Vsebina
Zemljino ozračje je edinstveno znotraj osončja in povzroča raznolik razpon vremenskih pojavov. Napovedovanje vremena je pomembno tako za vsakdanje življenje ljudi kot za podjetja. Meteorologi za predvidevanje vremena uporabljajo kombinacijo računalniškega modeliranja in eksperimentalnih meritev. Primeri instrumentov za napovedovanje vremena vključujejo termometer, barometer, merilec dežja in anemometer.
Termometer
Termometer je instrument, ki se uporablja za merjenje temperature. Najbolj znan tip termometra je sestavljen iz steklene cevi, v katero je vloženo tekoče živo srebro. Ko se temperatura zviša, se poveča količina živega srebra, kar vodi k dvigu ravni. Znižanje temperature vodi do zmanjšanja prostornine in zmanjšanja ravni živega srebra. Lestvica na strani cevi omogoča odčitavanje temperature. Druga vrsta termometra, imenovana vzmetni termometer, v celoti napolni stekleno cev z živim srebrom, na dnu cevi pa je nameščena kovinska membrana, povezana z vzmetjo. Ko se temperatura dvigne, se dvigne tudi pritisk na membrano, kar vodi spomladi do napetosti. Vzmet nato zavrti številčnico in tako kaže na temperaturo.
Barometer
Barometer je instrument, ki se uporablja za merjenje tlaka, ki ga sila sili na površino. Obstaja več različnih vrst barometra. Najenostavnejša je sestavljena iz cevi, napolnjene s tekočim srebrom in zaprto na enem koncu. Nato je cev obrnjena in postavljena v posodo s tekočim srebrom. Teža zraka, ki pritiska navzdol na posodo, se uravnoteži s težo živega srebra, ki se potisne navzdol v cev. V običajnih atmosferskih pogojih to povzroči, da raven živega srebra znotraj cevi pade na približno 76 centimetrov (29,9 palcev). Povišanje atmosferskega tlaka povzroči, da se raven živega srebra v cevi poveča v višino, medtem ko padec atmosferskega tlaka zniža raven živega srebra v cevi. Bolj izpopolnjen instrument za merjenje tlaka je aneroidni barometer. Ta je sestavljena iz zapečatene kapsule, s prožnimi stranicami in nameščenimi v škatli. Sprememba tlaka spremeni debelino kapsule. Ročica, pritrjena na kapsulo, poveča te spremembe in vodi kazalec, da se pomakne na pomanjšano številčnico.
Merilec dežja
Merilniki dežja se uporabljajo za merjenje količine padavin, ki nastane v določenem času. Najpreprostejši tip merilnika dežja je sestavljen iz cevi z merilno skalo, vendar jih je treba redno izprazniti in jih zato ne uporabljamo več v avtomatiziranih vremenskih postajah. Korak od preproste cevi je sestavljen iz cevi na digitalnih tehtnicah. Tehtnice so povezane z računalnikom, ki padavine zastavlja kot funkcijo časa. Vendar pa mora tudi ta tip merilnika dežja redno izprazniti svoje plovilo. Veliko bolj elegantna rešitev je dežni merilec, ki je sestavljen iz lijaka, povezanega s cevjo, ki se izliva v vedro. Žlica je uravnotežena na vrtišču, tako da se prevrne, ko se zajame nastavljena količina vode. Ko se to zgodi, se drugo vedro samodejno premakne v položaj, da ujame več dežja. Vsakič, ko žlico napišemo, se elektronskemu signalu pošlje v zapisovalnik podatkov, ki omogoča beleženje skupne količine padavin.
Anemometer
Za merjenje hitrosti vetra se uporablja anemometer. Najenostavnejši tip anemometra je sestavljen iz cevaste osi, na katero so v razmiku 90 stopinj nameščene štiri roke. Skodelice so nameščene na vsakem od štirih krakov in ko ta zajame veter, vodi do vrtenja ročic okoli cevaste osi. Stalni magnet je nameščen na dnu osi in enkrat po vrtenju aktivira stikalo Reed, ki elektronski signal odda računalniku. Računalnik izračuna hitrost vetra iz števila obratov na minuto. Bolj izpopolnjena naprava je zvočni anemometer. To deluje z merjenjem časa, potrebnega za zvočni impulz med dvema senzorjema. Čas, potreben za zvok med senzorji, je odvisen od razdalje med senzorji, notranje hitrosti zvoka v zraku in hitrosti zraka vzdolž osi senzorja. Ker je razdalja med tipali določena in hitrost zvoka v zraku je znana, se lahko določi hitrost zraka vzdolž osi senzorja.