Інформація про інструменти прогнозування погоди

Атмосфера Землі унікальна в межах Сонячної системи і породжує різноманітний спектр погодних явищ. Прогноз погоди важливий як для повсякденного життя людей, так і для бізнесу. Для прогнозування погоди метеорологи використовують поєднання комп’ютерного моделювання та експериментальних вимірювань. Прикладами приладів прогнозу погоди є термометр, барометр, дощомір та анемометр.

Термометр - це прилад, який використовується для вимірювання температури. Найвідоміший тип термометра складається із скляної трубки, в яку поміщається рідка ртуть. Коли температура зростає, об’єм ртуті збільшується, що призводить до підвищення рівня. Зниження температури призводить до зменшення об’єму та зниження рівня ртуті. Шкала на боці трубки дозволяє зчитувати температуру. Інший тип термометра, який називається пружинним термометром, повністю заповнює скляну трубку ртуттю, а на дні трубки розміщена металева діафрагма, підключена до пружини. У міру підвищення температури тиск на діафрагму також зростає, що призводить до натягу пружини. Потім пружина обертає циферблат, щоб вказати температуру.

Барометр - це прилад, що використовується для вимірювання тиску, який є силою повітря, що розміщується на поверхні. Існує кілька різних типів барометрів. Найпростіший складається з трубки, заповненої рідкою ртуттю і закритої на одному кінці. Потім трубку перевертають і поміщають у миску з рідкою ртуттю. Вага повітря, що штовхає на чашу, збалансована з вагою ртуті, що штовхає всередині трубки. У стандартних атмосферних умовах це призводить до того, що рівень ртуті в трубці падає на висоту приблизно 76 сантиметрів (29,9 дюймів). Збільшення атмосферного тиску призводить до збільшення рівня ртуті в трубці у висоту, тоді як зниження атмосферного тиску призводить до зниження рівня ртуті в трубці. Більш досконалим приладом для вимірювання тиску є анероїдний барометр. Він складається з герметичної капсули з гнучкими бортиками і вмонтованої в коробку. Зміна тиску змінює товщину капсули. Важіль, прикріплений до капсули, збільшує ці зміни, приводячи курсор до переміщення на масштабованому циферблаті.

Дощоміри використовуються для вимірювання кількості опадів, яка випадає протягом фіксованого періоду часу. Найпростіший тип дощоміра складається з трубки з накипом на ній, але їх потрібно регулярно спорожняти і, отже, більше не використовувати на автоматизованих метеостанціях. Крок від простої трубки складається з трубки на цифрових вагах. Ваги зважуються на комп’ютер, який відображає кількість опадів у залежності від часу. Однак цей тип дощоміра також повинен регулярно спорожняти своє судно. Набагато більш елегантним рішенням є дощомір з відкидним відром, який складається з лійки, з'єднаної з трубкою, яка стікає у відро. Відро врівноважується на шарнірі так, що воно перекидається, коли захоплюється заданий об'єм води. Коли це трапляється, друге відро автоматично переходить у своє положення, щоб уловити більше дощу. Кожного разу, коли підказує відро, електронний сигнал надсилається в реєстратор даних, що дозволяє реєструвати загальну кількість опадів.

Для вимірювання швидкості вітру використовується анемометр. Найпростіший тип анемометра складається з трубчастої осі, на якій розміщені чотири плечі з інтервалом 90 градусів. Чашки розміщуються на кожному з чотирьох плечей, і коли вони захоплюють вітер, це призводить до обертання плечей навколо трубчастої осі. Постійний магніт встановлений внизу осі, і один раз за обертання він активує перемикач Рида, який надсилає електронний сигнал на комп'ютер. Комп’ютер обчислює швидкість вітру з числа поворотів в хвилину. Більш складним приладом є звуковий анемометр. Це функціонує шляхом вимірювання часу, необхідного для проходження звукового імпульсу між двома датчиками. Час, необхідний для проходження звуку між датчиками, залежить від відстані між датчиками, внутрішньої швидкості звуку в повітрі та швидкості повітря вздовж осі датчика. Оскільки відстань між датчиками фіксована, а швидкість звуку в повітрі відома, можна визначити швидкість повітря вздовж осі датчика.