρχεται μέχρι ν΄ αντισταθμιστεί από τη πίεση που ασκεί η ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της λεκάνης με τον υδράργυρο. Αυτό σημαίνει πως το βάρος του υδραργύρου που βρίσκεται στο σωλήνα εκφράζει το μέγεθος της ασκούμενης εκείνη τη στιγμή ατμοσφαιρικής πίεσης.

Η εκάστοτε ακριβής τιμή της πίεσης που εκφράζεται με το ύψος της υδραργυρικής στήλης δεικνύεται σε φερόμενη κλίμακα στο μεταλλικό σωλήνα (συνήθως από ορείχαλκο) που περιβάλλει προστατευτικά τον γυάλινο σωλήνα. Η κλίμακα αυτή είναι βαθμονομημένη σε χιλιοστά, (mm), σε ίντσες (in) και τελευταία σε χιλιοστόβαρα (mb).
Υπάρχουν πολοί τύποι υδραργυρικών βαρομέτρων. Στα πλοία χρησιμοποιείται συνήθως ο "τύπος Kew" ή "Renou". Ο τύπος αυτός είναι ιδιάζουσας κατασκευής και διαφέρει του τύπου "Fortin" στο ότι δεν έχει την ακίδα, το άκρο της οποίας αντιστοιχεί με το 0 της κλίμακας. Σ΄ αυτό το όργανο το σφάλμα που προκύπτει απ΄ τη μεταβολή της στάθμης του υδραργύρου της λεκάνης εξουδετερώνεται με αντισταθμιστική κλίμακα.

Σφάλματα υδραργυρικού βαρομέτρου

Τα υδραργυρικά βαρόμετρα υπόκεινται σε τρία χαρακτηριστικά σφάλματα που οφείλονται στο τριχοειδές φαινόμενο, στη χωρητικότητα και στην άντληση, τα οποία και είναι:

Σφάλμα τριχοειδούς

Η επιφανειακή τάση του υδραργύρου μέσα στον υδραργυρικό σωλήνα σχηματίζει μηνίσκο. Αυτό επιβάλλει η τιμή της πίεσης που λαμβάνεται θα πρέπει να είναι πάντοτε η εφαπτομένη επί της κορυφής του μηνίσκου.

Σφάλμα χωρητικότητας

Το ύψος της βαρομετρικής στήλης θα πρέπει να λαμβάνεται από την επιφάνεια του υδραργύρου της λεκάνης μέχρι της κορυφής του υδραργύρου μέσα στον σωλήνα. Όταν η πίεση αυξάνει η στάθμη στη λεκάνη κατέρχεται. Επομένως οι μετρήσεις δεν μπορούν λα ληφθούν από σταθερό σημείο. Το σφάλμα αυτό αντισταθμίζεται με τη ρύθμιση της απόστασης μεταξύ των διαφόρων υποδιαιρέσεων της κλίμακας. Δηλαδή η σχέση μεταξύ διαμέτρου λεκάνης και διαμέτρου του γυάλινου σωλήνα είναι τέτοια ώστε η ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου της λεκάνης να είναι εκατονταπλάσια εκείνης μέσα στο γυάλινο σωλήνα, έτσι η κάθε υποδιαίρεση της κλίμακας δεν ισούται στη πραγματικότητα με ακέραιο mm ή in αλλά προς 100/101 των μονάδων αυτών.

Σφάλμα άντλησης

Το σφάλμα αυτό απαντάται μόνο στα υδραργυρικά βαρόμετρα που φέρονται στα πλοία.

Επειδή στα πλοία επέρχεται συνεχώς μεταβολή του ύψους της θέσης του βαρομέτρου από τη μέση στάθμη της θάλασσας (ΜΣΘ) παρουσιάζεται μια συνεχής μεταβολή των ενδείξεων της υδραργυρικής στήλης. Η ταλάντωση αυτή του υδράργυρου που χαρακτηρίζεται εν προκειμένω "άντληση" καθιστά δύσκολη τη λήψη ορθής ανάγνωσης της ένδειξης του βαρομέτρου. Εκτός όμως αυτού τέτοιο σφάλμα μπορούν να προκαλέσουν και οι διάφοροι κλυδωνισμοί του πλοίου όπως και οι ριπαίοι άνεμοι. Το σφάλμα αυτό περιορίζεται δραστικά με ιδιαίτερη προσαρμογή τριχοειδούς υδραργυρικού σωλήνα που φέρεται πάνω από τη λεγόμενη "παγίδα αέρος" δηλαδή τη στένωση του σωλήνα. Αν συνεχίζει να υφίσταται δυσκολία ορθής λήψης τότε λαμβάνεται ο μέσος όρος τεσσάρων συνεχόμενων ενδείξεων (των δύο μεγίστων και δύο ελαχίστων), μεταξύ των οποίων και ταλαντώνεται η υδραργυρική στήλη.