Metody fyzickogeografického výzkumu

PŘÍSTROJOVÉ MĚŘENÍ VE FYZICKÉ GEOGRAFII. Cvičení: Ukázky přístrojových měření

Co nás čeká?

V rámci cvičení navštívíme laboratoř environmentální geografie (budova č. 4) a ukážeme si některé přístroje, se kterými u nás na ústavu pracujeme. Sraz bude podle seminárních skupin před budovou č. 4 (ta s menzou). S sebou si přineste něco na zapisování poznámek, klidně vytisknutou tabulku s přístroji a jejich charakteristikou (její tisk ale není nutností). Z tohoto cvičení nebudete vypracovávat protokol.

Meteorologie, klimatologie

Teplotní a vlhkostní snímač
Slouží k měření teploty a vlhkosti vzduchu. Elektrický teploměr využívá čidlo, které má elektrické vlastnosti závislé na teplotě (obvykle využíváme odpor nebo napětí). Kapacitní vlhkoměr má čidlo, které s měnící se vlhkostí mění kapacitu. Oba snímače jsou společně umístěny v radiačním stínítku. Je bílé, aby docházelo k odrážení slunečního záření, které by mohlo zvyšovat teplotu uvnitř stínítka.
Pyranometr
Přístroj využívaný k měření globálního (tedy celkového = přímého + rozptýleného) slunečního záření. Využívá tzv. termoelektrického principu. Součástí je termočlánek, který indikuje teplotní rozdíl povrchu, který pohlcuje příchozí sluneční záření, a povrchu, který je zastíněn. Pyranometry mohou být také fotodiodové, ty vytvářejí napětí úměrné dopadajícímu záření.
Anemometr
Anemometry jsou využívány k měření směru a rychlosti větru. Rychlost větru měříme pomocí např. miskových nebo vrtulových anemometrů, kdy se větrem roztáčí čidlo - na rychlost se přepočítává počet jeho otáček za jednotku času. Abychom mohli měřit také směr větru, anemometr musí mít kormidlovou část, která zaznamenává úhel 0-360°.


Kartografie, hydrologie, fluviální geomorfologie

Nivelační přístroj
Stanovení relat. výškových rozdílů (ale i absolutních výšek) mezi místem pozorovatele a měřeným místem, či pro stanovení výškových rozdílů mezi dvěma (a více) pozorovanými body. Přístroj se skládá ze zaměřovacího dalekohledu, stativu a měřičské latě. Dalekohled se upevní na stativ tak, aby byla osa dalekohledu v rovině (pomocí bubliny). Změřím výšku dalekohledu nad terénem. Následně postavím měřičskou lať na místo, které chci měřit (musí být svisle, opět pomocí bubliny) a dalekohledem odečtu výškovou hodnotu (tradičně cm, ale i mm). Rozdíl, mezi výškou dalekohledu a odečtenou hodnotou je výsledné převýšení měřeného místa. Změřím-li další bod, můžu vypočítat převýšení mezi jednotlivými body. Jelikož je dalekohled otočný, mohu z otočného disku odečítat také směr. Přidám-li délkový údaj mezi dalekohledem a měřenými body, mohu data zpracovávat v prostoru (x, y, z). Využití pro měření reliéfu příčných či podélných profilů vodního toku, svahu, znázornění základního reliéfu menších tvarů (např. břehová lavice, ...).


Hydrologie

FlowTracker
Terénní rychloměr využívající princip Dopplerova jevu pro měření rychlosti proudu. Skládá se z akustického vysílače a přijímačů (2-3), které odesílají signál do počítače (součást FlowTrackeru), který vyhodnocuje rychlost a umí přepočítávat na průtok. Měření probíhá podle typu úkolu, např. po určitých krocích napříč příčným profilem, v každém místě pak v určitých výškách (svislicích; ve výsledku tedy máme údaj o rychlosti pro jednotlivé výšky napříč celým příčným profilem).
Hydrometrická vrtule
Jedná se o mechanický způsob měření rychlosti proudění vody a průtoků, kdy záleží na počtu otáček vrtule za danou jednotku času. V praxi si vybereme vhodný příčný profil na zvoleném vodním toku. Odměříme si jednotlivé svislice (jejich počet závisí na šířce toku). Na každé svislici provádíme bodová měření, často se využívají dvoubodová, tedy v hloubce (H) 0,2H a 0,8H, záleží ale na hloubce daného toku. Výsledky lze přepočítat na průtoky.


Geologie, geomorfologie, pedogeografie

Síta
Jednoduchý princip určení velikosti zrn sedimentů, půd, jiných sypkých materiálů. Materiál se prosívá síty s přesně stanoveným průměrem otvorů. Po dokončení sítování je v každém sítu materiál, který je menší než síto nad ním, ale větší než síto, ve kterém se nachází. Pokud znám hmotnost celého vzorku, tak si díky hmotnostem materiálu v jednotlivých sítech dokážu vypočítat hmotnostní či procentuální zastoupení jednotlivých zrnitostních frakcí ve vzorku. Pro velmi jemný materiál (<3,5 mm, ale standardně <1 mm) je přesnější metoda laserové granulometrie. Vzorek ve vodném roztoku (destilované/filtrované vodě) prochází místem, kde je měřen laserovými paprsky. Díky principu laserové difrakce (ohybu paprsků) lze vypočítat velikost částic.
Laserový granulometr
Jednoduchý princip určení velikosti zrn sedimentů, půd, jiných sypkých materiálů. Materiál se prosívá síty s přesně stanoveným průměrem otvorů. Po dokončení sítování je v každém sítu materiál, který je menší než síto nad ním, ale větší než síto, ve kterém se nachází. Pokud znám hmotnost celého vzorku, tak si díky hmotnostem materiálu v jednotlivých sítech dokážu vypočítat hmotnostní či procentuální zastoupení jednotlivých zrnitostních frakcí ve vzorku. Pro velmi jemný materiál (<3,5 mm, ale standardně <1 mm) je přesnější metoda laserové granulometrie. Vzorek ve vodném roztoku (destilované/filtrované vodě) prochází místem, kde je měřen laserovými paprsky. Díky principu laserové difrakce (ohybu paprsků) lze vypočítat velikost částic.


Geologie, geomorfologie

SchmidtHammer
Přístroj pro určení tvrdosti, či stupně zvětralosti horniny. Jiný název je "odrazový tvrdoměr". Při měření se postupuje následovně. Proti povrchu zkoušeného materiálu je pružinou vymrštěn ocelový úderník kladívka, který se od něj odrazí. Úderník odrazem napne pracovní pružinu s mechanickým ukazatelem odrazu. Na základě velikosti odrazu kladívka od podkladu se na stupnici zobrazí tvrdost podkladu. Důležité je, aby bylo kladívko ve svislé poloze. Pro určení tvrdosti (či stupně zvětralosti) se provádí více měření na homogenní ploše.
Geologický kompas
Základní přístroj pro charakteristiku směru a úklonu (sklonu) geologických vrstev, prvků (rýhy, praskliny, ...). Měříme základní směr prvku (trhliny, rýhy, vrstev, ...), měříme směr úklonu ploch a měříme úklon (sklon) samotný. Směry odečítáme z růžice kompasu, úklon ze stupnice na boku "pantů" kompasu či z kyvadla na růžici. Data pak lze zpracovávat ve formátu větrných růžic, kde lze porovnávat převládající směry (úklony) z různých lokalit.


Pedogeografie

Půdní sondýrka
Nástroj pro odebrání půdního profilu bez nutnosti kopat půdní sondu ("podélně oříznutá trubka"), délka do 1 m, průměr do 3 cm, zapichuje se do země (případně za pomoci kladiva), umožňuje jednak popis půdního profilu, ale také odběr vzorků z určitých hloubek.
pH metr
Měří pH (a teplotu) v tekutém vzorku. Pro potřeby pedologie se jedná o rozpuštěný, směsný vzorek půdy (či jen z konkrétních částí půdního profilu) v destilované vodě (její pH = 7, tedy neutrální). Odečítání hodnot probíhá z displeje (po ustálení), mezi měřeními potřeba oplachovat elektrodu. Když se neměří, je elektroda uchovávána v roztoku KCl. Před měřením tedy nutnost oplachu destilovanou vodou. Existují také terénní varianty přístroje.