百葉箱
圖片來源: 網路
設計特性
- 箱子內外是空氣流通的，且會盡量保持通風良好的狀態
- 箱子外觀漆成白色的: 用以反射太陽光，避免輻射熱干擾
- 離地架高約1.25~1.5公尺: 避免來自地面輻射熱干擾
- 放置百葉箱的觀測坪範圍通常會種植草坪以減少日光的反射
*溫度計
溫度計的靈敏度和盛裝液體的球容積大小與管截面積有關，當球容積大且管截面積小，則溫度計靈敏度較高(因為根據毛細現象液柱上升高度公式，管徑與液柱上升高度成反比)
溫度計的設計原理為利用液體熱脹冷縮的物理特性- 最高溫溫度計
- 盛裝汞(水銀)
- 採橫放觀察
- 水銀柱底部的通道狹窄的設計，水銀受熱會膨脹擠過瓶頸，遇冷後則因表面張力較大，毛細現象明顯而於瓶頸處與球容積處的水銀被拉斷，因此形成只能上升不能下降的現象，所以能記錄最高溫
- 欲再次觀測時只要將最高溫溫度計甩一甩或直放，利用加速度或地心引力將水銀擠回水銀球中即可
- 最低溫溫度計
- 盛裝酒精
- 溫度計管頂有一個填裝有少量空氣的膨脹室，目的是要藉由氣壓減低酒精的蒸發
- 溫度計內有一個為了減少與酒精之間的摩擦力而設計成兩端為球狀，中間為細棒狀的指標計
- 管徑較水銀溫度計(最高溫溫度計)大
- 當酒精受熱膨脹時，指標棒不會移動，酒精欲冷收縮時，酒精柱凹面的表面張力及附著力會將指標拖曳而行，使得指標隨著酒精凹面而下降
- 欲再次觀測時只要將最低溫溫度計直放，利用地心引力使酒精和指標棒沉降即可
圖片來源: https://web.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/weather/instrument1.htm / 文字解釋:Wendy
太陽輻射觀測
- 蒸發皿
- 直達日射計
- 太陽追蹤計
- 日照計
- 全天日射計
降水量觀測
- 降水量:指一定時間內累積在平面上的降水，且無蒸發、流失、滲透等減損的情況下，所量測到的雨水累積量(即量測雨量筒中與水累積的深度，單位為毫米)
- 工具: 雨量筒、雨量儀
- 傳統雨量筒設計原理: 由內筒跟外筒所組成的工具，內筒中有一特製的量雨尺(刻度計)，透過集雨斗將雨水導入內筒並判讀刻度數據，當雨量過大雨水外溢到外筒，則先將內筒的水量測完後，再將外筒的水倒入內筒測量，並將兩者數值相加
- 傾斗式雨量儀: 由感測器和信號紀錄器組成的遙測儀器，感測器會連接在集雨斗上，利用集雨斗盛接雨水，當雨水累積到一定刻度會因傾斗失去平衡而翻倒，紀錄器則會記錄傾倒的資訊，因此可以整個記錄降雨過程的雨量
*濕度觀測
- 工具: 乾溼球溫度計
- 外觀: 為兩隻並排的溫度計，乾球溫度計就是一般的溫度計，濕球溫度計則是包上濕紗布的溫度計
- 設計原理: 當水分蒸發時會從環境中吸收淺熱，所以量測到的環境溫度會下降，因此觀濕球溫度計的溫差可以顯示相對濕度的大小。當環境相對濕度大，則水氣不易蒸發，濕球溫度計降溫幅度小，與乾球溫度計溫差也較小；當環境相對濕度小，則水氣容易蒸發，濕球溫度計降溫幅度大，與乾球溫度計溫差也較大
氣壓觀測
- 空盒氣壓計: 盒體外觀上有一組指針和壓力指示盤，空盒內則有一組金屬槓桿傳動裝置與指針相連，且盒內處於真空狀態，當大氣壓力改變時，金屬槓桿裝置會由於氣壓改變而出現彈性位移，由於金屬槓桿傳動裝置與指針相連，所以指針的偏轉可以用來指示大氣壓力的變化
圖片來源https://www.newton.com.tw/wiki/%E7%A9%BA%E7%9B%92%E6%B0%A3%E5%A3%93%E8%A1%A8
能見度觀測
- 工具:能見度儀
- 設計原理:利用發射器發射紅外光脈衝，再透過接收器接收紅外光脈衝，定進行數據分析，因為當發射器的紅外光脈衝透過空氣為介質傳到接收器的過程中，空氣中的水氣、塵埃等都會使紅外光脈衝的能量被減弱，因此可以利用能量被減弱的程度概估能見度
*氣象雷達
- 原理:透過都卜勒效應來偵測水氣的多寡、接近或遠離
都卜勒效應＆水氣觀測
- 雷達的應用
- 垂直掃描: 用來了解雷雨胞內部的結構
- 水平掃描: 用來推估水氣距離測站多遠、單位半徑內水氣量多寡、單位半徑內水氣的分布
*氣象衛星＆雲的觀測
- 工具: 地球同步衛星、繞極軌道衛星
- 地球同步衛星: 又稱作「地球靜止衛星」，因為衛星繞地球一圈的周期和地球自轉的速率一樣，所以衛星看起來就像一直在地表某地的上方，所以能提供特定地區的連續觀測，但是軌道面距離地表較遠，所以影像沒有遶極衛星來得細緻
- 繞極衛星: 又稱作「太陽同步衛星」，因為此種衛星的繞行軌道經過南北兩極，所以軌道面和太陽照射地表的角度面是固定的，加上軌道面距離地表較近，因此相較於同步衛星，影像較細緻，可以彌補同步衛星的不足
- 雲圖
- 可見光衛星雲圖：藉由雲反射可見光的能力推估雲的厚度，白=雲厚(反射率高)
- 紅外線衛星雲圖：藉由紅外線測溫度去推估雲的高度，亮=高度高(溫度較低)、暗=高度低(溫度較高)
- 雲的觀測: 雲屬(四族十屬)、雲量(雲量八分表示法)、雲幕、雲高
PS: 雲的觀測可以搭配《大氣現象---雲、霧、雪》這一篇的筆記複習喔!
風向風速觀測
取瞬間值與平均值來縮小誤差
- 風杯風速計＆風向計
風杯風速計＆風向計
- 電子式螺旋槳風向風速計
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