Содержание
Атмосфера Земли уникальна в пределах солнечной системы и порождает разнообразные погодные явления. Прогнозирование погоды важно как для повседневной жизни людей, так и для бизнеса. Метеорологи используют комбинацию компьютерного моделирования и экспериментальных измерений для прогнозирования погоды. Примеры инструментов для прогнозирования погоды включают термометр, барометр, дождемер и анемометр.
Термометр
Термометр - это инструмент, который используется для измерения температуры. Самый известный тип термометра состоит из стеклянной трубки, в которой находится жидкая ртуть. Когда температура увеличивается, объем ртути увеличивается, что приводит к повышению уровня. Снижение температуры приводит к уменьшению объема и снижению уровня ртути. Шкала на стороне трубки позволяет измерять температуру. Другой тип термометра, называемый термометром с пружиной, полностью заполняет стеклянную трубку ртутью, а металлическая диафрагма, соединенная с пружиной, размещается на дне трубки. По мере повышения температуры давление на мембрану также увеличивается, что приводит к натяжению пружины. Затем пружина поворачивает диск, чтобы указать температуру.
Барометр
Барометр - это инструмент, используемый для измерения давления, которое представляет собой силу, создаваемую воздухом на поверхности. Есть несколько разных типов барометров. Самый простой состоит из трубки, заполненной жидкой ртутью и загерметизированной с одного конца. Затем трубку переворачивают и помещают в емкость с жидкой ртутью. Вес воздуха, опускающегося на чашу, уравновешивается весом ртути, опускающейся в трубку. При стандартных атмосферных условиях это приводит к падению уровня ртути в трубе примерно на 76 сантиметров (29,9 дюймов). Повышение атмосферного давления приводит к увеличению уровня ртути в трубе, в то время как снижение атмосферного давления приводит к снижению уровня ртути в трубе. Более сложным инструментом для измерения давления является анероидный барометр. Он состоит из герметичной капсулы с гибкими боковыми стенками и установлен в коробке. Изменение давления меняет толщину капсулы. Рычаг, прикрепленный к капсуле, увеличивает эти изменения, заставляя указатель перемещаться по шкале шкалы.
Дождемер
Датчики дождя используются для измерения количества осадков, выпадающих в течение определенного периода времени. Простейший тип дождемера состоит из трубки со шкалой, но их необходимо регулярно опорожнять, и поэтому они больше не используются на автоматизированных метеостанциях. Один шаг от простой трубки состоит из трубки на цифровых весах. Весы подключены к компьютеру, который отображает количество осадков в зависимости от времени. Однако, этот тип дождемера также должен регулярно опорожнять свое судно. Гораздо более элегантным решением является дождемер с опрокидывающимся ведром, который состоит из воронки, соединенной с трубкой, которая стекает в ведро. Ковш уравновешен на опоре, так что он опрокидывается при захвате заданного объема воды. Когда это происходит, второе ведро автоматически перемещается в положение, чтобы поймать больше дождя. Каждый раз, когда ковш опрокидывается, на регистратор данных отправляется электронный сигнал, который позволяет регистрировать общее количество осадков.
Анемометр
Анемометр используется для измерения скорости ветра. Самый простой тип анемометра состоит из трубчатой оси, на которой расположены четыре рычага с интервалами в 90 градусов. Чашки расположены на каждом из четырех плеч, и, когда они захватывают ветер, это приводит к вращению плеч вокруг трубчатой оси. Постоянный магнит установлен в нижней части оси, и один раз за вращение он активирует геркон, который подает электронный сигнал на компьютер. Компьютер рассчитывает скорость ветра по количеству оборотов в минуту. Более сложным устройством является звуковой анемометр. Это работает путем измерения времени прохождения звукового импульса между двумя датчиками. Время, необходимое для прохождения звука между датчиками, зависит от расстояния между датчиками, собственной скорости звука в воздухе и от скорости воздуха вдоль оси датчика. Поскольку расстояние между датчиками фиксировано, а скорость звука в воздухе известна, скорость воздуха вдоль оси датчика можно определить.