Наталі Мерчер може змерзнути вже від однієї думки про зиму, але решті з нас для перевірки прогнозу не потрібно кутатися, перш ніж визирнути у вікно. Погода – це просто стан атмосфери, величезного газоподібного шару, що огортає нашу планету. На неї впливають сонячна радіація, географія та навіть ефект міських теплових островів. Вимірювання цих атмосферних явищ дозволяє метеорологам робити обґрунтовані припущення, що відбудеться далі.
Температура та атмосферний тиск визначають циркуляцію повітря. Тепле повітря піднімається вгору, холодне опускається вниз. Ця взаємодія визначає утворення хмар та вітрові патерни. Ми використовуємо термометри для відстеження температури та барометри для тиску. Вологість ще один критичний фактор. Гігрометр вимірює вологість, а осадкомери кількісно визначають кількість опадів. Анемометр визначає напрямок та швидкість вітру.
Вам не потрібне професійне обладнання, щоб бути в курсі подій. Сучасні бездротові кімнатно-вуличні термометри пов’язують вашу вітальню з погодними умовами на вулиці.
Чому важлива температура
Наше життя залежить від температури. Вона каже нам, наскільки сильно потрібно опалювати будинок, скільки часу готувати курку, щоб уникнути харчового отруєння. Вона допомагає діагностувати лихоманку та вирішувати, чи потрібен шарф.
Класичні ртутні термометри використовують рідини, які розширюються або стискаються при зміні температури. Ртуть тут поширена, тому що вона пручається кипінню та замерзанню. При нагріванні рідина піднімається герметичною трубкою. Лінії на склі відзначають певні температури.
Біметалічні термометри використовують два з’єднані метали, які розширюються з різною швидкістю при нагріванні. Вони часто зустрічаються в духовках або холодильниках, активуючи електричні ланцюги за заданими значеннями. Електричні термометри використовують терморезистори — крихітні комп’ютеризовані деталі, які змінюють електричний опір залежно від тепла.
Проблема традиційних установок полягає в їхньому розташуванні. Термометр на тумбочці показує температуру в кімнаті, а не на веранді. Ви не можете виміряти вуличні умови з приміщення без допомоги.
Перевага бездротового зв’язку
Бездротові передавачі вирішують цю проблему. Безпровідний кімнатно-вуличний термометр дозволяє перевіряти обидві температури, не встаючи з ліжка. Пристрій складається з внутрішнього блоку та вуличного датчика. Зовнішній датчик передає дані на головний дисплей. Він працює аналогічно до дитячого монітора, отримуючи сигнали з одного місця і відображаючи їх в іншому.
Ці віддалені датчики зазвичай працюють у радіусі 100 футів. Багато моделей підтримують додаткові датчики для моніторингу кількох зон. За приблизно 20 доларів ви можете відстежувати температуру в гаражі, підвалі та у дворі. Все, що вам потрібно, це свіжі батарейки.
Більше не потрібно вилазити з-під теплої ковдри, щоб перевірити вікно. Дані приходять до вас.
Пристрої для прогнозування погоди
Детективи відновлюють картину минулих злочинів. Метеорологи пророкують майбутні. Інструменти схожі, але ставки пов’язані не з алібі злочинця, а із завтрашньою поїздкою на роботу.
Ми вже розглянули термометри. Тепер давайте подивимося на інше обладнання для збирання доказів. Як саме ці пристрої вимірюють те, що відбувається у повітрі?
Вимірювання ваги атмосфери
Барометри не просто ворожать. Вони вимірюють атмосферний тиск за допомогою скляної трубки та ртуті. Це проста конструкція. Вакуумована трубка занурена в резервуар із ртуттю. Верхній кінець трубки герметично закритий. Нижня відкрита для атмосфери.
Повітря тисне на поверхню ртуті у резервуарі. Цей тиск виштовхує рідину вгору вакуумованою трубкою. Уявіть собі ваги. З одного боку – вага атмосфери. З іншого — ртуть, що піднімається. Висота цього стовпа вказує на поточний тиск. Високий тиск зазвичай означає ясну погоду. Низький тиск? Невеликий дощ.
Оцінка рівня вологості
Вологість має значення. Якщо ви хочете знати, чи повітря здається липким або сухим, вам потрібен гігрометр. Існує кілька способів використання.
Психрометр – це класичний підхід. Він використовує два термометри. Одна колба суха. Інша волога. Ви обертаєте пристрій, щоб пропустити повітря над обома колбами. Випаровування охолоджує вологу колбу. Різниця між двома температурами показує відносну вологість.
Існує також гігрометр точки роси. Він використовує охолоджену металеву пластину. Ви охолоджуєте її до появи конденсату. Температура в цей точний момент і є точкою роси. Це температура, коли повітря стає насиченим.
Електричні гігрометри використовують сучасніший підхід. Вони використовують напівпровідники. Вологість змінює електричний опір. Пристрій вимірює цю зміну для розрахунку вологості. Це швидко. Це точно.
Механічні версії досі існують. Вони використовують людське волосся. Волосся розширюється у разі підвищення вологості. Вони стискаються за її зниження. Механізм захоплює волосся та реєструє зміни натягу. Це звучить архаїчно. Але це працює.
Лов вітру
Швидкість та напрямок вітру відстежуються разом. Флюгер вказує напрямок. Анемометр вимірює швидкість.
Традиційні анемометри використовують чашки. Вони обертаються на вітрі. Чим швидше вони обертаються, тим дужче віє вітер. Деякі моделі використовують пропелери.
Звукові анемометри більш просунуті. У них немає частин, що рухаються. Вони посилають ультразвукові хвилі між перетворювачами. Вони встановлені на відстані кількох дюймів один від одного. Вплив вітру на швидкість цих звукових хвиль. Якщо вітер дме у напрямку хвилі, вона досягає приймача швидше. Проти вітру швидкість знижується. Вимірюючи ці тимчасові затримки, пристрій розраховує швидкість та напрямок. Це точно. Не потребує обслуговування.
Збір опадів
Складачі дощу прості. Простий вимірювальний прилад — це просто мірна склянка на вулиці. Ви читаєте рівень води після шторму.
Просунуті моделі автоматизують процес. Вони механічно реєструють опади. Щойно накопичується певну кількість, механізм нахиляється чи спорожняє збірник. Він скидається. Починає виміряти знову. Це дозволяє безперервно записувати дані без втручання людини.
Ці стандартні інструменти дають основи. Але професійним метеорологам потрібно більше. Їм потрібна надійність у суворих умовах. Їм необхідні дані, які інтегруються з величезними комп’ютерними моделями.
Професійні метеостанції
Якщо ви готові витратити від 2000 до 4000 доларів на метеорологічне обладнання, ви виходите за межі аматорського рівня. Тепер ви розглядаєте професійні метеостанції. Це не просто іграшки з покращеними датчиками. Це серйозні інструменти для збору даних, розроблені для забезпечення точності та інтеграції.
Модульні та моноблочні конструкції
Існує два основних типи професійних станцій. Це модульні системи. Вони складаються із змонтованих кластерів окремих електронних датчиків. Ви отримуєте стандартний термометр, барометр, гігрометр, анемометр та дощомір. Деякі моделі доповнюються датчиками ультрафіолетового випромінювання, детекторами сонячної радіації та датчиками видимості.
Потім є моноблочні конструкції. Вони поєднують усі датчики в єдиному компактному корпусі. Це компроміс. Модульність дозволяє кастомізувати систему та полегшує заміну окремих компонентів. Моноблочний варіант забезпечує більш акуратний зовнішній вигляд та потенційно меншу кількість проблем із проводкою. Який варіант вибрати, залежить від ваших конкретних потреб у даних та обмежень при встановленні.
За межами апаратного забезпечення
Професійна система включає не тільки високотехнологічне складання. Вона також включає програмування та обладнання, необхідні для каталогізації статистики. Ви не просто бачите цифри. Ви аналізуєте їх. Користувачі можуть програмувати ці системи для оповіщення про небезпечні погодні умови. Це перетворює сирі дані на дієву інформацію.
Можливості експорту даних великі. Ви можете поєднати станцію в мережу з іншими станціями. Ви можете інтегрувати її у існуючі локальні мережі. Дані можуть передаватися одночасно декільком одержувачам. Це не однобічний потік. Це центр інформаційних даних.
Мобільність та сфери застосування
Той факт, що ви витратили кілька тисяч доларів на метеостанцію, не означає, що ви повинні монтувати її на даху будинку. Існують портативні версії. Доступні варіанти встановлення на транспортні засоби. Ви можете брати дані із собою.
Ці системи зазвичай використовуються аеропортами, будівельними компаніями та службами екстреного порятунку. Їм потрібні точні атмосферні дані у часі. Але ніщо не заважає використовувати одну з них на своїй ділянці. Якщо у вас є бюджет, ви можете отримати професійний контроль за своїм безпосереднім оточенням.
Посилання на наступній сторінці ведуть інші гаджети. Але поки що вибір за вами. Модульна складність чи моноблочна простота. Устаткування вже є. Програмне забезпечення чекає. Дані лише починають надходити.
