معلومات عن أدوات التنبؤ بالطقس

الغلاف الجوي للأرض فريد من نوعه داخل النظام الشمسي ويؤدي إلى مجموعة متنوعة من الظواهر الجوية. يعد التنبؤ بالطقس أمرًا مهمًا ، لكل من الحياة اليومية للناس وللشركات. يستخدم خبراء الأرصاد الجوية مجموعة من النمذجة الحاسوبية والقياسات التجريبية من أجل التنبؤ بالطقس. تشمل أمثلة أدوات التنبؤ بالطقس مقياس الحرارة والبارومتر ومقياس المطر ومقياس شدة الريح.

مقياس الحرارة هو أداة تستخدم لقياس درجة الحرارة. يتكون النوع الأكثر شهرة من موازين الحرارة من أنبوب زجاجي يوضع فيه الزئبق السائل. عندما ترتفع درجة الحرارة ، يزداد حجم الزئبق مما يؤدي إلى ارتفاع المستوى. يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انخفاض الحجم وانخفاض مستوى الزئبق. يسمح المقياس الموجود على جانب الأنبوب بقراءة درجة الحرارة. نوع آخر من موازين الحرارة ، يسمى مقياس الحرارة الزنبركي ، يملأ أنبوبًا زجاجيًا بالكامل بالزئبق ويوضع غشاء معدني متصل بنابض في قاع الأنبوب. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يرتفع الضغط على الحجاب الحاجز أيضًا مما يؤدي إلى حدوث توتر في الربيع. ثم يقوم الزنبرك بتدوير قرص للإشارة إلى درجة الحرارة.

البارومتر هو أداة تستخدم لقياس الضغط وهو قوة الأماكن الهوائية على السطح. هناك عدة أنواع مختلفة من البارومتر. يتكون أبسطها من أنبوب مملوء بالزئبق السائل ومختوم من طرف واحد. ثم يتم قلب الأنبوب ووضعه في وعاء من الزئبق السائل. يتوازن وزن الهواء الذي يندفع لأسفل على الوعاء مع وزن الزئبق الذي يندفع لأسفل داخل الأنبوب. في الظروف الجوية القياسية ، يؤدي هذا إلى انخفاض مستوى الزئبق داخل الأنبوب إلى ارتفاع حوالي 76 سم (29.9 بوصة). تؤدي الزيادات في الضغط الجوي إلى زيادة مستوى الزئبق داخل الأنبوب في الارتفاع ، بينما يؤدي انخفاض الضغط الجوي إلى انخفاض مستوى الزئبق داخل الأنبوب. أداة أكثر تطوراً لقياس الضغط هي مقياس اللاسائلية. يتكون هذا من كبسولة محكمة الغلق ، ذات جوانب مرنة ومثبتة في صندوق. تغيير في الضغط يغير سمك الكبسولة. تعمل الرافعة المتصلة بالكبسولة على تكبير هذه التغييرات ، مما يؤدي بالمؤشر إلى التحرك على قرص مدرج.

تستخدم مقاييس المطر لقياس كمية الأمطار التي تحدث خلال فترة زمنية محددة. يتكون أبسط نوع من مقاييس المطر من أنبوب به مقياس ، ولكن يجب إفراغها بانتظام وبالتالي لم تعد تُستخدم في محطات الطقس الآلية. تتكون خطوة واحدة من الأنبوب البسيط من أنبوب على موازين رقمية. يتم توصيل موازين الوزن بجهاز كمبيوتر يرسم هطول الأمطار كدالة للوقت. ومع ذلك ، يجب أيضًا أن يتم إفراغ هذا النوع من مقاييس المطر بانتظام. الحل الأكثر أناقة هو مقياس المطر ذو الجرافة المائلة الذي يتكون من قمع متصل بأنبوب يتم تصريفه في دلو. يكون الدلو متوازنًا على محور ، بحيث ينقلب عند التقاط حجم معين من الماء. عند حدوث ذلك ، يتحرك الدلو الثاني تلقائيًا إلى موضعه لالتقاط المزيد من الأمطار. في كل مرة ينقلب فيها دلو ، يتم إرسال إشارة إلكترونية إلى مسجل البيانات الذي يسمح بتسجيل إجمالي كمية هطول الأمطار.

يستخدم مقياس شدة الريح لقياس سرعة الرياح. يتكون أبسط نوع من أجهزة قياس شدة الريح من محور أنبوبي توضع عليه أربعة أذرع بفاصل 90 درجة. يتم وضع الكؤوس على كل من الأذرع الأربعة ، وبما أن هذه الرياح تلتقط ، فإنها تؤدي إلى دوران الذراعين حول المحور الأنبوبي. يتم تثبيت مغناطيس دائم في الجزء السفلي من المحور ، ومرة ​​واحدة في كل دوران ينشط مفتاح Reed ، الذي يرسل إشارة إلكترونية إلى الكمبيوتر. يحسب الكمبيوتر سرعة الرياح من عدد الدورات في الدقيقة. جهاز أكثر تطورا هو مقياس شدة الريح الصوتي. يعمل هذا عن طريق قياس الوقت الذي تستغرقه نبضة الصوت في الانتقال بين جهازي استشعار. يعتمد الوقت الذي يستغرقه الصوت للانتقال بين المستشعرات على المسافة بين المستشعرات ، والسرعة الجوهرية للصوت في الهواء ، وعلى سرعة الهواء على طول محور المستشعر. نظرًا لأن المسافة بين المستشعرات ثابتة ، وسرعة الصوت في الهواء معروفة ، يمكن تحديد سرعة الهواء على طول محور المستشعر.