Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images

De atmosfeer van de aarde is de enige in ons zonnestelsel die een rijk scala aan weersomstandigheden ondersteunt. Nauwkeurige voorspellingen zijn essentieel voor het dagelijks leven en voor bedrijven, en meteorologen combineren geavanceerde computermodellen met een reeks instrumenten om betrouwbare voorspellingen te doen.

Thermometer

Een thermometer meet de temperatuur. De klassieke kwikthermometer bestaat uit een afgesloten glazen buis gevuld met kwik; wanneer de temperatuur stijgt, zet kwik uit en stijgt het vloeistofniveau, en wanneer de temperatuur daalt, krimpt het. Een gekalibreerde schaalverdeling langs de buis zorgt ervoor dat de temperatuur direct kan worden afgelezen. Een veerthermometer daarentegen vult de buis met kwik en plaatst onderaan een metalen membraan. Stijgende temperaturen verhogen de druk op het diafragma, waardoor een veer wordt gespannen die een wijzerplaat laat draaien om de temperatuur aan te geven.

Barometer

Een barometer meet de atmosferische druk, de kracht die lucht op een oppervlak uitoefent. Het eenvoudigste ontwerp maakt gebruik van een afgesloten buis gevuld met kwik die wordt omgekeerd in een kom met kwik. Het gewicht van de lucht op de kom balanceert het gewicht van de kwikkolom in de buis. Onder standaard atmosferische omstandigheden blijft het kwikniveau op ongeveer 76 cm (29,9 inch). Wanneer de atmosferische druk stijgt, stijgt de kwikkolom; als de druk daalt, daalt deze. Een moderner instrument is de aneroïde barometer, die gebruik maakt van een flexibele, afgesloten capsule. Veranderingen in druk veranderen de dikte van de capsule, een hendel vergroot de beweging en een wijzer op een wijzerplaat geeft de druk aan.

Regenmeter

Regenmeters kwantificeren de neerslag over een vaste periode. De eenvoudigste vorm is een gewone buis gemarkeerd met een schaalverdeling, maar deze moet handmatig worden geleegd en wordt daarom niet langer gebruikt in geautomatiseerde stations. Een tussenmodel maakt gebruik van een buis die is aangesloten op een digitale weegschaal; De computer registreert de neerslag versus de tijd, maar moet nog steeds handmatig worden geleegd. De kantelbare regenmeter biedt een elegantere oplossing:een trechter leidt water naar een emmer die op een draaipunt balanceert. Wanneer een vooraf bepaalde hoeveelheid regen de emmer vult, kantelt deze en wordt er automatisch een tweede emmer geplaatst. Elke tip genereert een elektronisch signaal dat een datalogger registreert, waardoor continue neerslagmeting mogelijk is.

Anemometer

Een anemometer meet de windsnelheid. De basisbekeranemometer bestaat uit een centrale as met vier armen die 90° uit elkaar staan, waarbij elke arm een ​​beker vasthoudt. Terwijl de wind de cups draait, draaien de armen rond de as. Een permanente magneet onder de as activeert eenmaal per rotatie een reedschakelaar; het signaal wordt naar een computer gestuurd die de windsnelheid berekent op basis van windingen per minuut. Een meer geavanceerde sonische anemometer meet de tijd die een geluidspuls nodig heeft om tussen twee vaste sensoren te reizen. Omdat de sensorafstand en de geluidssnelheid in de lucht bekend zijn, levert de reistijd direct de windsnelheid langs de sensoras op.