Πληροφορίες για όργανα πρόγνωσης καιρού

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι μοναδική στο ηλιακό σύστημα και δημιουργεί ένα διαφορετικό φάσμα καιρικών φαινομένων. Η πρόβλεψη του καιρού είναι σημαντική, τόσο για την καθημερινή ζωή των ανθρώπων όσο και για τις επιχειρήσεις. Οι μετεωρολόγοι χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό μοντελοποίησης υπολογιστών και πειραματικών μετρήσεων για να προβλέψουν τον καιρό. Παραδείγματα οργάνων πρόγνωσης καιρού περιλαμβάνουν το θερμόμετρο, το βαρόμετρο, το μετρητή βροχής και το ανεμόμετρο.

Ένα θερμόμετρο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Ο πιο γνωστός τύπος θερμομέτρου αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα στον οποίο τοποθετείται υγρός υδράργυρος. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, ο όγκος του υδραργύρου αυξάνεται οδηγώντας σε αύξηση του επιπέδου. Η μείωση της θερμοκρασίας οδηγεί σε μείωση του όγκου και μείωση του επιπέδου υδραργύρου. Μια κλίμακα στο πλάι του σωλήνα επιτρέπει την ανάγνωση της θερμοκρασίας. Ένας άλλος τύπος θερμομέτρου, που ονομάζεται ελατήριο θερμόμετρο, γεμίζει πλήρως έναν γυάλινο σωλήνα με υδράργυρο και ένα μεταλλικό διάφραγμα συνδεδεμένο με ένα ελατήριο τοποθετείται στο κάτω μέρος του σωλήνα. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση στο διάφραγμα αυξάνεται επίσης οδηγώντας σε ένταση την άνοιξη. Στη συνέχεια, το ελατήριο περιστρέφει έναν επιλογέα για να δείξει τη θερμοκρασία.

Ένα βαρόμετρο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πίεσης που είναι η δύναμη αέρα που τοποθετεί πάνω σε μια επιφάνεια. Υπάρχουν διάφοροι τύποι βαρόμετρων. Το απλούστερο αποτελείται από ένα σωλήνα γεμάτο με υγρό υδράργυρο και σφραγισμένο στο ένα άκρο. Ο σωλήνας στη συνέχεια αναστρέφεται και τοποθετείται σε ένα μπολ υγρού υδραργύρου. Το βάρος του αέρα που πιέζει προς τα κάτω στο μπολ είναι ισορροπημένο με το βάρος του υδραργύρου που ωθεί προς τα κάτω μέσα στο σωλήνα. Σε τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, αυτό οδηγεί στο επίπεδο υδραργύρου εντός του σωλήνα να πέσει σε ύψος περίπου 76 εκατοστών (29,9 ίντσες). Η αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης προκαλεί αύξηση του επιπέδου υδραργύρου εντός του σωλήνα, ενώ η μείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης προκαλεί την πτώση της στάθμης υδραργύρου εντός του σωλήνα. Ένα πιο εξελιγμένο όργανο για τη μέτρηση της πίεσης είναι το βαρόμετρο αναροειδών. Αυτό αποτελείται από σφραγισμένη κάψουλα, με εύκαμπτες πλευρές και τοποθετημένη σε κουτί. Μια αλλαγή στην πίεση αλλάζει το πάχος της κάψουλας. Ένας μοχλός που είναι προσαρτημένος στην κάψουλα μεγεθύνει αυτές τις αλλαγές, οδηγώντας έναν δείκτη να κινείται πάνω σε ένα κλιμακωτό καντράν.

Οι μετρητές βροχής χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ποσότητας βροχόπτωσης που συμβαίνει εντός ενός σταθερού χρονικού διαστήματος. Ο απλούστερος τύπος μετρητή βροχής αποτελείται από ένα σωλήνα με κλίμακα σε αυτό, αλλά αυτοί πρέπει να αδειάζονται τακτικά και επομένως δεν χρησιμοποιούνται πλέον σε αυτοματοποιημένους μετεωρολογικούς σταθμούς. Ένα βήμα προς τα πάνω από τον απλό σωλήνα αποτελείται από ένα σωλήνα σε ψηφιακές ζυγαριές. Οι ζυγοί ζύγισης συνδέονται με έναν υπολογιστή που απεικονίζει τη βροχόπτωση ως συνάρτηση του χρόνου. Ωστόσο, αυτός ο τύπος μετρητή βροχής πρέπει επίσης να αδειάζει τακτικά το σκάφος του. Μια πολύ πιο κομψή λύση είναι το μανόμετρο βροχής που αποτελείται από ένα χωνί συνδεδεμένο σε ένα σωλήνα που αποστραγγίζεται σε έναν κάδο. Ο κάδος ισορροπείται πάνω σε έναν άξονα, έτσι ώστε να αναποδογυρίζει όταν συλλαμβάνεται ένας καθορισμένος όγκος νερού. Όταν συμβεί αυτό, ένας δεύτερος κάδος μετακινείται αυτόματα στη θέση του για να πιάνει περισσότερη βροχή. Κάθε φορά που ένας κάδος συμβουλές, ένα ηλεκτρονικό σήμα αποστέλλεται σε έναν καταγραφέα δεδομένων που επιτρέπει την καταγραφή του συνολικού ποσού βροχόπτωσης.

Ένα ανεμόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου. Ο απλούστερος τύπος ανεμόμετρου αποτελείται από έναν σωληνοειδή άξονα πάνω στον οποίο τέσσερις βραχίονες τοποθετούνται σε διαστήματα 90 μοιρών. Τα κύπελλα τοποθετούνται σε καθένα από τους τέσσερις βραχίονες και καθώς αυτοί συλλαμβάνουν τον αέρα, οδηγεί στην περιστροφή των βραχιόνων γύρω από τον σωληνοειδή άξονα. Ένας μόνιμος μαγνήτης είναι τοποθετημένος στο κάτω μέρος του άξονα και μία φορά ανά περιστροφή ενεργοποιεί έναν διακόπτη Reed, ο οποίος στέλνει ένα ηλεκτρονικό σήμα σε έναν υπολογιστή. Ο υπολογιστής υπολογίζει την ταχύτητα του ανέμου από τον αριθμό στροφών ανά λεπτό. Μια πιο εξελιγμένη συσκευή είναι το ηχητικό ανεμόμετρο. Αυτό λειτουργεί με τη μέτρηση του χρόνου που απαιτείται για τη μετάβαση ενός παλμού ήχου μεταξύ δύο αισθητήρων. Ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάβαση του ήχου μεταξύ των αισθητήρων εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των αισθητήρων, την εγγενή ταχύτητα του ήχου στον αέρα και από την ταχύτητα του αέρα κατά μήκος του άξονα του αισθητήρα. Εφόσον η απόσταση μεταξύ των αισθητήρων είναι σταθερή και η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι γνωστή, μπορεί να προσδιοριστεί η ταχύτητα του αέρα κατά μήκος του άξονα του αισθητήρα.