المحتوى
الغلاف الجوي للأرض فريد من نوعه داخل النظام الشمسي ويؤدي إلى مجموعة متنوعة من ظواهر الطقس. من المهم التنبؤ بالطقس ، سواء بالنسبة للحياة اليومية للناس أو للشركات. يستخدم علماء الأرصاد الجوية مزيجًا من نماذج الكمبيوتر والقياسات التجريبية للتنبؤ بالطقس. أمثلة على أدوات التنبؤ بالطقس تشمل مقياس الحرارة ، مقياس الضغط الجوي ، مقياس المطر ومقياس الريح.
ميزان الحرارة
مقياس الحرارة هو أداة تستخدم لقياس درجة الحرارة. يتكون أكثر أنواع الحرارة شهرة من أنبوب زجاجي يوضع فيه الزئبق السائل. عندما تزيد درجة الحرارة ، يزيد حجم الزئبق مما يؤدي إلى ارتفاع المستوى. يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انخفاض في الحجم وانخفاض في مستوى الزئبق. يسمح المقياس الموجود على جانب الأنبوب بقراءة درجة الحرارة. هناك نوع آخر من ميزان الحرارة ، يسمى مقياس الحرارة الزنبركي ، يملأ أنبوب زجاجي بالكامل بالزئبق ويوضع الحجاب الحاجز المعدني المتصل بالربيع في أسفل الأنبوب. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يرتفع الضغط على الحجاب الحاجز أيضًا مما يؤدي إلى التوتر في الربيع. الربيع ثم تدوير الاتصال الهاتفي للإشارة إلى درجة الحرارة.
مقياس الضغط الجوي
الباروميتر هو أداة تستخدم لقياس الضغط وهو مكان قوة الهواء على السطح. هناك عدة أنواع مختلفة من البارومتر. أبسط يتكون من أنبوب مليئة الزئبق السائل ومختومة في نهاية واحدة. ثم يتم قلب الأنبوب ووضعه في وعاء من الزئبق السائل. يتوازن وزن الهواء الذي يتدحرج على الوعاء مع وزن الزئبق الذي يتدحرج إلى داخل الأنبوب. في الظروف الجوية العادية ، يؤدي هذا إلى انخفاض مستوى الزئبق داخل الأنبوب إلى ارتفاع حوالي 76 سم (29.9 بوصة). تؤدي الزيادة في الضغط الجوي إلى ارتفاع مستوى الزئبق داخل الأنبوب ، في حين يؤدي انخفاض الضغط الجوي إلى انخفاض مستوى الزئبق داخل الأنبوب. أداة أكثر تطورا لقياس الضغط هو مقياس اللاسائلية. هذا يتكون من كبسولة مختومة ، مع جوانب مرنة ومثبتة في صندوق. تغيير في الضغط يغير سمك الكبسولة. تضخّم الرافعة المرفقة بالكبسولة هذه التغييرات ، مما يؤدي بمؤشر إلى التحرك على قرص مضغوط.
مقياس المطر
تستخدم مقاييس المطر لقياس كمية الأمطار التي تحدث خلال فترة زمنية محددة. يتكون أبسط نوع من مقياس المطر من أنبوب به مقياس ، ولكن يجب إفراغها بانتظام وبالتالي لم تعد تستخدم في محطات الطقس الآلية. تتكون خطوة واحدة من الأنبوب البسيط من أنبوب على موازين رقمية. ترتبط موازين الوزن بجهاز كمبيوتر يخطط لهطول الأمطار كدالة للوقت. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من مقياس المطر يجب أن يتم إفراغ سفينته بانتظام. الحل الأكثر أناقة بكثير هو مقياس المطر ذي دلو البقشيش الذي يتكون من قمع متصل بأنبوب يستنزف في دلو. يتم موازنة الجرافة على محور ، بحيث يتم توجيهها عند التقاط كمية محددة من الماء. عند حدوث ذلك ، يتحرك دلو ثانٍ تلقائيًا إلى موضعه لالتقاط المزيد من الأمطار. في كل مرة يتم فيها إرشاد الجرافة ، يتم إرسال إشارة إلكترونية إلى مسجل بيانات يسمح بتسجيل إجمالي كمية الأمطار.
مقياس شدة الريح
يستخدم مقياس شدة الريح لقياس سرعة الرياح. أبسط نوع من مقياس شدة الريح يتكون من محور أنبوبي يتم وضع أربعة أذرع على فترات 90 درجة. توضع الأكواب على كل من الأذرع الأربعة وبما أن هذه الرياح تلتقط ، فإنها تؤدي إلى دوران الأذرع حول المحور الأنبوبي. يتم تثبيت مغناطيس دائم في أسفل المحور ، وبمجرد كل دورة يقوم بتنشيط مفتاح Reed ، والذي يمثل إشارة إلكترونية إلى الكمبيوتر. يحسب الكمبيوتر سرعة الرياح من عدد المنعطفات في الدقيقة. جهاز أكثر تطورا هو مقياس شدة الريح الصوتية. يعمل هذا عن طريق قياس الوقت الذي يستغرقه نبض الصوت للتنقل بين مستشعرين. يعتمد الوقت المستغرق لنقل الصوت بين المستشعرات على المسافة بين المستشعرات والسرعة الحقيقية للصوت في الهواء وعلى سرعة الهواء على طول محور المستشعر. نظرًا لأن المسافة بين المستشعرات ثابتة ، وسرعة الصوت في الهواء معروفة ، يمكن تحديد سرعة الهواء على طول محور المستشعر.