Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images
L'atmosfera terrestre è l'unica nel nostro sistema solare che supporta un ricco arazzo di eventi meteorologici. Previsioni accurate sono fondamentali per la vita di tutti i giorni e per le aziende, e i meteorologi combinano modelli computerizzati avanzati con una gamma di strumenti per fornire previsioni affidabili.
Un termometro misura la temperatura. Il classico termometro a mercurio è costituito da un tubo di vetro sigillato riempito di mercurio; quando la temperatura aumenta, il mercurio si espande e il livello del liquido sale, mentre quando la temperatura scende si contrae. Una scala calibrata lungo il tubo permette la lettura diretta della temperatura. Un termometro a molla, invece, riempie il tubo di mercurio e posiziona sul fondo un diaframma metallico. L'aumento della temperatura aumenta la pressione sul diaframma, che mette in tensione una molla che fa ruotare un quadrante per indicare la temperatura.
Un barometro misura la pressione atmosferica, la forza che l'aria esercita su una superficie. Il design più semplice utilizza un tubo sigillato pieno di mercurio capovolto in una ciotola piena di mercurio. Il peso dell'aria sulla ciotola bilancia il peso della colonna di mercurio all'interno del tubo. In condizioni atmosferiche standard, il livello di mercurio si attesta a circa 76 cm (29,9 pollici). Quando la pressione atmosferica aumenta, la colonna di mercurio sale; quando la pressione diminuisce, diminuisce. Uno strumento più moderno è il barometro aneroide, che utilizza una capsula flessibile sigillata. I cambiamenti di pressione alterano lo spessore della capsula, una leva amplifica il movimento e un puntatore su un quadrante indica la pressione.
I pluviometri quantificano le precipitazioni in un periodo fisso. La forma più semplice è un semplice tubo contrassegnato da una scala, ma deve essere svuotato manualmente, quindi non viene più utilizzato nelle stazioni automatizzate. Un modello intermedio utilizza un tubo collegato ad una bilancia digitale; il computer registra le precipitazioni in funzione del tempo, ma richiede comunque lo svuotamento manuale. Il pluviometro a vaschetta basculante offre una soluzione più elegante:un imbuto dirige l'acqua in una vaschetta bilanciata su un perno. Quando un volume predeterminato di pioggia riempie il secchio, questo si ribalta, scambiandosi automaticamente con un secondo secchio. Ogni punta genera un segnale elettronico che un registratore di dati registra, consentendo la misurazione continua delle precipitazioni.
Un anemometro misura la velocità del vento. L'anemometro a coppetta base è costituito da un asse centrale con quattro bracci distanziati di 90°, ciascun braccio regge una coppetta. Mentre il vento fa girare le coppe, le braccia ruotano attorno al proprio asse. Un magnete permanente sotto l'asse attiva un interruttore reed una volta per rotazione; il segnale viene inviato a un computer che calcola la velocità del vento in giri al minuto. Un anemometro sonico più avanzato misura il tempo impiegato da un impulso sonoro per viaggiare tra due sensori fissi. Poiché la distanza del sensore e la velocità del suono nell'aria sono note, il tempo di viaggio produce direttamente la velocità del vento lungo l'asse del sensore.
