Innehåll
Jordens atmosfär är unik i solsystemet och ger upphov till ett brett utbud av väderfenomen. Prognoser för väder är viktigt, både för människors vardag och för företag. Meteorologer använder en kombination av datormodellering och experimentella mätningar för att förutsäga vädret. Exempel på väderprognosinstrument inkluderar termometer, barometer, regnmätare och anemometer.
Termometer
En termometer är ett instrument som används för att mäta temperatur. Den mest kända typen av termometer består av ett glasrör där flytande kvicksilver placeras. När temperaturen ökar ökar volymen kvicksilver vilket leder till att nivån stiger. En sänkning av temperaturen leder till en minskning av volymen och en minskning av kvicksilvernivån. En skala på rörets sida gör det möjligt att läsa temperaturen. En annan typ av termometer, kallad fjädertermometern, fyller helt ett glasrör med kvicksilver och en metallmembran ansluten till en fjäder placeras längst ner i röret. När temperaturen stiger stiger trycket på membranet också vilket leder till spänning på våren. Fjädern roterar sedan en ratten för att peka på temperaturen.
Barometer
En barometer är ett instrument som används för att mäta tryck som är den kraft som luften placerar på en yta. Det finns flera olika typer av barometer. Det enklaste består av ett rör fyllt med flytande kvicksilver och förseglat i ena änden. Röret inverteras sedan och placeras i en skål med flytande kvicksilver. Vikten av luft som skjuter ner på skålen är balanserad med vikten av kvicksilver som trycker ner i röret. Vid normala atmosfäriska förhållanden leder detta kvicksilvernivån i röret till en höjd av cirka 76 centimeter (29,9 tum). Ökningar av atmosfärstrycket får kvicksilvernivån i röret att öka i höjd, medan en minskning av atmosfärstrycket får kvicksilvernivån i röret att sjunka. Ett mer sofistikerat instrument för att mäta tryck är aneroidbarometern. Denna består av en förseglad kapsel, med flexibla sidor och monterad i en låda. En förändring i tryck förändrar kapselns tjocklek. En spak fäst vid kapseln förstorar dessa förändringar, vilket leder till att en pekare rör sig på en skalad urtavla.
Regnmätare
Regnmätare används för att mäta mängden nederbörd som inträffar inom en viss tid. Den enklaste typen av regnmätare består av ett rör med en skala på, men dessa måste tömmas regelbundet och används därför inte längre i automatiska väderstationer. Ett steg upp från det enkla röret består av ett rör på digitala vågar. Vägsskalorna är anslutna till en dator som plottar regn som en funktion av tiden. Emellertid måste denna typ av regnmätare också tappa sitt fartyg regelbundet. En mycket mer elegant lösning är tippskopan regnmätare som består av en tratt ansluten till ett rör som dränerar i en hink. Skopan balanseras mot en svängtapp, så att den välter när en inställd volym vatten fångas. När detta inträffar flyttas en andra hink automatiskt till läge för att fånga mer regn. Varje gång en hink vipps skickas en elektronisk signal till en dataloggare som gör det möjligt att registrera den totala mängden regn.
anemometer
En anemometer används för att mäta vindhastigheten. Den enklaste typen av anemometer består av en rörformig axel på vilken fyra armar är placerade med 90 graders intervall. Koppar placeras på var och en av de fyra armarna och när dessa fångar vind leder det till armarnas rotation kring den rörformiga axeln. En permanent magnet är monterad längst ner på axeln, och en gång per rotation aktiverar den en Reed-omkopplare, som är en elektronisk signal till en dator. Datorn beräknar vindhastigheten utifrån antalet varv per minut. En mer sofistikerad enhet är den soniska anemometern. Detta fungerar genom att mäta tiden det tar för en ljudpuls att röra sig mellan två sensorer. Den tid det tar för ljud att resa mellan sensorerna beror på avståndet mellan sensorerna, den inre hastigheten för ljudet i luften och av lufthastigheten längs sensoraxeln. Eftersom avståndet mellan sensorerna är fast och ljudets hastighet i luft är känd, kan lufthastigheten längs sensoraxeln bestämmas.