§ 26. Физическое (барометрическое) нивелирование

Физическое нивелирование основано на закономер­ности изменения атмосферного давления с изменением абсолютной высоты места: с подъемом над уровнем моря давление падает, со спуском — повышается. Нивелирование, при котором определяется разность высот двух точек (превышения), по данным изменения атмосферного давления, измеренного в этих точках, называется барометрическим.

Барометрическое нивелирование дает возмож­ность быстро определять абсолютные высоты точек местности, оно также используется для съемки рельефа высокогорной и сильно пересеченной территории.

По разности давления, как отмечалось выше, с учетом метео­рологических условий можно вычислить и разность высот двух не очень удаленных друг от друга точек. Для этой цели применяют понятие барической ступени высот или расстояния по вертикали в метрах, на котором атмосферное давление меняется на 1 мм ртутного столба. По формуле Бабине:

ft = 16000. (1+0,004^)-^^, ^V 2 ' Bi + B?

где Si и В₂— давление, определенное в точках 1 и 2, U и U — соответственно температура воздуха, составлены таблицы бари­ческих ступеней высот. Так, например, для средней полосы евро­пейской части СССР барическая ступень составляет 10,5 м/мм. Если ее обозначить АН, а давление в точках — В, и В₂, то превышение h можно вычислить по формуле:

/г=ДЯ(В,-В₂).

Атмосферное давление меняется не только с высотой, оно зависит также от ряда метеорологических факторов, в частности от тем­пературы воздуха.

Широкое применение при барометрическом нивелировании полу­чили пружинные барометры-анероиды (безжидкостные). Барометр-анероид БАММ, например, обеспечивает определение давления с точностью 0,2—0,3 мм ртутного столба. Определение температуры воздуха осуществляется с помощью термометра-праща.

Таким образом, на станциях определяется давление и темпера­тура воздуха, а в журнале фиксируется время наблюдения. Так как показания барометра-анероида отличаются от показаний ртутного барометра, то для приведения измеренного, анероидом атмосферно­го давления к показаниям ртутного барометра на каждой станции маршрута в показания анероида вводят три поправки: а) шкало-вую с (760—А) для учета нелинейности шкалы, вызываемой из­менением угла между передаточными рычагами; б) температур­ную поправку Ы_к (где Ъ — температурный коэффициент, поправ­ка на 1°С анероида, t_k — температура прибора); в) добавочную

поправку а, которая возникает из-за неточного учета шкаловой и температурной поправок, а также наличия механических погреш­ностей прибора. Шкаловые и температурные поправки перед каждым полевым сезоном вносят в паспорт анероида после сравнения по­казаний анероида с эталоном в баро- и термокамерах. Правильность показаний анероида не обеспечивается без паспорта.

Показания ртутного барометра В₀ получают алгебраическим суммированием показаний анероида и поправок:

B₀=A + b-t_A + c(760-A) + a.

Давление воздуха меняется в течение дня, поэтому барометри­ческое нивелирование осуществляется способом замкнуто­го хода. Его проводят при устойчивом состоянии атмосферы (в дни без гроз,-сильного ветра и т. п.).

Съемщик, измерив атмосферное давление и температуру воз­духа на исходной точке, обходит все точки маршрута, где после­довательно делает те же наблюдения, отмечая в журнале время измерений. Возвратясь в исходную точку, вновь определяет дав­ление и температуру, отмечает время. Полученная разность давле­ний на исходной точке в итоге двух измерений представляет не­вязку — результат суточного хода атмосферного давления и оши­бок приборов. Ее распределяют пропорционально затраченному на наблюдения времени. Вычислив средние значения давления и темпе­ратуры воздуха между соседними точками хода, находят из таблиц значения барических ступеней. По формуле определяют превыше­ния между ними. Зная абсолютную высоту одной точки и превы­шения, находят высотные отметки всех точек. Точность опреде­ления высот барометрическим нивелированием — 2—2,5 м.