Р ис. 95. Термометр-пращ (из Кедроливанского).

При наблюдениях следует выработать навык не делать ошибок в отсчетах при переходе от психрометрического термометра (со шкалой до 0,2°) к максимальному.

Для измерения температуры на небольших высотах термометры, соответствующим образом защищенные от прямого солнечного освещения, укрепляются либо на штативах, либо (в травяном ярусе) на рогульках, воткнутых в землю. Для наблюдения температуры в кронах деревьев приходится либо приставлять к дереву высокую лестницу и подниматься по ней к приборам, размещенным на дереве, либо (если ветви достаточно толстые) приделать к одной из ветвей блок, перекинуть через него веревку и привязать к ней станок с термометрами, но так, чтобы оба конца веревки спускались до земли — потянув за один конец можно спустить приборы, за другой — поднять их. Для усиления тепловой инерции термометров, следует закрыть их шарики небольшими медными гильзами, наполненными металлическими опилками или мелкой дробью, иначе, во время спускания термометров с большой высоты, они могут изменить свои показания. Первый способ применялся в еловых лесах Лапландского заповедника, второй — в дубраве заповедника Лес на Ворскле.

При наблюдениях температуры на экскурсиях удобно пользоваться термометром-пращем (рис. 95). Он компактный (длина всего 15 см), прочный, снабжен металлическим футляром. Головка праща металлическая, служащая одновременно крышечкой для футляра. На крышечке и на наружном дне футляра сделаны петли, к которым привязана бечевка, длиной около 80 см. Дно футляра с петлей вращающееся. В упрощенных моделях термометров-пращей бечевка привязывается к небольшой стеклянной петельке или пуговке в верхней части прибора. Для измерения температуры, термометр вынимают из футляра, берут в руку футляр или конец бечевки, поднимают ее над головой и начинают вращать пращ в горизонтальной плоскости. Это делается для того, чтобы термометр скорее воспринял температуру окружающего воздуха. Однако, не следует вращать термометр слишком быстро, так как воздух перед резервуаром термометра может нагреться, а также может отломиться ушко для привязывания бечевки (на упрощенных моделях). В общем, скорость не должна превышать 1—2 оборота в секунду. Через минуту вращение задерживают, осторожно опускают термометр и быстро производят отсчет. Процедура повторяется три раза; записывается среднее показание. Измерение желательно производить в тени, а при отсчете повертываться к солнцу спиной и загораживать термометр своею тенью.

В случае необходимости термометр-пращ используется для измерения температуры почвы, убежищ, воды и т. д. Это незаменимый прибор в экспедиционных условиях.

При пользовании любым термометром, как бы ни была градуирована его шкала, отсчеты производятся с точностью до 0,1°. В ртутных термометрах отсчеты производятся по касательной к выпуклой части мениска, а в спиртовых — по касательной к вогнутой части мениска, а отнюдь не по его краям. При этом глаз помещают так, чтобы черточки в месте отсчета представляли прямые линии; это особенно важно при пользовании термометром-пращем.

К каждому термометру прилагается сертификат с указанием поправок, которые надо вводить при окончательной записи наблюдений. Поправка прибавляется к показанию термометра алгебраически, т. е. в соответствии с указанным при ней знаком. Таким образом, «если поправка имеет одинаковый знак с записанным отсчетом, то оба числа складываются и перед суммой ставится тот же знак; если же поправка имеет знак, противоположный тому, который стоит перед отсчетом, то из большего числа вычитается меньшее, и знак в результате ставится тот, который стоял у числа, большого по абсолютной величине (Руководство, 1940).

Вышеописанные термометры дают показания лишь для отдельных сроков и недостаточно полно отражают ход изменения температуры в течение суток. Изменение температуры во времени исследуется с помощью самопишущего прибора — термографа. Следует подчеркнуть, что, вопреки распространенному среди неспециалистов мнению, самописцы не дают абсолютных показателей, а регистрируют лишь изменения элемента и поэтому не могут полностью заменить обычные термометры. Напротив, самописцы для расшифровки своих записей требуют отметок времени и сличения с наблюдениями по термометрам.

Самописцы состоят из воспринимающей части и регистрирующей, состоящей из барабана с бумажной лентой, вращаемого часовым механизмом с суточным или недельным заводом. Деформация воспринимающей части под влиянием колебаний температуры вызывает движение пера, которое чертит кривую линию по ленте на барабане. Для записи служат специальные чернила.

Для обработки записей самописца крайне важно знать точный ход часов барабана и не забывать при производстве отсчетов на станции сделать метку на ленте, что послужит исходной данной для внесения поправок на время и даст возможность сопоставить записи термографа с показаниями нормальных термометров. В инструкции для метеорологических станций прямо говорится: «Необходимо помнить, что отсутствие вышеуказанных отметок на записи прибора лишает возможности произвести обработку данной записи».

Для получения такой отметки достаточно постучать пальцем по крышке прибора или, открыв его, осторожно слегка приподнять кверху стрелку с пером.

За недостатком места мы не останавливаемся на остальных деталях ухода за самопишущими приборами, на смене лент, исправлении неполадок и обработке записей, отсылая читателя к Руководству метеорологическим станциям II разряда (до 1940 г. вышло 6 изданий).

Для целей экологического исследования самопишущие приборы, если они безотказно работают, представляют большой интерес.

При изучении экоклимата и температурного режима самих животных все шире применяются термоэлектрические методы, о которых мы уже вскользь говорили в предыдущей главе.

Т ермоэлектрическая установка состоит из гальванометра (зеркального, стрелочного, петлевого и т. п.), термопары и сосуда Дюара или простого термоса (рис. 96).

Рис. 96. Термоэлектрический прибор (из Рольник).

Гальванометр должен быть достаточно чувствителен, чтобы улавливать токи в несколько микровольт, а вместе с тем достаточно прочен. К сожалению, современные модели гальванометров не всегда выдерживают тряску при перевозке и выходят строя.

Термопары обычно употребляются константаново-медные. Они имеют два термоспая — один из них помещается в термос со льдом или холодной водой, т.е. находится при постоянной температуре, а второй — в измеряемую среду. Если температура обоих термоспаев одинаковая, то гальванометр не реагирует. Но стоит измениться температуре одного из термоспаев, как гальванометр даст пропорциональное отклонение в ту или иную сторону, в зависимости от изменений температуры спаев.

Для того, чтобы пользоваться гальванометром для отсчетов температуры, нужно выяснить, какое число делений гальванометра соответствует одному градусу при пользовании данной термопарой. Градуировка производится следующим образом. Гальванохметр устанавливается на нуль, включается термопара, у которой оба спая помещены в сосуд со льдом, т. е. имеют температуру 0°. Через некоторое время температура выровняется; тогда один из спаев переносят в сосуд с водой, нагретой точно до 10°, и смотрят, на сколько делений отклонится стрелка гальванометра. Последовательно повышая температуру воды до 20, 30 градусов и т. д., устанавливают число делений. Разделив число делений на количество градусов, получают константу данной термопары при данном гальванометре (т. е. «цену деления»).

Для удобства производства отсчетов вычерчивают переводный график. На миллиметровой бумаге по горизонтальной оси откладывают деления гальванометра, а по вертикальной — градусы, полученные при градуировании. Точки отдельных отсчетов наносятся по этим осям координат и соединяются линией.

Чтобы узнать температуру в градусах, на горизонтальной оси находят число, соответствующее отсчету гальванометра, затем проводят вертикальную линию до пересечения с кривой и от места пересечения проводят горизонтальную линию до пересечения с вертикальной шкалой, по которой и отсчитывают температуру.

Если спай находится в сосуде со льдом, то полученная температура и будет температурой измеряемого пункта. Но в полевой практике редко удается пользоваться льдом. Обычно в термос приходится наливать холодную воду. В этом случае к погружаемому в нее спаю привязывают точный термометр, который показывает температуру этого спая. При каждом измерении температуры по гальванометру нужно записывать температуру в термосе. Вычисление температуры по графику производится как описано выше, но к полученному показателю прибавляется температура воды в термосе. Например, отсчет гальванометра 18,5 делений, температура воды в термосе 12,6°. Переведя деления гальванометра по графику в градусы, получаем 11,6°. Сложив оба отсчета (12,6 -+- 11,6), получаем 24,2°, т. е. температуру изучаемого места.

Термопары включаются пли непосредственно в гальванометр, или через переключатель. Последний совершенно необходим, если используется последовательно несколько термопар. Схема такого переключателя на пять термопар приведена у И. В. Кожанчикова (1937). Пользование переключателями можно рекомендовать лишь после приобретения некоторого навыка в работе с термопарами.

Применение термоэлектрической установки настолько хорошо зарекомендовало себя при экологических исследованиях, что должно быть настойчиво рекомендовано для широкого использования. Ряд технических подробностей можно найти в книгах Н. Н. Калитина (1935) и Кожанчикова.

Измерение температуры почвы представляет большой интерес при исследовании условий существования млекопитающих норников и землероев и птиц, гнездящихся на поверхности земли. Чаще всего экологов интересует температурный режим поверхности почвы с различным наземным покровом, температура под дерном, подстилкой и т. п. и, наконец, в верхних слоях почвы (до 40—50 см). Лишь при исследовании условий в зимних гнездах сусликов и песчанок приходится иметь дело с глубинами до 2—3 м.

Температура поверхности почвы и самых верхних ее слоев может измеряться обычными срочными максимальными и минимальными термометрами, которые кладут в нужном месте на землю, прикрыв шарик или прикапы-вают на соответствующую глубину так, чтобы шкала была наружу. После отсчета и приведения к действию, термометры кладут на старое место. При изучении режима на глубине в 10—20 см удобнее пользоваться специальными почвенными термометрами — Савинова или вытяжными. У термометра Савинова стержень немного выше резервуара изогнут под углом в 135°. Установка его производится следующим образом (рис. 97). В земле роют узкую ямку с одной стенкой отвесной, а другой отлогой (на нашем рисунке АВСВ). Отвесная стенка должна быть несколько больше глубины установки термометра. Когда ямка готова, в вертикальной стенке на нужной глубине делают горизонтальное углубление (палочкой или самим термометром), в которое должен быть вставлен резервуар термометра. Нужно следить, чтобы углубление точно соответствовало диаметру термометра и почва плотно прилегала к резервуару. Затем в углубление вставляют термометр и ямку аккуратно засыпают землей, сохраняя последовательность слоев вынутой почвы. Чтобы термометр стоял устойчиво, надземную его часть укрепляют на небольших сошках.

Вытяжные термометры применяются главным образом при исследовании больших глубин. Они помещаются в закопанных в землю эбонитовых трубках, препятствующих осыпанию грунта и теплообмену между верхними слоями почвы и термометром.