Artiklar om tillverkning och användning av hemmaväderstationer publiceras regelbundet på Giktime. Jag bestämde mig för att hålla jämna steg med trenden och även skriva en berättelse om väderstationen som hänger utanför mitt fönster - om stormglasen.
Kort sagt, en stormglass är en kolv med en kamferlösning som används för att övervaka vädret på 1800-talet. Det finns mycket information i nätverket om honom - men beskrivningarna av principen om arbete reduceras vanligtvis till den esoteriska "fick inte en fullständig vetenskaplig förklaring." För flera år sedan läste jag om stormglass, blev intresserad, gjorde en själv, experimenterade hemma i flera dagar, hängde sedan flaskan utanför fönstret och för andra året har jag observerat dess beteende under verkliga förhållanden.
Förklaringen av driftsprincipen visade sig vara oerhört enkel och själva enheten var tillräckligt känslig så att jag kunde titta på hur jag skulle klä mig när jag lämnade huset genom att titta på den.
Stormglass är känt till stor del tack vare kapten Fitzroy, samma som tog Darwin på en resa runt om i världen. I ett nötskal är stormglass en lösning av kamfer i utspädd alkohol, med tillsats av oorganiska salter. Lösningen är instabil, och när väderförhållandena förändras faller kamferkristaller ur den, vars mängd och form kan användas för att bedöma vädret.
Jag hittade inte tydliga förklaringar av stormglassens princip på Internet, men i allmänhet var det tydligt att de viktigaste "arbetsfaktorerna" för vädret var temperatur, tryck, luftfuktighet, isolering och också, eventuellt, något som ett elektromagnetiskt fält. Det är känt att i gamla väderstationer vanligtvis var stormglasögon tätade kolvar, vilket innebär att de inte kunde mäta tryck och luftfuktighet. I den synliga delen av spektrumet är stormglasslösningen transparent, och glaskulan överför inte ultraviolett ljus bra, så en reaktion på solljus är också osannolik. Det var svårare att utesluta påverkan från elektromagnetiska fält eller faktorer som är okända för vetenskapen på lösningen - men det verkade ändå för mig det mest troliga att stormglasen reagerar på temperatursvingningar.
Min stormglass visar att det nu är svalt och gradvis blir kallare.
Jag tänkte på allt detta redan innan tillverkningen av min flaska. De allra första experimenten visade att jag hade rätt. Faktum är att kamferens löslighet i en blandning av alkohol och vatten beror starkt på temperaturen: det räcker för att värma lösningen något, och den blir transparent, det räcker för att kyla den - och hela kolven kommer att fyllas med vita kamferflingor. Samtidigt blev principen med vilken kompositionen för lösningen valdes klar: förhållandet mellan mängden alkohol och vatten togs så att i varmt väder skulle mesta av kamferna upplösas och i kallt väder skulle det falla ut; sedan, med en temperaturförändring, kommer mängden kamferflingor att förändras mest märkbart. Mineralsalter behövs för att öka lösningens densitet; på grund av tillsatsen av dessa salter, är lösningens densitet ungefär densamma,eftersom tätheten för de bortfallna kamferkristallerna - det vill säga kristaller som växer i lösningens tjocklek inte sjunker, och de kommer att ses bäst.
Det var vanliga ord. Några observationer:
Kampanjvideo:
- Det mest uppenbara faktum: mängden kristallin kamfer i botten av flaskan beror på temperaturen. Ju kallare, desto tjockare är skiktet. Samtidigt, med tiden, blir det avsatta skiktet tätare, därför visar det täta lagret i botten den ungefärliga temperaturen för de senaste veckorna, och från förändringen i tjockleken på det lösa färska skiktet är det lätt att uppskatta hur mycket kallare det är idag än denna genomsnittliga nivå.
- Med en långsam kylning börjar nålformade kristaller växa längst ner på flaskan. Tvärtom, med uppvärmningen upplöses kristallerna, och bottenlagret ser ut som lös smältsnö.
Långsam kylning: tydlig lösning och kamfernålar. Ju mindre nålar och ju längre de är, desto långsammare sjönk temperaturen. Kommer du ihåg det första partiproducerade stormglassfoto? Där är nålarna mycket långa och vackra - tydligen kyldes stormglasen mycket långsamt och försiktigt - kanske till och med i en termostat.
Med en snabbare kylning fälls kamferkristaller inte bara längst ner, utan genom hela kolvvolymen - de ser ut som snöflingor som höjs i tjockleken
- Måttlig snabb kylning - snöar.
- Och när det blir kallare mycket snabbt, inte ens snöflingor har tid att växa, blir hela lösningen molnig på samma gång och blir lik Schweppes.
Schweppes. Lösningen i stormglass är molnig - så ser det ut under en skarp kall snäpp; längst ner ligger ett gulaktigt lager av kakad kamfer; Detta lager är tunt, det vill säga att det nu är tillräckligt varmt.
Frågan uppstod: "Hur är kristallstorleken relaterad till temperaturförändringstakten?"
För en fullfjädrad väderprognos räcker det naturligtvis inte med en observation av temperaturdynamiken - till och med moderna meteorologer, som har kraftfulla datorer och ett nätverk av meteorologiska stationer som intrasslade hela planeten, är inte särskilt bra på den här uppgiften. Men under förhållandena från början av 1800-talet, när till och med den mest banala termografen tycktes vara en högteknologisk anordning - och under havsförhållanden, när termografen på något sätt måste skyddas från skeppsvalsning, visade sig stormglassens funktioner vara efterfrågade.
Nu lite om tillverkning av stormglass:
Kaliumnitrat respektive ammoniak är kaliumnitrat respektive ammoniumklorid och kan köpas i en hårdvaruhandel. En kamferlösning på 10% säljs på apoteket.
Kamferkoncentrationen är inte alltför grundläggande - jag läste om stormglass direkt från ett apotek 10% lösning. Men om du (som jag) inte vill avvika för långt från receptet, lägg till vatten i apotekskamferlösningen - kamfer kommer omedelbart att fälla ut i form av stora täta flingor som är lätta att filtrera (till exempel med en ovävd duk), torka (observera att kamfer avdunstar under torkning, och du måste ta det med en marginal) och lösa upp alkohol igen till önskad koncentration.
Om du fick salterna från järnaffären, är de troligtvis smutsiga och bör omkristalliseras. Detta är också enkelt: ta kokande vatten (helst destillerat vatten från en bildelager), häll så mycket salt i det så att det slutar upplösas, försvara lösningen (eller snarare filtrera det genom samma non-woven trasa), kyl den till rumstemperatur, samla upp botten sediment av salter och torka det också.
Nu blandar du komponenterna i rätt proportion och du får en villkorande fungerande stormglass.
En annan stormglass med vackra kristaller. Om din står i rummet och inte hänger utanför fönstret, kan något liknande växa i det.
"Villkorligt" - eftersom det också måste kalibreras för ditt väder. Det är lite tråkigt, men också lätt: ta den resulterande blandningen, värm den långsamt till den temperatur du vill göra för att maximera arbetstemperaturen - till exempel till temperaturen som termometern som hänger utanför ditt fönster visar en måttligt varm sommardag. Se nu till att väldigt lite kamfer finns kvar i botten av behållaren med blandningen: om all kamfer har upplöst, tillsätt droppvis vatten till lösningen under konstant omrörning - tills ett litet sediment visas i botten; tänk på att fällningen kommer att falla ut med varje droppe, men tills ett visst ögonblick kommer det att lösas upp med omrörning. Tillsätt alkohol, om det är för mycket sediment.
Förmodligen kan du också kalibrera lösningen i termer av densitet, men en liten avvikelse av densiteten från den erforderliga har liten effekt på stormglassens drift, så jag gjorde det utan detta steg.
Allt! Lösningen är klar! Häll den i en flaska med en markpropp (lämna lite luft i flaskan så att lösningen kan expandera vid uppvärmning), försegla den med ett tätningsmedel (jag rekommenderar att du tar en silikonlösning - lösningen är ganska aktiv, och till exempel, vakuumfett, till exempel, löstes på min plats under ett år, den blev också gul, i resultat), hänga den utanför fönstret bredvid termometern - och se de växande och upplösa kristallerna.
Författare: APLe