История появления

Измерение погодных условий
Наблюдение и количественное измерение погоды становится все более актуально в современном мире в виду ухудшающейся экологической обстановки и повышенной чувствительности широких групп людей к неблагоприятным погодным условиям, кроме того прогнозирование погоды необходимо для осуществления успешной хозяйственной деятельности человека. Приборы для измерения и прогнозирования погодных условий развивались совместно с научно-техническим прогрессом.

Измерение температуры. Термометры.
Важнейшей характеристикой измерения внешних условий – является температура окружающие среды, один из основных показателей атмосферы.Для измерения температуры используются термометры. Этапы развития:
1593 – Первым термометром принято считать жидкостный термометр, изобретенный в Галилео Галилеем (Италия).
1714 – Габриель Фаренгейт (Германия). Ртутный термометр со шкалой Фаренгейта. За 0 градусов обозначено было смесь льда и поваренной соли, температура таянья обычного льда обозначена за 32 градуса. Температура человеческого тела – 96 градусов. Температура кипения воды равна 212 градусам. В Англии и США до сих пор используют эту шкалу.
1743 – Андрус Цельсия (Швеция). Шкала Цельсия масштаба ртутный термометр. Примечательно, что Цельсий обозначил за 0 градусов температуру кипения воды, а за 100 температуру таяния льда. Впоследствии для удобства пользования эту шкалу «перевернули» ботаник К. Линней и астроном М. Штремер. Шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают в точке -40°, т.е. -40°F = -40°C. Шкала Цельсия является самой распространенной в бытовом пользовании.
1848 – Лорд Кельвин Уильям Томсон (Шотландия). Доказал существование абсолютного нуля температур. Произведенные лордом расчеты дали цифру –273,15°С.
Рассмотрим приборы, используемые в настоящее время:
Жидкостные стеклянные термометры. Используется способность жидкости, заключенной в стеклянную колбочку, к расширению и сжатию. Жидкостные термометры получили широчайшее распространение, используются для измерения температура в некоторых аналоговых метеостанциях.
Биметаллические термометры. Прибор состоит из двух тонких лент металла, при нагревании которые расширяются на разную величину. Плоские поверхности плотно прилегают одна к другой. Такая биметаллическая лента скручена в спираль, один конец которой жестко закреплен. При повышении и понижении температуры спирали металлы расширяются и сжимаются на разную величину, что вызывает скручивание или раскручивание спирали. Указатель, прикрепленный к свободному концу спирали, характеризует величину изменений. Термометры с круглым циферблатом в корпусе аналоговых станций являются биметаллическими.
Электрические термометры. Принцип действия основан на использовании полупроводникового термоэлемента (терморезистор) с большим отрицательным коэффициентом сопротивления (т.е. его сопротивление быстро уменьшается с повышением температуры). Преимуществами терморезистора являются высокая чувствительность и быстрота реакции на изменение температуры. Терморезисторы требуют периодической калибровки, т.к. характеристики его со времен меняются. Терморезисторы лежат в основе большей части комнатных цифровых термометров, в том числе и в составе цифровых метеостанций и термодатчиков.

Измерение влажности и точки росы. Гигрометры.
Влажность воздуха так же является важнейшим параметром характеризующим погоду и климат. Влажность показывает содержание водяного пара в воздухе. Различают абсолютную влажность – это масса водяного пара в воздухе отнесенная к единице объема воздуха, и относительная – это отношение текущей абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре. Другой важный параметр, который определяется влажность – точка росы. Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, для образования конденсата (росы) при данной влажности. Приборы используемые для измерения влажности – гигрометры. Историческая справка:
1400 – Леонардо да Винчи (Италия): Первый примитивный гигрометр.
1664 – Франческо Фолли (Италия): Первый практический гигрометр.
1783 – Орас Бенедикт де Соссюр (Швейцария): изобрел гигрометр, который использует человеческий волос для измерения влажности.
1820 – Джон Фредерик Даниэля (Великобритания): определение точки росы с помощью гигрометра основанного на принципе измерения колебаний электрического сопротивления.
Виды гигрометров:
Весовой гигрометр. Весовой гигрометр служит для определения абсолютной влажности.
Волосной гигрометр. Основан на свойстве человеческого волоса изменять длину в зависимости от влажности. Диапазон измерения от 30% до 90% относительной влажности, погрешность ±2,5 %. Волосной гигрометр используется во всех аналоговых метеостанциях. Пленочный гигрометр принцип действия аналогичен волосному гигрометру, где полимерная пленка заменят человеческий волос. Данный тип гигрометров применяется во всех аналоговых метеостанциях.
Электролитический гигрометр. Измерение влажности происходит за счет изменения проводимости и сопротивления соли электролита (зачастую хлористый литий) нанесенного на пластинку. Аналогичен по действию керамический гигрометр, где измеряют колебания сопротивления твердо-пористой керамической массы в зависимости от влажности. Конденсационный гигрометр служит для определения точки росы. Кроме того для измерения точки росы все больше распространение получают электролитические гигрометры с подогревом.

Измерение атмосферного давления. Барометры.
Атмосферное давление является ключевым показателем необходимым для прогнозирования погоды, кроме того его колебания и величина оказывают большое влияние на состояние сосудистой системы, функцию дыхания, и газовый обмен человека.
1644 – Евангелиста Торричелли (Италия): изобретает ртутный барометр.
1843 – Люсьен Види: изобретение барометра-анероида.
Ртутные барометры применяются для точных измерений в метеобюро. Средняя высота ртутного столба в барометре на уровне моря составляет около 760 мм.
Барометр-анероид представляет собой гофрированную тонкостенную металлическую коробку, из которой частично откачан воздух. При понижении давления коробка увеличивается, а при повышении сжимается. Прикрепленный указатель фиксирует эти изменения. Барометры-анероиды наиболее распространенный класс барометров, они легкие и удобные в использовании и транспортировке. Используются в современных бытовых аналоговых и цифровых метеостанциях и бытовых барометрах. В цифровых метеостанциях применяется электронный барометр-анероид чувствительным элементом которого, является кварцевая мембрана.

Измерения температуры, влажности, точки росы, атмосферного давления являются основными параметрами характеризующими состояние погоды и необходимые для прогнозирования. Профессиональные домашние метеостанции с помощью специальных измерительных датчиков могут дополнительно получать данные о количестве выпавших осадков, силе и направлении ветра, интенсивности УФ-излучения.

Жидкостный термометр	Биметаллический термометр	Волосной гигрометр	Барометр-анероид