Informacije o instrumentih za napovedovanje vremena

Zemeljsko ozračje je v sončnem sistemu edinstveno in povzroča raznolike vremenske pojave. Napoved vremena je pomembna tako za vsakdanje življenje ljudi kot za podjetja. Meteorologi za napovedovanje vremena uporabljajo kombinacijo računalniškega modeliranja in eksperimentalnih meritev. Primeri instrumentov za napovedovanje vremena vključujejo termometer, barometer, merilnik dežja in anemometer.

Termometer je instrument, ki se uporablja za merjenje temperature. Najbolj znana vrsta termometra je sestavljena iz steklene cevi, v katero je nameščeno tekoče živo srebro. Ko se temperatura poveča, se količina živega srebra poveča, kar vodi do naraščanja ravni. Znižanje temperature vodi do zmanjšanja prostornine in zmanjšanja ravni živega srebra. Lestvica na strani cevi omogoča odčitavanje temperature. Druga vrsta termometra, imenovana vzmetni termometer, popolnoma napolni stekleno cev z živim srebrom, na dnu cevi pa je nameščena kovinska membrana, povezana z vzmetjo. Ko temperatura narašča, narašča tudi tlak na membrano, kar vodi do napetosti vzmeti. Nato vzmet zavrtite gumb, da kaže na temperaturo.

Barometer je instrument, ki se uporablja za merjenje tlaka, ki je sila zraka, ki jo postavlja na površino. Obstaja več različnih vrst barometrov. Najenostavnejši je sestavljen iz cevi, napolnjene s tekočim živim srebrom in zaprte na enem koncu. Nato se cev obrne in postavi v skledo s tekočim živim srebrom. Teža zraka, ki potiska navzdol na skledo, je uravnotežena s težo živega srebra, ki potiska navzdol znotraj cevi. V običajnih atmosferskih razmerah nivo živega srebra v cevi pade na približno 76 centimetrov (29,9 palcev). Povišanje atmosferskega tlaka povzroči, da se nivo živega srebra v cevi poveča v višino, medtem ko upadanje atmosferskega tlaka povzroči znižanje ravni živega srebra v cevi. Izpopolnjen instrument za merjenje tlaka je aneroidni barometer. Ta je sestavljena iz zaprte kapsule s prožnimi stranicami in nameščene v škatli. Sprememba tlaka spremeni debelino kapsule. Ročica, pritrjena na kapsulo, poveča te spremembe, zaradi česar se kazalec premakne na pomanjšani številčnici.

Merilniki dežja se uporabljajo za merjenje količine padavin, ki se pojavi v določenem času. Najpreprostejši tip merilnika dežja je sestavljen iz cevi s tehtnico, ki pa jo je treba redno prazniti in se zato ne uporablja več na avtomatiziranih vremenskih postajah. En korak navzgor od preproste cevi je sestavljena iz cevi na digitalnih tehtnicah. Tehtnice so povezane z računalnikom, ki prikazuje čas padavin. Vendar je treba tudi pri tej vrsti merilnika dežja redno prazniti plovilo. Daleč bolj elegantna rešitev je dežni merilnik za prevrnitev, ki je sestavljen iz lijaka, ki je povezan s cevjo, ki odteka v vedro. Vedro je uravnoteženo glede na vrtišče, tako da se prevrne, ko zajame določeno količino vode. Ko se to zgodi, se drugo vedro samodejno premakne v položaj, da ujame več dežja. Vsakič, ko se vedro nagne, se v zapisovalnik podatkov pošlje elektronski signal, ki omogoča beleženje celotne količine padavin.

Za merjenje hitrosti vetra se uporablja anemometer. Najpreprostejši tip anemometra je sestavljen iz cevaste osi, na kateri so nameščene štiri roke v intervalih 90 stopinj. Skodelice so nameščene na vsakem od štirih krakov in ko ti zajamejo veter, vodi do vrtenja rok okoli cevaste osi. Trajni magnet je nameščen na dnu osi in enkrat na vrtenje aktivira Reed stikalo, ki pošlje elektronski signal v računalnik. Računalnik izračuna hitrost vetra iz števila obratov na minuto. Bolj dovršena naprava je zvočni anemometer. To deluje tako, da izmeri čas, potreben za potovanje zvočnega impulza med dvema senzorjema. Čas, potreben za potovanje zvoka med senzorji, je odvisen od razdalje med senzorji, notranje hitrosti zvoka v zraku in od hitrosti zraka vzdolž osi senzorja. Ker je razdalja med senzorji fiksna in je hitrost zvoka v zraku znana, lahko določimo hitrost zraka vzdolž osi senzorja.