الأجهزة المستعملة في مراقبة أحوال الطقس
من الأجهزة المستعملة في مراقبة أحوال الطقس
- مقياس شدة الريح (Anemometer).
- مقياس الضغط الجوي (Barometer).
مقياس شدة الريح (Anemometer): يعتبر من أشهر أنواع مقاييس شدة الرياح، وهو مقياس يعتمد على فكرة العجلة الدوارة، وتكون هذه العجلة مكونة من ثلاثة أو أربع أكواب متصلة بذراع أفقى، وتتصل هذه الذراع بقضيب عمودي، ومع هبوب الرياح، تدور الأكواب، فيدور القضيب بدوره، وتعتمد حسابات شدة الرياح على حركة هذه العجلة، فكلما هبت الرياح بشكل أقوي كلما زادت سرعة دوران القضيب نتيجة زيادة سرعة دوران الأكواب، ومن ثم يقوم مقياس شدة الرياح بحساب عدد الدورات الحادثة عند هبوب الرياح .
أما عن قياس سرعة الهواء فعادة ما يتم حساب متوسط سرعة الرياح خلال فترة زمنية قصيرة وذلك لعدم ثبات سرعة الرياح، وهناك طريقتين لحساب سرعة الهواء:
- عن طريق شدة الرياح، حيث يستخدم مقياس شدة الرياح حساب عدد الدورات الحادثة عند هبوب الرياح ويقوم بحساب سرعة الرياح.
- عن طريق ضغط الهواء، حيث يتم قياس ضغط الهواء باستخدام جهاز الباروميتر الذي يعتمد على مدى ضغط الهواء داخل أنبوب زجاجي مغلق من طرف واحد، حيث يقوم بقياس ضغط الهواء داخل هذا الأنبوب ومقارنته بضغط الهواء الخارجي.
ويستخدم مقياس شدة الرياح لمعرفة أحوال الطقس في جميع محطات الطقس تقريبًا، حيث يستخدم أخصائي الأرصاد الجوية مقياس شدة الرياح في قياس سرعة وضغط الرياح، كما يستخدم لقياس سرعة الرياح التي تشير الزيادة بها إلى حدوث تغير قريب في نمط الطقس مثل اقتراب العواصف وهو أمر جلل للطيارين والمهندسين وعامة الناس، وكذلك، لجعل المركبات الفضائية والطائرات أكثر ديناميكية هوائية. [3]
مقياس الضغط الجوي (Barometer): يقوم الباروميتر بقياس ضغط الهواء في الغلاف الجوي بوحدات قياس تسمى الغلاف الجوي أو الأعمدة، وتُعتبر وحدة الغلاف الجوي (atm) وحدة قياس تساوي متوسط ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر عند درجة حرارة 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت).
ويُعبر مصطلح الغلاف الجوي عن طبقات الهواء المحيطة بالأرض، حيث يمتلك الهواء وزن يضغط به على الأشياء التي تُجذب بواسطة الجاذبية الأرضية، ويعني انخفاض ضغط الهواء، انخفاض القوة أو الضغط المطلوب لدفع السحب أو العواصف بعيدًا، مما يعني حدوث أمطار وغيوم وعواصف، ويعني ارتفاع ضغط الهواء دفع السحب والعواصف بعيد، مما يعني سماء صافية وجو بارد وجاف، ويستخدم الباروميتر لقياس ضغط الهواء الموجود في الغلاف الجوي، وكذلك يستخدم للتنبؤ بالتغيرات قصيرة المدى في الطقس.
ومقياس الضغط الجوي له ثلاثة أنواع:
- ديجيتال باروميتر (Digital Barometers).
- مقياس اللاسائلية (Aneroid Barometer).
- الباروميتر الزئبقي (Mercury Barometer).
ديجيتال باروميتر: يقوم بقياس ضغط الغلاف الجوي بشكل سريع ودقيق من أى وقت سابق خلال فترة قصيرة ويستخدم حاليًا في جميع أنحاء العالم.
الباروميتر الزئبقي: يعتبر من أقدم أنواع الباروميتر، اخترعه الفيزيائي الإيطالي إيفانجليستا توريشيلي عام 1643، واستخدم في البداية الماء ثم استبدله بالزئبق، والباروميتر الزئبقي عبارة عن أنبوب زجاجي مغلق من الأعلى ومفتوح من الأسفل، ويوجد في قاع الأنبوب عند الطرف المفتوح طبق دائري ضحل يحيط بالأنبوب ومملوء بالزئبق، ويتكيف الزئبق الموجود في الأنبوب مع الضغط الجوي فوق الطبق، فعند إرتفاع ضغط الهواء، يقوم بدفع الزئبق لأعلى داخل الأنبوب، وتعبر الدرجة التي توقف عندها الزئبق داخل الأنبوب عن ضغط الهواء الجوي.
الباروميتر اللاسائلي: اخترع العالم الفرنسي لوسيان فيدي مقياس اللاسائلية 1844 ويشبه إلى حد كبير ساعة اليد وبه عقارب تتحرك إلى اليمين واليسار، ويحتوي الباروميتر اللاسائلي على غرفة معدنية محكمة الغلق تتوسع وتتقلص اعتمادًا على الضغط الجوي المحيط بها، وقد تم استبدال الباروميتر اللاسائلي بالبارومتر الزئبقي، وذلك لسهولة نقله وعدم وجود سائل يمكن أن يسكب به، وأخيرًا لأنه أرخص. [4]
تعتبر مقاييس الحرارة من الأجهزة المستعملة في مراقبة أحوال الطقس
تدور الكثير من الأسئلة حول صحة إعتبار مقاييس الحرارة إحدى الأجهزة المستعملة في مراقبة أحوال الطقس، حيث ينفي البعض صحة هذه العبارة، ولكن تستخدم مقاييس الحرارة كأجهزة مراقبة للطقس ومن أهم أجهزة مقاييس الحرارة:
ميزان الحرارة أو مقياس الحرارة (Thermometer): وميزان الحرارة هو أداة تقيس درجة الحرارة، حيث تقيس درجات الحرارة للمواد الصلبة مثل الحديد، أو السائلة مثل المشروبات أو الغازية مثل الهواء، ويُعد كلًا من درجة الحرارة السيليزيوسية المئوية والفهرنهايت والكلفن الوحدات الثلاث الأكثر شيوعًا لقياس درجة الحرارة، وتعتبر درجة الحرارة السيليزيوسية المئوية هي المعتمدة في أغلب الدول عالميًا.
وهناك ثلاث دول لا تقوم باستخدام مقياس سيليزيوس المئوي وهم الولايات المتحدة وبورما وليبيريا، حيث يقومون باستخدام مقياس فهرنهايت لقياس درجة الحرارة، وعلى الرغم من ذلك يستخدم العلماء مقياس سيليزيوس المئوي أو كلفن لقياس درجة الحرارة، ومن المُتعارف عليه عالميًا أن صفر درجة مئوية هي نقطة تجمد الماء، بينما 100 درجة مئوية هي نقطة غليان الماء وتقابل هذه القيمة بوحدة الفهرنهايت 32 درجة فهرنهايت لتجمد الماء و 212 درجة فهرنهايت لغليانه.
ويستخدم أغلب علماء الفيزياء وغيرهم مقياس كلفن حين يحتاجون إلى تسجيل درجات حرارة دقيقة للغاية، حيث يعتبر مقياس كلفن وحدة القياس الوحيدة التي تتضمن درجة حرارة الصفر المطلق والذي يُعبر عن الغياب التام لأي طاقة حرارية مما يجعله ضروريًا للعلماء الذين يقومون بحساب درجة حرارة الأجسام في المناطق الباردة في الفضاء الخارجي، ولكن لايستخدم عامة الناس مقياس كلفن لقياس درجة الحرارة العادية أو اليومية، فعلى سبيل المثال 75 درجة فهرنهايت يساوي 297 كلفن، وهو مايصعب استخدامه يوميًا.
ومن أشهر موازين الحرارة هو الميزان السائل المستخدم في قياس درجات الحرارة الخاصة بالأجسام البشرية، موازين الحرارة الكهربائية بوحدة الكلفن والتي يمكنها تسجيل الاختلافات الطفيفة في الإشعاع، ويستخدم في أجهزة التبريد، والبيرومترات لقياس درجات حرارة الحديد والمعادن الأخرى، وتستخدم في صناعة الصلب، وموازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجات الحرارة في الفضاء.[5]
ميزان الحرارة السائل
يُستخدم ميزان الحرارة السائل عادة لقياس درجة حرارة الأشخاص، وتكون عادة بالوحدة السيلزيوسية المئوية، ويعتمد ميزان الحرارة السائل على فكرة تمدد السوائل عند التسخين، ويحتوي الشكل المُعتاد من موازين الحرارة السائلة على أنبوب ضيق به سائل، ويُستخدم الزئبق عادة في موازين الحرارة السائلة، كما يمكن استخدام الكيروسين أو الإيثانول كبديل عن الزئبق.
عند ارتفاع درجات الحرارة يتمدد السائل داخل الأنبوب، وعند انخفاض درجات الحرارة يتقلص السائل داخل الأنبوب، وتشير نقطة توقف السائل عند تدرج الأنبوب على درجة الحرارة، ويعتمد المدى الذي يصل إليه مقياس الميزان السائل الحراري على نوع السائل الموجود به، فعلى سبيل المثال، يصبح الزئبق صلبًا عند 38.83 سالبة درجة سيلزيوسية مئوية، ولا تستطيع موازين الحرارة الزئبقية قياس درجات حرارة تحت هذه النقطة، بينما تغلي الكحوليات مثل الإيثانول، عند درجة حرارة 78 درجة مئوية، فلا يمكن استخدامها لقياس درجات الحرارة أعلى من هذه النقطة. [5]
