Научно-исследовательский проект «У природы нет плохой погоды» - Eстествознание - Детские исследовательские проекты - Обучение и развитие - ПочемуЧка

Введение
Каждый день по телевизору мы слышим прогноз погоды. Что же такое погода? Погода – это состояние атмосферы в данное время и в данном месте. Атмосфера – это воздушная оболочка, которой окружена наша планета Земля. Температура, давление, влажность воздуха, направление и сила ветра, облачность, осадки – понятия, которые используют для характеристики погоды. Погода меняется в течение суток. Предсказание и описание погоды называется прогноз.
Наши далёкие предки предсказывали погоду, основываясь на народной мудрости и различных приметах. В основу народных примет положены многовековые наблюдения людей за поведением птиц, домашних животных, насекомых, растений и по природным явлениям.
Прогноз погоды нужен практически всем. Трудно назвать отрасль народного хозяйства, которая в той или иной степени не зависела бы от погодных условий. В сельском хозяйстве метеопрогноз важен, чтобы спланировать выбор сортов, культур, работ. Морской флот зависит от погоды не меньше. Штормовой ветер, обледенение, туман способны привести судно к гибели. Транспорт - самая зависимая отрасль от погоды. Ни один самолёт не взлетает и не садится без информации о фактической погоде. Ежедневно люди пользуются прогнозом погоды, чтобы решить, что надеть в этот день.
Однажды утром папа сказал мне, что в связи с сильными морозами занятия в школе отменяются. Ожидают понижение температуры и усиления ветра.
- А откуда узнают эту информацию?
- Эти данные передают с метеорологической станции.
- А что в нашем городе есть своя метеостанция? – спросила я.
- Да, есть! – ответил папа.
Мне очень захотелось узнать, что такое метеостанция. Я попросила папу помочь мне.
Свой проект мы так и назвали «У природы нет плохой погоды».

Цель нашего проекта: узнать историю создания метеорологической станции нашего города и познакомиться с ее работой.

Перед собой мы поставили следующие задачи:
1. Посетить центральную библиотеку.
2. Посетить городской архив.
3. Посетить городскую метеостанцию.
4. Провести анкетирование одноклассников и работников школы.
5. Обработать полученную информацию, сделать выводы.

История создания первой метеостанции в Челябинской области
Я слышала слово метеостанция. Но точного определения я дать не смогу. Чтобы получить полный ответ, я заглянула в толковый словарь русского языка С.Ожегова.
Метеостанция - совокупность различных приборов для метеорологических измерений (наблюдения за погодой).
Начать работу над проектом мы решили с посещения центральной библиотеки на проспекте имени Ю.А.Гагарина.
Работник сектор редкой и краеведческой книги подобрала для нас нужную информацию. Для работы нам были предложены следующие книги: «Энциклопедия Челябинской области», «Златоуст - город крылатого коня», «Златоустовская энциклопедия», подшивку газеты «Златоустовский рабочий».
Из энциклопедий и справочников мы узнали, об истории создания первой на Южном Урале метеостанции.
Метеорологическая станция «Златоуст» первая на территории Челябинской области, одна из старейших в России расположена на высоте 540 м в 250-300 м к ЮВ от вершины горы и ниже ее на 20 м, в 1, 4 км к западу от центра Златоуста.
Создана по инициативе академика Петербургской академии наук Адольфа Яковлевича Купера, который с 1830 г. занимался организацией широкой сети обсерваторий для метеорологических наблюдений. В 1833 году он побывал в местах, где предполагалось открыть новые обсерватории. В Златоусте академик обследовал ближайшие окрестности, побывав на Уреньге и Таганае. По плану Петербургской Академии наук в Златоусте предполагалось оборудовать обсерваторию 2 разряда без астрономических приборов. Она была открыта 10 декабря 1836 года.
Непосредственно организацией этой обсерватории занимался горный начальник Златоустовских заводов П. П. Аносов.
Место для Златоустовской метеорологической станции было выбрано «на сопке горы, поблизости церкви на возвышенном и открытом со всех сторон и потому удобном… для метеорологических наблюдений».

К концу 1836 года на выбранном месте (на высоте 450 метров над уровнем) по проекту архитектора Ф. А. Тележникова было построено здание обсерватории. 22 декабря 1836 года горный начальник Златоустовских заводов П. П. Аносов рапортовал, что в Златоустовской обсерватории начаты инструментальные наблюдения: барометрические, термометрические, гигрометрические, над направлением ветра, над количеством воды, выпавшей в виде дождя и снега.
С декабря 1836 года данные Златоустовской обсерватории по климатическим показателям за каждый день месяца регулярно печатались в свободном «Журнале магнитных и метеорологических наблюдений» в Петербурге под редакцией А. Я. Купфера. В журналы наблюдений заносились все полученные данные, делались рисунки природных явлений. Известны акварельные зарисовки полярных сияний, наблюдавшихся в Златоусте в 1837 году (6 февраля, 6 октября и 3 ноября) и в 5 октября 1838 года.
Прерывались наблюдения на метеостанции только в годы революции и гражданской войны (1916—1926). В 1956 году станция переместилась на новое место — несколько выше по склону Уреньги, где и находится в настоящее время (на высоте 540 м над уровнем моря, в 1,4 км от центра города).
С 1978 года значительно расширился диапазон наблюдений: начался сбор данных о гидрологическом режиме реки Ай на трёх створах (уровень, расход, температура воды, толщина льда, ледовые явления, высота снежного покрова, осадки). Изменилось и название станции — она стала называться гидрометеостанцией.
На Златоустовской метеорологической станции ведутся наблюдения за температурой воздуха, температурой почвы на поверхности земли и на глубине до 3,2 м, испарением с поверхности земли, осадками, атмосферными явлениями (изморозь, роса, туманы, грозы, метели и т. д.), горизонтальной видимостью, высотой нижней границы облаков, скоростью и направлением ветра. Высокой оценкой работы Златоустовских метеорологов стало получение в 1995 году Златоустовской метеорологической станцией «Почётного свидетельства» Росгидромета.
Результаты наблюдений Златоустовской метеостанции включаются в состав Государственного фонда данных о состоянии окружающей природной среды и являются достоянием Российской Федерации.

Младшая сестра метеорологической станции «Златоуст»
Из словаря – справочника «Златоустовская энциклопедия» мы узнали, что у метеорологической станции «Златоуст» есть младшая сестра – высокогорная метеостанция «Таганай-гора», расположенная на Дальнем Таганае, на высоте 1108 метров над уровнем моря. Станция была открыта 20 августа 1932 года.
За время работы станции она дважды перестраивалась в 1965 и 1982 году.
По решению Уральского комитета по гидрометеорологии и охране окружающей среды 18 мая 1992 года станция была закрыта, а её помещение передано в собственность города. В настоящее время здесь базируется отряд аварийно-спасательной службы и метеопост национального парка «Таганай».

Исторические документы
Продолжили работу над проектом мы в Златоустовском архиве.
С нами работала ведущий архивист Осипова Наталья Александровна.
Чтобы получить доступ для работы с архивными документами, мы написали заявление на имя директора архива. В нем мы указали тему своей работы, цель.
Получив разрешение от директора архива на работу с документами, Наталья Александровна объяснила нам, как работать с каталогами. Потом мы оформили бланк «Заказ для выдачи дел», где написали номера заинтересовавших нас архивных фондов.
Из документов, которые мы заказали, мы узнали, о переписке Главной конторы Златоустовского завода оружейной фабрики со Златоустовской Оружейной Конторой от 1 сентября 1836 года. В этой переписке говорится о предложении Начальника Штаба Горных Инженеров об открытии в Златоустовском заводе метеорологических наблюдений 10 декабря 1836 г. Руководство метеорологических и магнитных наблюдений передать поручику Нестеровскому.
(Златоустовский архив Челябинской области, фонд И-24 опись 1 дело 61 с.75-76)
Из Протоколов заседаний Президиума городского совета рабоче-крестьянских и красноармейских депутатов «О расширении Златоустовской метеорологической станции, в связи с исполнением 17 декабря 1936 г. столетием метеорологической службы в Златоусте».
Президиум Городского Совета отметил огромную роль метеорологического обслуживания для народного хозяйства и постановил, что в связи со столетним юбилеем выделить из Областного отдела 1000 рублей для расширения и пополнения оборудования метеорологической станции в городе Златоусте.
(Златоустовский архив Челябинской области, фонд Р-35 опись 11 дело 17 с.78)

Работа метеостанции
Следующим этапом нашей работы над проектом было знакомство с работой метеорологической станции. Метеорологическая станция «Златоуст» расположена на улице 1-я Кедровская, 35, на высоте 540 метров над уровнем моря. С такой высоты открывается очень красивый вид на город.
Метеоролог Елена Николаевна любезно согласилась провести для на экскурсию. С погодой нам повезло – солнечно и почти безветренно.
Территория станции небольшая, 20 на 20 м. Все приборы установлены по определенным правилам, каждый строго на своем месте. Если не знаешь их назначения — можно подумать, что это просто белые коробки и ящики.
Ожидание увидеть огромные мощные машины быстро уходит. В реальности — ручные термометры, палочки, деревянные постройки, осадкометр Третьякова, плювиограф, вытяжные термометры — вот то, с чем работают метеорологи.
Метеорологические приборы предназначены для работы в естественных условиях в любых климатических зонах. Поэтому они должны безотказно работать, сохраняя стабильность показаний в большом диапазоне температур, при большой влажности, выпадении осадков, и не должны бояться больших ветровых нагрузок, пыли.
Снегомерная рейка - рейка, предназначенная для измерения толщины снежного покрова при метеонаблюдениях. На момент посещения толщина снежного покрова была 59 см.
Прямо на земле лежали три термометра для измерения температуры почвы. Первый - срочный, он показывает температуру почвы на момент наблюдения. Второй - минимальный, показывает самую низкую температуру почвы за предыдущие 3 часа. Третий – максимальный, показывает самую высокую температуру почвы. На момент посещения термометры показывали следующую температуру: срочный - -15 градусов, минимальный -17 градусов, максимальный – 15 градусов.
Вытяжной термометр
Почвенный термометр для измерения температуры на глубинах. Такие термометры устанавливаются сериями для измерения температур на глубинах 40, 80, 160, 240 и 320 см. Вытяжной термометр состоит из заключенного в металлическую оправу ртутного термометра, насаженного на деревянную палку. Для установки вытяжного термометра бурят скважину до заданной глубины и вводят в нее эбонитовую трубку с металлическим дном, в которую опускают вытяжной термометр. При наблюдениях наблюдатель вытягивает термометры из эбонитовых трубок и производит отсчеты. На момент посещения, время измерения температур еще не подошло, поэтому мы могли посмотреть температуру только у термометра, расположенного на глубине 40 см. Он показывал 14 градусов ниже нуля.
«Будки самописцев», где стоят термограф и гигрограф. Термограф - регистрирует колебания температуры воздуха за сутки, гигрограф- регистрирует колебания влажности.
Часто приходится слышать, что сегодня «на солнце» температура такая-то. Это выражение совершенно неверно. Измерять температуру «на солнце», то есть выставлять термометр прямо под солнечные лучи, нельзя. Он будет нагреваться сам, будет показывать свою температуру. Если мы поставим «на солнце» рядом несколько термометров, то каждый из них будет показывать разную температуру. Поэтому температуру воздуха измеряют в тени. Но еще нужно, чтобы термометр обдувался ветром. Для выполнения всех этих условий термометр помещают в специальную будку, стенки которой сделаны из наклонных дощечек. Между дощечками оставляют просветы, сквозь которые легко проходит воздух, обдувающий термометр, но не проникают солнечные лучи.
Будка ставится на открытом месте, и притом так, чтобы ее дверца открывалась на север. При такой установке термометр действительно показывает температуру воздуха, а не свою. Окрашенная в белый цвет будка ставится на столбы так, чтобы шарик термометра находился над поверхностью Земли на высоте 2 метров.
Существуют также приборы-самописцы, которые, подобно самописцу давления воздуха, ведут непрерывную запись изменения температуры.
Самым интересным на площадке прибор-самописец, регистрирующий продолжительность пребывания солнца Гелиограф. От греч. Helios - Солнце + Grapho - пишу
Прибор выглядит очень красиво: шар из чистейшего стекла, представляющий собой линзу для сбора солнечных лучей, закреплен на дугообразной подставке.
Когда солнечные лучи попадают на шар, то при прохождении сквозь стекло искривляются, собираясь в одной точке – фокусе линзы. Там проложена специальная светочувствительная лента с делениями.
По мере перемещения солнца по небосклону передвигается и сфокусированный на ленте пучок лучей, выжигая на ней полосу. Если же небо закрывают облака, лучи исчезают, и выжженная полоска прерывается. На ленту нанесена временная сетка с делениями по 0,5 и 1 часу.
К концу светового дня в распоряжении метеорологов появляется полная запись прохождения солнца, по которой можно определить, сколько времени в течение этого дня была ясная погода, и сколько – облачная.
Записывающую ленту гелиографа необходимо заменять ровно в 8-00 и 20-00 местного времени
Осадкометр предназначен для определения уровня выпавших осадков. Через некоторое время меняется ёмкость и осадки, если таковые имеются, сливаются синоптиком в помещении в специальный стакан с метками. Таким образом, определяется количество выпавших за данный период времени осадков. Осадки бывают в виде дождя, снега, града.
Еще здесь измеряют скорость, силу и направление ветра. Ветер – это движение воздуха над поверхностью земли.
Анемо́метр – прибор для измерения силы и скорости ветра.
Флюгер – прибор для измерения направления, а иногда и скорости ветра. Флюгер, измеряющий одновременно направление и силу ветра называют флюгером Вильда. Один из датчиков подсоединён к специальному измерительному прибору.
В закрытом помещении метеостанции есть барометр и барограф. Они служат для измерения атмосферного давления. Барограф вычерчивает кривую изменения давления воздуха, по ней можно определить, какой погоды ожидать. Если давление понижается, самописец барографа делает скачок вниз. Это означает приближение непогоды, возможное выпадение осадков. Если же атмосферное давление повышается, это значит, что наступит ясная погода.
Все данные показателей передаются на компьютер, далее обрабатывается, шифруется и отправляется в Челябинск.
Все данные фиксируются также в журналах.

Результаты анкетирования
Мне захотелось узнать мнение одноклассников и работников школы, связанные с прогнозом погоды. Мною было опрошено 20 одноклассников и 10 работников школы.
Вопросы анкеты:
1.   Интересуетесь ли Вы погодой?
Да – 23 чел. (77%) Нет – 7 чел. (23%)
2.   Интересуетесь ли вы прогнозом погоды более чем на 5 дней?
Да – 12 чел. ( 40%) Иногда - 5 чел. (17%) Нет – 13 чел. (43%)
3.   Откуда вы узнаете прогноз погоды?
По телевидению – 8 чел. (27%) По радио – 4 чел. (13%)
Из газет – 0 чел.(0%) Из Интернета – 18 (60%)
4.   Совпадает ли погода с прогнозируемой погодой?
Да – 5 чел. ( 17%) Нет - 9 чел. (30%) Редко – 16 чел. (53%)
5.   Есть ли в нашем городе метеостанция?
Да – 11 чел.(37%) Нет – 19 чел.(63%)
Анализ анкеты показал, что большинство опрошенных интересуются погодой (77%), большинство узнают погоду из Интернета (60 %), прогнозы чаще всего не совпадают с погодой. На вопрос: Есть ли в городе Златоусте метеорологическая станция? 11 человек слышали о существовании в нашем городе метеостанции, но большая часть опрошенных (19 человек) даже не знают о ее существовании.

Заключение
В ходе работы над проектом, мы поработали с историческими документами в Златоустовском архиве, с энциклопедиями в секторе редкой и краеведческой книги в городской библиотеке, посетили метеостанцию, сделали макет.
Мы очень многое узнали об истории создания первой метеостанции на территории Челябинской области, о приборах, необходимых для наблюдений за погодой, о назначении и устройстве этих приборов. В 2016 году метеорологической станции «Златоуст» исполнилось 180 лет.
Таким образам, в ходе выполнения данной работы были достигнуты поставленные цели и решены соответствующие задачи.
Я думаю, что каждый житель должен знать историю своего города. Метеорологическая станция расположена не в центре города, а далеко на его окраине. Думаю, что именно поэтому многие жители города и не знают о ее существовании. Мне захотелось поделиться своими находками со своими одноклассниками и учениками нашей школы. Для наглядности, мы сделали макет нашей метеостанции и приборы, которые на ней расположены. Весь теоретический материал, мы объединили в презентацию.