A atmosfera da Terra é única dentro do sistema solar e dá origem a uma gama diversificada de fenômenos climáticos. A previsão do tempo é importante, tanto para a vida cotidiana das pessoas quanto para as empresas. Os meteorologistas usam uma combinação de modelagem computacional e medições experimentais para prever o clima. Exemplos de instrumentos de previsão do tempo incluem o termômetro, barômetro, pluviômetro e anemômetro.

Termômetro

Um termômetro é um instrumento que é usado para medir a temperatura. O tipo mais conhecido de termômetro consiste em um tubo de vidro no qual é colocado mercúrio líquido. Quando a temperatura aumenta, o volume de mercúrio aumenta, levando ao aumento do nível. Uma diminuição na temperatura leva a uma redução no volume e uma diminuição no nível de mercúrio. Uma escala na lateral do tubo permite que a temperatura seja lida. Outro tipo de termômetro, chamado de termômetro de mola, preenche completamente um tubo de vidro com mercúrio e um diafragma de metal conectado a uma mola é colocado na parte inferior do tubo. À medida que a temperatura aumenta, a pressão sobre o diafragma também sobe levando a tensão na mola. A mola então gira um dial para apontar para a temperatura.

Barômetro

Um barômetro é um instrumento usado para medir a pressão que é a força que o ar coloca sobre uma superfície. Existem vários tipos diferentes de barómetro. O mais simples consiste em um tubo cheio de mercúrio líquido e selado em uma extremidade. O tubo é então invertido e colocado em uma tigela de mercúrio líquido. O peso do ar empurrando a bacia é equilibrado com o peso do mercúrio empurrando para dentro do tubo. Em condições atmosféricas padrão, isso faz com que o nível de mercúrio dentro do tubo caia a uma altura de aproximadamente 76 centímetros (29,9 polegadas). Aumentos na pressão atmosférica fazem com que o nível de mercúrio dentro do tubo aumente de altura, enquanto uma diminuição na pressão atmosférica faz com que o nível de mercúrio dentro do tubo diminua. Um instrumento mais sofisticado para medir a pressão é o barômetro aneróide. Esta consiste em uma cápsula selada, com laterais flexíveis e montada em uma caixa. Uma mudança na pressão altera a espessura da cápsula. Uma alavanca ligada à cápsula aumenta essas mudanças, levando um ponteiro a se mover em um mostrador em escala.

Medidor de chuva

Medidores de chuva são usados ​​para medir a quantidade de chuva que ocorre em uma quantidade fixa de tempo. O tipo mais simples de pluviômetro consiste em um tubo com uma escala, mas estes têm que ser esvaziados regularmente e, portanto, não são mais usados ​​em estações meteorológicas automatizadas. Um passo acima do tubo simples consiste de um tubo em balanças digitais. As balanças são conectadas a um computador que traça a chuva em função do tempo. No entanto, esse tipo de pluviômetro também precisa ter seu vaso regularmente esvaziado. Uma solução muito mais elegante é o medidor de chuva com balde basculante que consiste em um funil conectado a um tubo que drena para um balde. O balde é balançado em um pivô, de tal forma que se inclina quando um volume fixo de água é capturado. Quando isso ocorre, um segundo balde se move automaticamente para a posição para pegar mais chuva. Cada vez que um balde inclina, um sinal eletrônico é enviado para um registrador de dados que permite que a quantidade total de chuva seja registrada.

Anemômetro

Um anemômetro é usado para medir a velocidade do vento. O tipo mais simples de anemômetro consiste em um eixo tubular no qual quatro braços são colocados em intervalos de 90 graus. As taças são colocadas em cada um dos quatro braços e, quando captam o vento, levam à rotação dos braços em torno do eixo tubular. Um ímã permanente é montado na parte inferior do eixo e, uma vez por rotação, ele ativa um comutador Reed, que envia um sinal eletrônico para um computador. O computador calcula a velocidade do vento a partir do número de voltas por minuto. Um dispositivo mais sofisticado é o anemômetro sônico. Isso funciona medindo o tempo que um pulso de som leva para viajar entre dois sensores. O tempo de deslocamento do som entre os sensores depende da distância entre os sensores, da velocidade intrínseca do som no ar e da velocidade do ar ao longo do eixo do sensor. Como a distância entre os sensores é fixa e a velocidade do som no ar é conhecida, a velocidade do ar ao longo do eixo do sensor pode ser determinada.