Informacije o instrumentima za prognozu vremena

Zemljina atmosfera jedinstvena je unutar Sunčevog sustava i uzrokuje raznolike vremenske pojave. Predviđanje vremena važno je kako za svakodnevni život ljudi, tako i za poduzeća. Meteorolozi koriste kombinaciju računalnog modeliranja i eksperimentalnih mjerenja kako bi predvidjeli vrijeme. Primjeri instrumenata za prognozu vremena uključuju termometar, barometar, mjerač kiše i anemometar.

Termometar je instrument koji se koristi za mjerenje temperature. Najpoznatija vrsta termometra sastoji se od staklene cijevi u koju se stavlja tekuća živa. Kada se temperatura povećava, volumen žive se povećava što dovodi do porasta razine. Smanjenje temperature dovodi do smanjenja volumena i smanjenja razine žive. Skala na bočnoj strani cijevi omogućuje očitavanje temperature. Druga vrsta termometra, nazvana opružni termometar, u potpunosti ispunjava staklenu cijev živom, a metalna membrana povezana s oprugom nalazi se na dnu cijevi. Kako temperatura raste, pritisak na membranu također raste, što dovodi do napetosti u opruzi. Opruga zatim okreće brojčanik kako bi usmjerila na temperaturu.

Barometar je instrument koji se koristi za mjerenje tlaka koji predstavlja silu zraka koju postavlja na površinu. Postoji nekoliko različitih vrsta barometra. Najjednostavniji se sastoji od cijevi ispunjene tekućom živom i začepljene na jednom kraju. Zatim se cijev okrene i stavi u posudu s tekućom živom. Težina zraka koji gura dolje na zdjelu uravnotežena je s težinom žive koja gura dolje unutar cijevi. U standardnim atmosferskim uvjetima to dovodi do pada razine žive u cijevi na približno 76 centimetara (29,9 inča). Porast atmosferskog tlaka uzrokuje povećanje razine žive u cijevi u visini, dok pad atmosferskog tlaka dovodi do pada nivoa žive u cijevi. Sofisticiraniji instrument za mjerenje tlaka je aneroidni barometar. Sastoji se od zatvorene kapsule, sa savitljivim stranama i postavljene u kutiju. Promjena tlaka mijenja debljinu kapsule. Poluga pričvršćena na kapsulu pojačava ove promjene, vodeći pokazivač da se pomiče na skaliranom brojčaniku.

Mjerači kiše koriste se za mjerenje količine kiše koja se dogodi u određenom vremenskom roku. Najjednostavniji tip kišomera sastoji se od cijevi s vagom na sebi, ali one se moraju redovito prazniti i stoga se više ne koriste u automatiziranim meteorološkim postajama. Jedan korak više od jednostavne cijevi sastoji se od cijevi na digitalnim vagama. Vage za vaganje povezane su s računalom koje prikazuje kišu u ovisnosti o vremenu. Međutim, i ovaj tip kišomera mora redovito prazniti svoje plovilo. Daleko elegantnije rješenje je kišomjer koji se prevrće i sastoji se od lijevka spojenog na cijev koja se odvodi u kantu. Kanta je uravnotežena na osovini tako da se prevrne kad se uhvati zadana količina vode. Kada se to dogodi, druga kanta automatski se pomiče u položaj da uhvati više kiše. Svaki put kad se kanta napuni, elektronički signal šalje se zapisovalniku podataka koji omogućuje bilježenje ukupne količine kiše.

Za mjerenje brzine vjetra koristi se anemometar. Najjednostavniji tip anemometra sastoji se od cjevaste osi na koju su smještene četiri ruke u intervalima od 90 stupnjeva. Čaše se postavljaju na svaki od četiri kraka i dok ovi hvataju vjetar, to dovodi do rotacije krakova oko cjevaste osi. Stalni magnet je postavljen na dnu osi i jednom po rotaciji aktivira Reed prekidač koji šalje elektronički signal računalu. Računalo izračunava brzinu vjetra iz broja okretaja u minuti. Sofisticiraniji uređaj je zvučni anemometar. To djeluje mjerenjem vremena potrebnog za prolazak zvučnog impulsa između dva senzora. Vrijeme potrebno za putovanje zvuka između senzora ovisi o udaljenosti između senzora, unutarnjoj brzini zvuka u zraku i o brzini zraka duž osi senzora. Budući da je udaljenost između senzora fiksna, a brzina zvuka u zraku poznata, može se odrediti brzina zraka duž osi senzora.