Проблемы оборудования

Гейгер с первых же шагов испытывал тяжелые затруднения с приборами, такие тяжелые, что даже предложил определить микроклиматологию как науку, которая рождается в "момент, когда метеоролог переходит на новые приборы". Поскольку это неясно для неспециалиста, будет уместно кое-что разъяснить.

Различные пути, по которым поверхность почвы получает или теряет тепло в течение дня. Светлые стрелки показывают приток тепла, темные - потери; ширина стрелок соответствует относительной интенсивности каждого процесса (по Гейгеру)

Возьмем, например, измерение температуры. Микроклиматолог ответит иронической улыбкой на ваше предложение использовать здесь простой термометр. Дело в том, что если вы хотите измерить температуру в сантиметре от земли, то метеорологическая будка обычного типа самой своей массой внесет коренные изменения в то явление, которое вы хотите зарегистрировать; будка будет получать тепло (от солнца) и излучать его, а температура микроклиматических зон, как мы увидим, меняется иногда от сантиметра к сантиметру. Стало быть, от будки нужно отказаться, но без нее резервуар термометра будет подвергаться, с одной стороны, прямому воздействию солнечных лучей, а с другой - излучению, отражаемому почвой или растениями; обработка снятых с прибора показаний станет невозможной. Было решено защитить резервуар двумя цилиндрами из тонкого никелированного металла; через них просасывается воздух, чтобы разогретые солнцем металлические цилиндры не стали в свою очередь источником вторичного излучения. По прошествии нескольких минут между цилиндрами и циркулирующим воздухом устанавливается тепловое равновесие, и тогда снимают показания термометра.

Различные пути, по которым поверхность почвы получает или теряет тепло после захода солнца. Светлые стрелки показывают приток тепла, темные - потери; ширина стрелок соответствует относительной интенсивности каждого процесса (по Гейгеру)

К середине дня относительная влажность повышаются. По мере удаления от поверхности почвы возникают два противоположных явления: относительная влажность больше изменяется на высоте 100 сантиметров, чем на высоте 5 сантиметров, а давление - в припочвенном слое (по Гейгеру)

К середине дня давление повышаются. По мере удаления от поверхности почвы возникают два противоположных явления: относительная влажность больше изменяется на высоте 100 сантиметров, чем на высоте 5 сантиметров, а давление - в припочвенном слое (по Гейгеру)

Ничто не мешает нам поставить рядом с первым термометром второй, но с резервуаром, обернутым влажной тряпкой. Циркуляция воздуха вызовет испарение воды, что отнимет какую-то часть тепла у этого термометра, и, следовательно, он будет показывать более низкую температуру, чем первый, причем она будет тем ниже, чем ниже влажность окружающего воздуха. Так был создан прибор, названный психрометром. Сопоставив с помощью специальных таблиц данные, снятые с сухого и влажного термометров, можно рассчитать характеристики влажности.

Остальные измерения производятся методами, более близкими к классическим. Суммарная солнечная радиация измеряется обычно термоэлектрическим элементом, у которого зачернена поверхность, обращенная к солнцу. Для микроизмерений, производимых, скажем, на разных участках поверхности листа, используют термопары.

Но если измерять радиацию на открытом участке совсем не сложно, то эту же задачу невероятно трудно решить в лесу. Все видели на поверхности почвы круглые пятна света от солнечных лучей, проходящих сквозь ветви деревьев. Как же при таком положении, не проделав множества измерений, вычислить то среднее количество радиации, которое приходится, например, на квадратный метр поверхности почвы? Это крайне сложно, и мы еще не овладели достаточно совершенными методами.

Не менее трудно найти количественные характеристики дождя. Казалось бы, чего проще: ставь на открытой площадке цилиндрический сосуд - дождемер и измеряй в сантиметрах дождевую воду, которая в него попадает. Но все оказалось совсем не так просто, когда один немецкий метеоролог, движимый духом противоречия, поставил десятки дождемеров на расстоянии нескольких метров друг от друга. Это помогло ему установить, что показания приборов не совпадают и что дождь к тому же имеет совершенно неправильную структуру. А уж под деревьями и вовсе все обстоит иначе. Известно, что деревья задерживают какую-то часть капель, потому-то мы и прячемся под ними от дождя. Но какая именно часть капель оказывается перехваченной? Это немаловажно для животных, обычно живущих под прикрытием растений. Кларк сконструировал остроумный и в то же время очень простой аппарат, который он назвал интерцептометром - "перехватчиком". Представьте себе бак с основанием в квадратный метр и поделите его на бачки десятисантиметровой высоты. Если пять таких бачков поставить на землю на пшеничном поле, а другие пять поместить над стеблями, разница между показателями верхних и нижних бачков будет полностью соответствовать интерцептивной способности растений. Эта способность значительна: стебли растений легко задерживают до 60% воды дождей слабой или средней силы. Выходит, что насекомые, ползающие по земле на пшеничном поле (а их, как мы увидим, немало), живут, если говорить об осадках, в более сухом, чем на открытой местности, климате. Правда, сюда и солнечных лучей попадает меньше, так что климат более прохладен.