Informazioni sugli strumenti di previsione del tempo

L'atmosfera terrestre è unica all'interno del sistema solare e dà origine a una vasta gamma di fenomeni meteorologici. La previsione del tempo è importante, sia per la vita quotidiana delle persone che per le imprese. I meteorologi usano una combinazione di modelli al computer e misurazioni sperimentali per prevedere il tempo. Esempi di strumenti di previsione del tempo includono il termometro, il barometro, il pluviometro e l'anemometro.

Un termometro è uno strumento che viene utilizzato per misurare la temperatura. Il tipo più noto di termometro è costituito da un tubo di vetro in cui è posto del mercurio liquido. Quando la temperatura aumenta, il volume del mercurio aumenta portando il livello a salire. Una diminuzione della temperatura porta ad una riduzione del volume e ad una diminuzione del livello di mercurio. Una scala a lato del tubo permette di leggere la temperatura. Un altro tipo di termometro, chiamato termometro a molla, riempie completamente di mercurio un tubo di vetro e sul fondo del tubo è posto un diaframma metallico collegato a una molla. All'aumentare della temperatura, aumenta anche la pressione sulla membrana che porta alla tensione nella molla. La molla quindi ruota un quadrante per indicare la temperatura.

Un barometro è uno strumento utilizzato per misurare la pressione che è la forza che l'aria esercita su una superficie. Esistono diversi tipi di barometro. Il più semplice consiste in un tubo riempito di mercurio liquido e sigillato su un'estremità. Il tubo viene quindi capovolto e posto in una ciotola di mercurio liquido. Il peso dell'aria che spinge verso il basso sulla ciotola è bilanciato con il peso del mercurio che spinge verso il basso all'interno del tubo. In condizioni atmosferiche standard questo porta il livello di mercurio all'interno del tubo a scendere ad un'altezza di circa 76 centimetri (29,9 pollici). L'aumento della pressione atmosferica fa aumentare in altezza il livello di mercurio all'interno del tubo, mentre una diminuzione della pressione atmosferica fa diminuire il livello di mercurio all'interno del tubo. Uno strumento più sofisticato per misurare la pressione è il barometro aneroide. Consiste in una capsula sigillata, con lati flessibili e montata in una scatola. Un cambiamento di pressione altera lo spessore della capsula. Una leva attaccata alla capsula amplifica questi cambiamenti, portando un puntatore a muoversi su un quadrante in scala.

I pluviometri vengono utilizzati per misurare la quantità di pioggia che si verifica in un determinato periodo di tempo. Il tipo più semplice di pluviometro è costituito da un tubo con sopra una scala, ma questi devono essere regolarmente svuotati e quindi non sono più utilizzati nelle stazioni meteorologiche automatizzate. Un passo avanti rispetto al semplice tubo è costituito da un tubo su bilance digitali. Le bilance sono collegate a un computer che traccia la pioggia in funzione del tempo. Tuttavia, questo tipo di pluviometro deve anche svuotare regolarmente la sua imbarcazione. Una soluzione molto più elegante è il pluviometro a secchio ribaltabile che consiste in un imbuto collegato a un tubo che drena in un secchio. Il secchio è bilanciato su un perno, in modo tale da ribaltarsi quando viene catturato un determinato volume d'acqua. Quando ciò si verifica, un secondo secchio si sposta automaticamente in posizione per raccogliere più pioggia. Ogni volta che un secchio si ribalta, viene inviato un segnale elettronico a un data logger che consente di registrare la quantità totale di pioggia.

Un anemometro viene utilizzato per misurare la velocità del vento. Il tipo più semplice di anemometro è costituito da un asse tubolare su cui sono posti quattro bracci a intervalli di 90 gradi. Su ciascuno dei quattro bracci sono poste delle coppe che, catturando il vento, provocano la rotazione dei bracci attorno all'asse tubolare. Un magnete permanente è montato nella parte inferiore dell'asse e una volta per rotazione attiva un interruttore Reed, che invia un segnale elettronico a un computer. Il computer calcola la velocità del vento dal numero di giri al minuto. Un dispositivo più sofisticato è l'anemometro sonico. Funziona misurando il tempo impiegato da un impulso sonoro per viaggiare tra due sensori. Il tempo impiegato dal suono per viaggiare tra i sensori dipende dalla distanza tra i sensori, dalla velocità intrinseca del suono nell'aria e dalla velocità dell'aria lungo l'asse del sensore. Poiché la distanza tra i sensori è fissa e la velocità del suono nell'aria è nota, è possibile determinare la velocità dell'aria lungo l'asse del sensore.