Sisältö
Maapallon ilmapiiri on ainutlaatuinen aurinkokunnan sisällä ja aiheuttaa monenlaisia sääilmiöitä. Sääennuste on tärkeä sekä ihmisten jokapäiväiselle elämälle että yrityksille. Meteorologit ennustavat säätä tietokonepohjaisella mallinnuksella ja kokeellisilla mittauksilla. Esimerkkejä sääennusteinstrumenteista ovat lämpömittari, barometri, sademittari ja tuulimittari.
Lämpömittari
Lämpömittari on instrumentti, jota käytetään lämpötilan mittaamiseen. Tunnetuin lämpömittarityyppi koostuu lasiputkesta, johon asetetaan nestemäistä elohopeaa. Lämpötilan noustessa elohopean määrä kasvaa, mikä johtaa tason nousuun. Lämpötilan lasku johtaa tilavuuden pienenemiseen ja elohopeapitoisuuden alenemiseen. Putken sivulla oleva asteikko mahdollistaa lämpötilan lukemisen. Toinen tyyppi lämpömittari, nimeltään jousilämpömittari, täyttää lasiputken kokonaan elohopealla ja jousen kanssa kytketty metallikalvo asetetaan putken pohjalle. Lämpötilan noustessa nousee myös paine kalvoon, mikä johtaa jännitykseen jousessa. Sitten jousi kiertää valitsinta osoittamaan lämpötilaa.
Barometri
Ilmapuntari on mittauslaite, jota käytetään mittaamaan paine, joka ilma on voimallinen pintaan. Barometriä on useita erityyppisiä. Yksinkertaisin koostuu putkesta, joka on täytetty nestemäisellä elohopealla ja suljettu toisesta päästään. Putki käännetään sitten ylöspäin ja asetetaan nestemäisen elohopean kulhoon. Kulhoon työntyvän ilman paino on tasapainossa putken sisällä painuneen elohopean painon kanssa. Vakio-ilmakehän olosuhteissa putken sisällä oleva elohopeapitoisuus putoaa noin 76 senttimetrin (29,9 tuumaa) korkeudelle. Ilmanpaineen nousu aiheuttaa putken sisällä olevan elohopeapitoisuuden nousun, kun taas ilmakehän paineen lasku aiheuttaa putken sisällä olevan elohopeapitoisuuden laskun. Hienostuneempi paineen mittauslaite on aneroidiputki. Tämä koostuu suljetusta kapselista, joustavilla sivuilla ja asennettuna laatikkoon. Paineen muutos muuttaa kapselin paksuutta. Kapseliin kiinnitetty vipu suurentaa näitä muutoksia, mikä johtaa osoittimen liikkumiseen skaalautuneen valitsimen kohdalla.
Sademittari
Sademittareita käytetään mittaamaan tietyn ajan kuluessa tapahtuva sademäärä. Yksinkertaisin tyyppinen sademittari koostuu putkesta, jossa on vaaka, mutta ne on tyhjennettävä säännöllisesti, joten niitä ei enää käytetä automatisoiduissa sääasemissa. Yksi askel yksinkertaisesta putkesta koostuu putkesta digitaalisilla vaa'oilla. Vaaka on kytketty tietokoneeseen, joka kuvaa sateen määrän ajan funktiona. Tämän tyyppisellä sademittarilla on kuitenkin myös oltava aluksensa säännöllinen tyhjennys. Paljon tyylikäs ratkaisu on tippa-kauhainen sademittari, joka koostuu suppilosta, joka on kytketty kauhaan tyhjennysputkeen. Kauha on tasapainossa nivelten suhteen siten, että se kaatuu, kun asetettu määrä vettä otetaan talteen. Kun tämä tapahtuu, toinen kauha siirtyy automaattisesti paikalleen saadakseen lisää sadetta. Aina kun kauha tippuu, tiedonkeruulaitteeseen lähetetään sähköinen signaali, joka mahdollistaa kokonaissateen määrän.
Tuulimittari
Tuulen nopeutta mitataan anemometrillä. Yksinkertaisin anemometrityyppi koostuu putkimaisesta akselista, johon neljä varret on sijoitettu 90 asteen välein. Kupit asetetaan kumpaankin neljään varteen ja kun nämä vangitsevat tuulen, se johtaa käsivarsien pyörimiseen putkimaisen akselin ympäri. Akselin alaosaan on asennettu kestomagneetti, joka kerran kierrosta kohti aktivoi Reed-kytkimen, joka on elektroninen signaali tietokoneelle. Tietokone laskee tuulen nopeuden kierrosten määrästä minuutissa. Hienostuneempi laite on ääni-anemometri. Tämä toimii mittaamalla aika, joka kuluu äänipulssin kulkemiseen kahden anturin välillä. Aika, joka äänellä kuluu anturien välillä, riippuu anturien välisestä etäisyydestä, äänen sisäisestä nopeudesta ilmassa ja ilman nopeudesta anturin akselia pitkin. Koska anturien välinen etäisyys on kiinteä ja äänen nopeus ilmassa tunnetaan, ilman nopeus anturin akselilla voidaan määrittää.