Sadržaj
Zemaljska atmosfera jedinstvena je unutar Sunčevog sustava i potiče raznovrstan raspon vremenskih pojava. Prognoza vremena važna je, kako za svakodnevni život ljudi, tako i za tvrtke. Meteorolozi koriste kombinaciju računalnog modeliranja i eksperimentalnih mjerenja kako bi predvidjeli vremenske prilike. Primjeri instrumenata za prognoziranje vremena uključuju termometar, barometar, mjerač kiše i anemometar.
Termometar
Termometar je instrument koji se koristi za mjerenje temperature. Najpoznatija vrsta termometra sastoji se od staklene cijevi u koju se stavlja tekuća živa. Kada temperatura raste, volumen žive raste, što dovodi do porasta razine. Pad temperature dovodi do smanjenja volumena i smanjenja razine žive. Vaga na bočnoj strani cijevi omogućava očitavanje temperature. Druga vrsta termometra, nazvana opružni termometar, u potpunosti ispunjava staklenu cijev živom, a na dnu cijevi postavlja se metalna dijafragma spojena s oprugom. Kako temperatura raste, raste i pritisak na dijafragmu, što dovodi do napetosti u proljeće. Opruga zatim zakreće brojčanik kako bi ukazala na temperaturu.
Barometar
Barometar je instrument koji se koristi za mjerenje tlaka koji sila zraka stavlja na površinu. Postoji nekoliko različitih vrsta barometra. Najjednostavnije se sastoji od cijevi napunjene tekućom živom i zapečaćenom na jednom kraju. Zatim se cijev preokrene i stavi u posudu s tekućom živom. Težina zraka koji se pritisne na posudu uravnotežuje se s težinom žive koja se gura u cijev. U standardnim atmosferskim uvjetima to dovodi do pada žive u cijevi do visine od približno 76 centimetara (29,9 inča). Povećanje atmosferskog tlaka uzrokuje povećanje razine žive u cijevi, dok pad atmosferskog tlaka smanjuje razinu žive u cijevi. Sofisticiraniji instrument za mjerenje tlaka je aneroidni barometar. Sastoji se od zatvorene kapsule, s fleksibilnim stranama i postavljenom u kutiju. Promjena tlaka mijenja debljinu kapsule. Ručica pričvršćena na kapsulu povećava ove promjene, vodeći pokazivač za pomicanje po skaliranom kotaču.
Mjerač kiše
Mjerači kiše koriste se za mjerenje količine kiše koja se pojavi u određenom vremenskom roku. Najjednostavniji tip mjerača kiše sastoji se od cijevi s skalom na sebi, ali one se moraju redovito prazniti i zbog toga se više ne koriste u automatiziranim meteorološkim stanicama. Jedan korak gore od jednostavne cijevi sastoji se od cijevi na digitalnim vagama. Vage su povezane s računalom koje crpi kišu kao funkciju vremena. Međutim, ovu vrstu mjerača kiše također se moraju redovito prazniti. Daleko elegantnije rješenje je mjerač kiše od vrha koji se sastoji od lijevka spojenog na cijev koja se sliva u kantu. Žlica je izravnana na osovini, tako da se prevrće kada se uhvati zadana količina vode. Kad se to dogodi, druga kanta automatski se pomiče u položaj da uhvati više kiše. Svaki put kada se napune kanta, elektronički se signal šalje u zapisnik koji omogućuje bilježenje ukupne količine oborina.
Anemometar
Za mjerenje brzine vjetra koristi se anemometar. Najjednostavniji tip anemometra sastoji se od cjevaste osi na koju su postavljene četiri ruke u razmacima od 90 stupnjeva. Šalice se postavljaju na svako od četiri kraka i dok ti hvataju vjetar, to vodi do rotacije krakova oko cjevaste osi. Stalni magnet je montiran na dnu osi, a jednom prilikom rotacije aktivira Reed sklopku, koja elektroničkim signalom šalje računalo. Računalo izračunava brzinu vjetra iz broja okretaja u minuti. Sofisticiraniji uređaj je zvučni anemometar. Ovo djeluje mjerenjem vremena potrebnog za zvučni impuls koji putuje između dva senzora. Vrijeme potrebno za prolazak zvuka između senzora ovisi o udaljenosti između senzora, svojstvenoj brzini zvuka u zraku i brzini zraka duž osi senzora. Budući da je udaljenost između senzora fiksirana i brzina zvuka u zraku je poznata, brzina zraka duž osi senzora može se odrediti.