До 1600-х годов знания об атмосфере и погоде Земли не были точными. Для прогнозов люди в основном полагались на опыт местных погодных явлений. Тетя Салли чувствовала запах надвигающейся метели, а колено дяди Джима говорило о надвигающемся дожде. Затем были изобретены простые устройства, такие как термометры, барометры и флюгеры, которые давали записываемые данные. По мере развития технологий, начиная с 1800-х годов, более сложное оборудование позволяло обнаруживать региональные и глобальные погодные условия, а современные радары, спутники и программы компьютерного моделирования позволяют определять погодные условия в долгосрочной перспективе. предсказания.
Температурное оборудование
Стеклянные термометры, наполненные спиртом или ртутью, являются стандартным оборудованием для измерения температуры воздуха, почвы и воды. Термометры максимальной и минимальной температуры регистрируют самые низкие и самые высокие температуры в течение определенного периода времени. Датчик температуры сопротивления определяет температуру воздуха на основе изменений электрического сопротивления определенных металлов в зависимости от температуры и выдает цифровые показания. Предпочтительно для автоматических метеостанций, термометры сопротивления могут выдавать показания температуры каждую секунду.
Атмосферное давление и ветер
Барометры измеряют атмосферное давление. Жидкостные барометры обычно измеряют содержание ртути в откачанной трубке, и уровень ртути изменяется при повышении или понижении атмосферного давления. Барометры-анероиды содержат фиксированный объем воздуха, заключенный в блок, снабженный гибкой мембраной. Поскольку мембрана расширяется и сжимается в результате изменений, вызванных атмосферным давлением, прикрепленная игла указывает на правильное показание. Анемометры ветра измеряют направление и скорость ветра. Обычно они включают в себя хвостовик флюгера и вентилятор для измерения скорости.
Индикаторы влажности
Есть несколько инструментов, которые измеряют влажность или процентное содержание воды в воздухе. Первым из них был гигрометр, который зависел от расширения и сжатия человеческого волоса в ответ на изменение влажности. Психрометр определяет разницу температур между сухим и влажным термометром для измерения влажности. К другим приборам относятся электрический гигрометр, гигрометр точки росы, инфракрасный гигрометр и ячейка росы. Дождемеры измеряют количество осадков, а снегомеры - снег.
Метеорологические шары
Метеорологические шары измеряют влажность, атмосферное давление, температуру, скорость и направление ветра с помощью устройств, называемых радиозондами. Запущенные с 1100 объектов по всему миру дважды в день, они поднимаются на высоту более 20 миль над Землей, записывая свое путешествие и передавая информацию обратно метеорологам с помощью радиоволн. Когда воздушный шар лопается, радиозонд улетает с парашютом на Землю для утилизации. Метеорологические шары дают вертикальный снимок атмосферных условий в заданной области.
Высокотехнологичные инструменты
С изобретением радара во время Второй мировой войны метеорологические исследования значительно улучшились. Обычный радар, доплеровский радар и радар с двойной поляризацией обнаруживают штормовые системы, их направление, скорость, интенсивность и тип осадков. Метеорологические спутники, вращающиеся вокруг Земли, начали передавать в 1962 году и привели к появлению более сложных спутников. Геостационарные оперативные спутники окружающей среды передают фотографические изображения Западного полушария каждые 15 минут. Полярным оперативным спутникам окружающей среды требуется около 1,5 часов для обращения по орбите вокруг Земли, предоставляя информацию о погоде, океанах и извержениях вулканов. Компьютерный анализ данных о погоде и компьютерное моделирование погодных систем делают долгосрочные прогнозы погоды в глобальном масштабе все более точными.