Zawartość
Atmosfera ziemska jest unikalna w obrębie Układu Słonecznego i powoduje różnorodne zjawiska pogodowe. Prognozowanie pogody jest ważne, zarówno dla ludzi w codziennym życiu, jak i dla firm. Meteorolodzy wykorzystują połączenie modelowania komputerowego i pomiarów eksperymentalnych w celu prognozowania pogody. Przykłady przyrządów do prognozowania pogody obejmują termometr, barometr, miernik deszczu i anemometr.
Termometr
Termometr to przyrząd służący do pomiaru temperatury. Najbardziej znany rodzaj termometru składa się ze szklanej rurki, w której umieszczona jest ciekła rtęć. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta objętość rtęci, co prowadzi do wzrostu poziomu. Spadek temperatury prowadzi do zmniejszenia objętości i obniżenia poziomu rtęci. Skala z boku rurki umożliwia odczyt temperatury. Inny rodzaj termometru, zwany termometrem sprężynowym, całkowicie wypełnia szklaną rurkę rtęcią, a metalowa membrana podłączona do sprężyny jest umieszczona na spodzie rurki. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również ciśnienie na przeponę, co prowadzi do napięcia sprężyny. Następnie sprężyna obraca pokrętło, aby wskazać temperaturę.
Barometr
Barometr to przyrząd służący do pomiaru ciśnienia, którym jest siła powietrza wywierana na powierzchnię. Istnieje kilka różnych rodzajów barometrów. Najprostszy składa się z rurki wypełnionej ciekłą rtęcią i zamkniętej z jednej strony. Następnie rurkę odwraca się i umieszcza w misce z płynną rtęcią. Ciężar powietrza dociskającego do miski jest równoważony ciężarem rtęci dociskającej do wnętrza rurki. W standardowych warunkach atmosferycznych poziom rtęci w rurce spada do wysokości około 76 centymetrów (29,9 cali). Wzrost ciśnienia atmosferycznego powoduje wzrost poziomu rtęci w rurze, natomiast spadek ciśnienia atmosferycznego powoduje obniżenie poziomu rtęci w rurce. Bardziej wyrafinowanym przyrządem do pomiaru ciśnienia jest barometr aneroidowy. Składa się z zamkniętej kapsułki z elastycznymi bokami i zamontowanej w pudełku. Zmiana ciśnienia zmienia grubość kapsułki. Dźwignia przymocowana do kapsułki powiększa te zmiany, prowadząc wskaźnik do poruszania się po skalowanej tarczy.
Wskaźnik opadów
Wskaźniki deszczu służą do pomiaru ilości opadów, które występują w określonym czasie. Najprostszy rodzaj miernika deszczu składa się z rurki ze skalą, ale należy je regularnie opróżniać, dlatego nie są już używane w automatycznych stacjach pogodowych. Jeden krok w górę od prostej tuby składa się z tuby z cyfrowymi wagami. Wagi są podłączone do komputera, który wykrywa opady deszczu w funkcji czasu. Jednak ten typ miernika deszczu musi być regularnie opróżniany. O wiele bardziej eleganckim rozwiązaniem jest miernik deszczu wywrotki, który składa się z lejka połączonego z rurką odprowadzającą wodę do wiadra. Wiadro jest wyważone na przegubie, tak że przechyla się, gdy wychwycona zostanie ustalona objętość wody. Gdy to nastąpi, drugie wiadro automatycznie przesunie się na pozycję, aby złapać więcej deszczu. Za każdym razem, gdy wiadro się przechyla, do rejestratora danych wysyłany jest sygnał elektroniczny, który umożliwia zarejestrowanie całkowitej ilości opadów.
Wiatromierz
Anemometr służy do pomiaru prędkości wiatru. Najprostszy rodzaj anemometru składa się z osi rurowej, na której cztery ramiona są umieszczone w odstępach 90 stopni. Miseczki umieszcza się na każdym z czterech ramion, a gdy one wychwytują wiatr, prowadzi to do obrotu ramion wokół osi rurowej. Magnes stały jest zamontowany na dole osi, a raz na obrót aktywuje kontaktron, który jest sygnałem elektronicznym dla komputera. Komputer oblicza prędkość wiatru na podstawie liczby obrotów na minutę. Bardziej wyrafinowanym urządzeniem jest anemometr dźwiękowy. Działa to poprzez pomiar czasu potrzebnego do przejścia impulsu dźwiękowego między dwoma czujnikami. Czas potrzebny na przemieszczenie dźwięku między czujnikami zależy od odległości między czujnikami, wewnętrznej prędkości dźwięku w powietrzu oraz od prędkości powietrza wzdłuż osi czujnika. Ponieważ odległość między czujnikami jest stała, a prędkość dźwięku w powietrzu jest znana, można określić prędkość powietrza wzdłuż osi czujnika.