Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images
Jordens atmosfär är den enda i vårt solsystem som stödjer en rik väv av väderhändelser. Exakta prognoser är avgörande för vardagen och för företag, och meteorologer kombinerar avancerade datormodeller med en rad instrument för att leverera tillförlitliga förutsägelser.
En termometer mäter temperaturen. Den klassiska kvicksilvertermometern består av ett förseglat glasrör fyllt med kvicksilver; när temperaturen stiger expanderar kvicksilver och vätskenivån stiger, och när temperaturen sjunker drar den ihop sig. En kalibrerad skala längs röret gör att temperaturen kan avläsas direkt. En fjädertermometer fyller däremot röret med kvicksilver och placerar ett metallmembran i botten. Stigande temperaturer ökar trycket på membranet, vilket spänner en fjäder som roterar en ratt för att indikera temperaturen.
En barometer mäter atmosfärstrycket, den kraft som luft utövar på en yta. Den enklaste designen använder ett förseglat rör fyllt med kvicksilver som vänds upp och ner i en skål med kvicksilver. Vikten av luften på skålen balanserar vikten av kvicksilverkolonnen inuti röret. Under normala atmosfäriska förhållanden sjunker kvicksilvernivån till cirka 76 cm (29,9 tum). När atmosfärstrycket stiger, stiger kvicksilverkolonnen; när trycket faller, sjunker det. Ett mer modernt instrument är aneroidbarometern, som använder en flexibel förseglad kapsel. Ändringar i trycket ändrar kapselns tjocklek, en spak förstorar rörelsen och en pekare på en ratt visar trycket.
Regnmätare kvantifierar nederbörden under en bestämd period. Den enklaste formen är ett vanligt rör märkt med en våg, men det måste tömmas manuellt, så det används inte längre i automatiserade stationer. En mellanmodell använder ett rör anslutet till en digital våg; datorn registrerar nederbörd kontra tid, men den kräver fortfarande manuell tömning. Regnmätaren med tippskopa erbjuder en mer elegant lösning:en tratt leder vatten in i en hink som är balanserad på en pivå. När en förutbestämd mängd regn fyller hinken tippar den och byter automatiskt in en andra hink. Varje tips genererar en elektronisk signal som en datalogger registrerar, vilket möjliggör kontinuerlig nederbördsmätning.
En vindmätare mäter vindhastigheten. Den grundläggande koppanemometern består av en central axel med fyra armar åtskilda 90° från varandra, varje arm håller en kopp. När vinden vrider på kopparna roterar armarna runt axeln. En permanentmagnet under axeln aktiverar en reed-omkopplare en gång per rotation; signalen skickas till en dator som beräknar vindhastigheten från varv per minut. En mer avancerad ljudanemometer mäter den tid det tar för en ljudpuls att färdas mellan två fasta sensorer. Eftersom sensoravståndet och ljudhastigheten i luft är kända, ger restiden direkt vindhastigheten längs sensoraxeln.
