地球の大気は太陽系内で独特であり、さまざまな気象現象を引き起こします。 天気予報は、人々の日常生活と企業の両方にとって重要です。 気象学者は、天気を予測するために、コンピューターモデリングと実験測定の組み合わせを使用します。 天気予報機器の例には、温度計、気圧計、雨量計、風速計が含まれます。
温度計
温度計は、温度を測定するために使用される機器です。 最もよく知られているタイプの温度計は、液体水銀が入れられたガラス管で構成されています。 温度が上昇すると、水銀の量が増加し、レベルが上昇します。 温度が下がると、体積が減少し、水銀レベルが低下します。 チューブの側面にある目盛りにより、温度を読み取ることができます。 ばね温度計と呼ばれる別のタイプの温度計は、ガラス管を水銀で完全に満たし、ばねに接続された金属ダイヤフラムが管の底に配置されます。 温度が上昇すると、ダイヤフラムへの圧力も上昇し、スプリングに張力が発生します。 次に、スプリングがダイヤルを回転させて温度を示します。
バロメーター
気圧計は、空気が表面に加える力である圧力を測定するために使用される機器です。 気圧計にはいくつかの種類があります。 最も単純なものは、液体水銀で満たされ、一端が密封されたチューブで構成されています。 次に、チューブを逆さにして、液体水銀のボウルに入れます。 ボウルを押し下げる空気の重量は、チューブ内を押し下げる水銀の重量とバランスが取れています。 標準的な大気条件では、これにより、チューブ内の水銀レベルが約76センチメートル（29.9インチ）の高さに低下します。 大気圧が上昇すると、チューブ内の水銀レベルが上昇し、大気圧が低下すると、チューブ内の水銀レベルが低下します。 圧力を測定するためのより洗練された機器は、アネロイド気圧計です。 これは、柔軟な側面を備え、ボックスに取り付けられた密封カプセルで構成されています。 圧力の変化により、カプセルの厚さが変化します。 カプセルに取り付けられたレバーがこれらの変化を拡大し、ポインターがスケーリングされたダイヤル上を移動するように導きます。
雨量計
雨量計は、一定の時間内に発生する降雨量を測定するために使用されます。 最も単純なタイプの雨量計は、目盛りが付いたチューブで構成されていますが、定期的に空にする必要があるため、自動気象観測所では使用されなくなりました。 シンプルなチューブから1つ上のステップは、デジタル体重計のチューブで構成されています。 体重計は、時間の関数として降雨量をプロットするコンピューターに接続されています。 ただし、このタイプの雨量計は、定期的に船を空にする必要があります。 はるかに洗練された解決策は、バケツに排水するチューブに接続された漏斗で構成される転倒バケツ雨量計です。 バケツはピボットでバランスが取れているため、設定された量の水が捕捉されると転倒します。 これが発生すると、2番目のバケットが自動的に所定の位置に移動して、より多くの雨をキャッチします。 バケットが傾くたびに、電子信号がデータロガーに送信され、降雨の総量を記録できます。
風速計
風速計は風速を測定するために使用されます。 最も単純なタイプの風速計は、4本のアームが90度間隔で配置される管状軸で構成されています。 カップは4つのアームのそれぞれに配置され、これらが風を捕らえると、管状軸を中心にアームが回転します。 永久磁石は軸の下部に取り付けられており、1回転ごとにリードスイッチがアクティブになり、コンピューターに電子信号が送信されます。 コンピューターは、1分あたりの回転数から風速を計算します。 より洗練されたデバイスは、音波風速計です。 これは、音のパルスが2つのセンサー間を移動するのにかかる時間を測定することによって機能します。 音がセンサー間を移動するのにかかる時間は、センサー間の距離、空気中の音の固有速度、およびセンサー軸に沿った空気速度に依存します。 センサー間の距離が固定されており、空気中の音速がわかっているため、センサー軸に沿った対気速度を決定できます。