Информация за инструментите за прогнозиране на времето

Атмосферата на Земята е уникална в рамките на Слънчевата система и поражда разнообразна гама от метеорологични явления. Прогнозирането на времето е важно както за ежедневието на хората, така и за бизнеса. Метеоролозите използват комбинация от компютърно моделиране и експериментални измервания, за да прогнозират времето. Примери за инструменти за прогнозиране на времето включват термометър, барометър, дъждомер и анемометър.

Термометърът е инструмент, който се използва за измерване на температурата. Най-известният тип термометър се състои от стъклена тръба, в която се поставя течен живак. Когато температурата се повиши, обемът на живака се увеличава, което води до повишаване на нивото. Намаляването на температурата води до намаляване на обема и намаляване на нивото на живак. Скала отстрани на тръбата позволява отчитане на температурата. Друг тип термометър, наречен пружинен термометър, запълва изцяло стъклена тръба с живак и в дъното на тръбата е поставена метална диафрагма, свързана с пружина. С повишаване на температурата налягането върху мембраната също се повишава, което води до напрежение в пружината. След това пружината завърта циферблата, за да сочи към температурата.

Барометърът е инструмент, използван за измерване на налягането, което е силата, която въздухът поставя върху повърхността. Има няколко различни вида барометър. Най-простото се състои от тръба, пълна с течен живак и запечатана в единия край. След това тръбата се обръща и се поставя в купа с течен живак. Теглото на въздуха, изтласкващ се върху купата, е балансирано с теглото на живака, бутащ надолу в тръбата. При стандартни атмосферни условия това води до падане на нивото на живак в тръбата до приблизително 76 сантиметра (29,9 инча). Повишаването на атмосферното налягане води до увеличаване на нивото на живак в тръбата по височина, докато намаляването на атмосферното налягане кара нивото на живака в тръбата да спада. По-сложен инструмент за измерване на налягането е анероидният барометър. Състои се от запечатана капсула с гъвкави страни и монтирана в кутия. Промяната в налягането променя дебелината на капсулата. Лост, прикрепен към капсулата, увеличава тези промени, което води до движение на показалеца върху мащабиран циферблат.

Манометрите се използват за измерване на количеството валежи, които се появяват в рамките на определен период от време. Най-простият тип дъждомер се състои от тръба със скала върху него, но те трябва да се изпразват редовно и следователно вече не се използват в автоматизирани метеорологични станции. Една стъпка нагоре от обикновената тръба се състои от тръба на цифрови везни за претегляне. Везните за претегляне са свързани към компютър, който нанася валежи като функция от времето. Въпреки това, този тип дъждомер също трябва редовно да се изпразва. Едно далеч по-елегантно решение е дъждомерът с накланяща се кофа, който се състои от фуния, свързана към тръба, която се оттича в кофа. Кофата е балансирана върху шарнир, така че да се преобръща, когато се улови зададен обем вода. Когато това се случи, втора кофа автоматично се премества на място, за да хване повече дъжд. Всеки път, когато кофата се съветва, до регистратора на данни се изпраща електронен сигнал, който позволява да се отчете общото количество валежи.

За измерване на скоростта на вятъра се използва анемометър. Най-простият тип анемометър се състои от тръбна ос, върху която са поставени четири рамена на интервали от 90 градуса. На всяко от четирите рамена се поставят чаши и тъй като те улавят вятъра, това води до въртене на раменете около тръбната ос. Постоянен магнит е монтиран в долната част на оста и веднъж на завъртане активира превключвател Reed, който изпраща електронен сигнал към компютър. Компютърът изчислява скоростта на вятъра от броя на завъртанията в минута. По-сложно устройство е звуковият анемометър. Това работи чрез измерване на времето, необходимо на звуковия импулс да премине между два сензора. Времето, необходимо за преминаване на звука между сензорите, зависи от разстоянието между сензорите, присъщата скорост на звука във въздуха и от скоростта на въздуха по оста на сензора. Тъй като разстоянието между сензорите е фиксирано и скоростта на звука във въздуха е известна, може да се определи скоростта на въздуха по оста на сензора.