Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Ατμοσφαιρική Πίεση (σελ. 45-47) – ΝΑΥΤΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Ατμοσφαιρική Πίεση (σελ. 45–47)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις Επανάληψης & στις Ασκήσεις-Εργασίες του βιβλίου.

Πίεση, ύψος ΚΑΙ όργανα-θερμοκρασία

Ερώτηση: Ερ.1–4. Ορισμός πίεσης, μεταβολή με ύψος/αναγωγή, επίδραση θερμοκρασίας & πλάτους στα βαρόμετρα, ημερήσια/ετήσια μεταβολή.

Απάντηση:

• Ατμοσφαιρική πίεση: το βάρος της στήλης αέρα ανά μονάδα επιφάνειας.
• Μειώνεται με το ύψος· η αναγωγή στην επιφάνεια της θάλασσας διορθώνει την ένδειξη ώστε οι πιέσεις διαφορετικών σταθμών να είναι συγκρίσιμες (ίδιο επίπεδο αναφοράς).
• Το υδραργυρικό βαρόμετρο επηρεάζεται από τη θερμοκρασία (διαστολή Hg) & το γεωγραφικό πλάτος (μεταβολή g) → απαιτούνται διορθώσεις· το μεταλλικό επηρεάζεται κυρίως από τη θερμοκρασία (αντισταθμίζεται κατασκευαστικά).
• Ημερήσια μεταβολή: δύο μέγιστα (~10:00 & 22:00) & δύο ελάχιστα (~04:00 & 16:00)· ετήσια: εξαρτάται από την εποχή/θερμοκρασία.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πίεση=βάρος στήλης αέρα· αναγωγή για σύγκριση· Hg επηρεάζεται από θερμ.&πλάτος· ημερήσια διπλή διακύμανση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ορισμός + λόγος αναγωγής + επιδράσεις.

Ισοβαρείς, βαροβαθμίδα, τάση, ισαλοβαρείς

Ερώτηση: Ερ.5–8. Ισοβαρείς & χάραξη, οριζόντια βαροβαθμίδα, βαρομετρική τάση, ισαλοβαρείς.

Απάντηση:

• Ισοβαρείς: καμπύλες ίσης πίεσης· χαράσσονται ενώνοντας σημεία με ίδια (ανηγμένη) πίεση, ανά σταθερό βήμα (π.χ. 4 mb).
• Οριζόντια βαροβαθμίδα: \( \Delta P/\Delta n \) κάθετα στις ισοβαρείς, από υψηλή→χαμηλή· από χάρτη = διαφορά πίεσης / απόσταση ισοβαρών.
• Βαρομετρική τάση: μεταβολή πίεσης στον χρόνο (θετική/αρνητική) — χρήσιμη στην πρόγνωση.
• Ισαλοβαρείς: καμπύλες ίσης βαρομετρικής τάσης· χαράσσονται όπως οι ισοβαρείς αλλά για τιμές τάσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ισοβαρείς=ίση πίεση· βαροβαθμίδα=ΔP/Δn· τάση=μεταβολή χρόνου· ισαλοβαρείς=ίση τάση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: 4 ορισμοί + τρόπος χάραξης.

Μορφές ισοβαρών

Ερώτηση: Ερ.9–10. Ύφεση, δευτερεύουσα ύφεση, αντικυκλώνας, βαρομετρικός αυχένας, αυλώνας ύφεσης, σφήνα έξαρσης.

Απάντηση:

• Ύφεση (L): κλειστές ισοβαρείς με χαμηλή πίεση στο κέντρο (κακοκαιρία)· δευτερεύουσα ύφεση: μικρότερη ύφεση στην περιφέρεια κύριας.
• Αντικυκλώνας (H): κλειστές ισοβαρείς με υψηλή πίεση στο κέντρο (καλοκαιρία).
• Βαρομετρικός αυχένας: ζώνη χαμηλής πίεσης ανάμεσα σε δύο υψηλά.
• Αυλώνας ύφεσης: επιμήκης προέκταση χαμηλής πίεσης (V ισοβαρών)· σφήνα έξαρσης: επιμήκης προέκταση υψηλής πίεσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) L=ύφεση/κακοκαιρία, H=αντικυκλώνας/καλοκαιρία· αυλώνας=προέκταση L, σφήνα=προέκταση H.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: αναγνώριση μορφών (σχήματα προαιρετικά).

Βαρόμετρα ΚΑΙ βαρογράφος

Ερώτηση: Ερ.11–14. Αρχή υδραργυρικού & μεταλλικού βαρόμετρου, σφάλματα, βαρογράφος.

Απάντηση:

• Υδραργυρικό: στήλη υδραργύρου ισορροπεί με την ατμοσφαιρική πίεση (~760 mm)· επηρεάζεται από θερμοκρασία (διαστολή) → διόρθωση.
• Μεταλλικό/κενού (aneroid): μεταλλικό κουτί με κενό που παραμορφώνεται με την πίεση· φορητό.
• Σφάλματα μεταλλικού: θερμοκρασίας, ελαστικής υστέρησης, βαθμονόμησης· το σφάλμα θερμοκρασίας αντισταθμίζεται με διμεταλλικό στοιχείο.
• Βαρογράφος: μεταλλικό βαρόμετρο με γραφίδα που καταγράφει συνεχώς σε περιστρεφόμενο τύμπανο (βαρόγραμμα).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Υδραργυρικό=στήλη Hg (διόρθωση θερμ.)· μεταλλικό=κάψα κενού· βαρογράφος=συνεχής καταγραφή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: αρχή λειτουργίας κάθε οργάνου.

Πίεση σε psi

Ερώτηση: Ασκ.1. Πόση η πίεση στην επιφάνεια της Γης σε λίβρες/ίντσα² (1 in=2,54 cm, 1 pound=4,45 Nt);

Απάντηση:

• Κανονική πίεση \( P = 101325\ \text{Pa} = 101325\ \text{N/m}^2 \). Εμβαδόν 1 in² \( = (0{,}0254)^2 = 6{,}45\times10^{-4}\ \text{m}^2 \).
• Δύναμη σε 1 in²: \( F = 101325 \times 6{,}45\times10^{-4} \approx 65{,}4\ \text{N} \).
• Σε λίβρες: \( 65{,}4 / 4{,}45 \approx 14{,}7\ \text{lb} \Rightarrow P \approx 14{,}7\ \text{psi} \).

Σύνοψη: ≈ 14,7 λίβρες/ίντσα² (psi).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: F=P·A & μετατροπή N→lb. Επαληθεύτηκε με κώδικα.

Μετατροπή mb → mmHg / hPa

Ερώτηση: Ασκ.2–3. Πόσα mmHg & εκτοπασκάλ αντιστοιχούν σε 950 mb & 1000 mb;

Απάντηση:

• Ισχύει \( 1013{,}25\ \text{mb} = 760\ \text{mmHg} \) & \( 1\ \text{mb} = 1\ \text{hPa} \).
• 950 mb: \( 950 \times \dfrac{760}{1013{,}25} \approx 712{,}6\ \text{mmHg} \); 950 hPa.
• 1000 mb: \( 1000 \times \dfrac{760}{1013{,}25} \approx 750{,}1\ \text{mmHg} \); 1000 hPa.

Σύνοψη: 950 mb ≈ 712,6 mmHg = 950 hPa· 1000 mb ≈ 750,1 mmHg = 1000 hPa.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: αναλογία 760/1013,25 & mb=hPa. Επαληθεύτηκε με κώδικα.

Οριζόντια βαροβαθμίδα

Ερώτηση: Ασκ.4–5. Βαροβαθμίδα & κατεύθυνση: (α) 985→980 mb σε 80 km, (β) 975→980 mb σε 180 km.

Απάντηση:

• \( \text{βαροβαθμίδα} = \dfrac{\Delta P}{\Delta n} \), φορά από υψηλή→χαμηλή πίεση.
• (α) \( \dfrac{985-980}{80} = \dfrac{5}{80} = 0{,}0625\ \text{mb/km} \) (=6,25 mb/100 km), με φορά προς την ισοβαρή των 980.
• (β) \( \dfrac{980-975}{180} = \dfrac{5}{180} \approx 0{,}0278\ \text{mb/km} \) (≈2,78 mb/100 km), προς την ισοβαρή των 975.
• Η (α) έχει μεγαλύτερη βαροβαθμίδα → ισχυρότερος άνεμος.

Σύνοψη: (α) 0,0625 mb/km, (β) ≈0,0278 mb/km· φορά υψηλή→χαμηλή· (α) ισχυρότερος άνεμος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ΔP/Δn & φορά. Επαληθεύτηκε με κώδικα.

Βαρομετρική τάση (πίνακες)

Ερώτηση: Ασκ.7–12. Συμπλήρωση βαρομετρικής τάσης & αναγωγή στη θάλασσα (πρόβλημα σταθμού 150 m).

Απάντηση:

• Ασκ.7: η βαρομετρική τάση κάθε γραμμής = τρέχουσα πίεση − προηγούμενη (θετική αν αύξηση). Στην πρώτη γραμμή δεν προσδιορίζεται γιατί λείπει προηγούμενη τιμή· θα προσδιοριζόταν αν είχαμε την παρατήρηση της προηγούμενης μέρας.
• π.χ. 03:00: 990,05−990,00=+0,05· 06:00: 990,10−990,05=+0,05· 09:00: 990,08−990,10=−0,02 κ.ο.κ.
• Ασκ.8–12 (σταθμός 150 m, 40 °C): αναγωγή στη θάλασσα = ένδειξη + η διόρθωση ύψους από τον πίνακα (για 150 m/40 °C ≈ +16,5 mmHg). Η βαρομετρική τάση = διαφορά 18:00−12:00· η τιμή αναφέρεται στις 18:00 & είναι αρνητική (η πίεση έπεσε). Η διόρθωση που παραλείψαμε είναι η διόρθωση θερμοκρασίας του υδραργύρου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τάση=διαφορά διαδοχικών ενδείξεων (1η αόριστη=λείπει προηγούμενη)· αναγωγή=ένδειξη+διόρθωση ύψους· παραλείψαμε διόρθωση θερμοκρασίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: μέθοδος τάσης & αναγωγής (οι αριθμοί εξαρτώνται από τους πίνακες του βιβλίου).