वातावरणविज्ञानीय उपकरणे : हवामानविषयक उपयुक्त राश्यात्मक (परिणामकारक) माहिती मिळविण्यासाठी वापरण्यात येणारी साधने व साधनसामग्री. यांमध्ये सामान्यपणे वातावरणाच्या गुणधर्मांचे मापन करणारी व नित्याची हवामानविषयक निरीक्षण करण्यासाठी वापरली जाणारी उपकरणे विचारात घेतात. गती, ऊर्जेचा विनिमय, वायुसंघटन, घनरूप व द्रवरूप कणांचे प्रमाण, विद्युतीय क्रियाशीलता यांच्यासारखे वातावरणीय घटक, तसेच विविध ठिकाणी व वेळी या घटकांचे होणारे एकत्रित परिणाम या गोष्टीही वातावरणाची स्थिती वर्णन करण्याकरिता उपयुक्त असतात आणि हवामानविषयक राश्यात्मक माहितीत त्या येतात. यामुळे या बाबी मोजणारी उपकरणेही महत्त्वाची ठरतात.
हवेचे तापमान, दाब व आर्द्रता हे सामान्य गुणधर्म मोजून त्यांच्या आधारे वातावरणाची स्थिती वर्णिली जाते. या गुणधर्मांच्या मापनासाठी विविध प्रकारेच तापमापक [→ तापमापन ], वायुदाबमापक [⟶ वातावरणीय दाबमापक] आणि आर्द्रतामापक [⟶ आर्द्रता] यांच्यासारखी साधी उपकरणे वापरतात तथापि वातावरणाची दृश्यमानता मोजणे तेवढे सोपे नसते आणि एखादी वस्तू किती अंतरावरून स्पष्टपणे दिसते (ओळखू येते) त्या अंतरामध्ये दृश्यमानता मोजतात. [⟶ दृश्यमानता].
हवामानाचे दूरवर्ती संवेदन अथवा वातावरणाच्या बदलत्या गुणधर्मांची एखाद्या केंद्रात स्वयंचलित नोंद करणे यासाठी पुष्कदा आधुनिक उपकरणे वापरतात. उदा., वातावरणीय फुग्याला (बलूनला) जोडलेल्या रेडिओसाँडमधील तापमान, दाब व आर्द्रता यांची नोंद करणारी उपकरणे (रेडिओसाँड या बलूनमधील उपकरणाने वातावरणीय माहितीचे मापन व प्रेषण एकाच वेळी केले जाते). थर्मिस्टर या उपकरणात विद्युत् रोधात (व पर्यायाने विद्युत् प्रवाहात) तापमानामुळे होणाऱ्या बदलाचे मापन करून तापमान मोजले जाते [⟶ थर्मिस्टर], तर आर्द्रतेमुळे केसाच्या लांबीत होणाऱ्या बदलांद्वारे केश आर्द्रतामापकाने हवेची सापेक्ष आर्द्रता मोजतात [⟶ आर्द्रता].
वाऱ्याची गती व दिशा, ओझोनाची संहती (प्रमाण), हवेमधील एकूण पर्जन्य आणि इतर अनेक वैशिष्ट्यपूर्ण वातावरणीय गुणधर्म मोजण्यासाठीही आधुनिक उपकरणे वापरतात. उदा., वाऱ्याची दिशा निश्चित करण्यासाठी पवनदिशादर्शकाची दिक्‌स्थिती इलेक्ट्रॉनीय संवेदनाद्वारे नोंदविणारे उपकरण वापरतात, तर वाऱ्यामुळे पडणारा दाब मोजून, वाऱ्यामुळे थर्मिस्टर थंड होण्याची त्वरा नोंदवून अथवा फिरत्या पेल्यांच्या पवनवेगमापकासारख्या फिरणाऱ्या प्रयुक्तीच्या फिरण्याच्या वेगाची इलेक्ट्रॉनीय संवेदनाद्वारे नोंद करून वाऱ्याचा वेग नोंदला जातो [⟶ पवनवेगमापन]. वर्णपट प्रकाशमापन तंत्र (प्रकाशाच्या वर्णपटातील पट्टांचे मापन करण्याची यंत्रे) वापरून ओझोनाची संहती नोंदली जाते. मोठ्या क्षेत्रावरच्या हवेमधली एकूण पर्जन्याची नोंद करण्यासाठी रडार तंत्रांचा वापर करतात [⟶ रडार वातावरणविज्ञान]. यांवरून वर्षण, उष्ण वा शीत सीमापृष्ठ व चक्रवात हे वातावरणीय आविष्कार शोधून काढता येतात.
प्रकार : साधारणपणे वातावरणीय उपकरणांचे तीन प्रकार करता येतात : (१) पृथ्वीपृष्ठावरून नियमितपणे ठराविक वेळी घ्यावयाच्या निरीक्षणांसाठी वापरण्यात येणारी उपकरणे, (२) वातावरणीय उपग्रहांवरून निरीक्षणे घेण्याकरिता वापरण्यात येणारी उपकरणे आणि (३) विशिष्ट संशोधन मोहीम वा प्रकल्प याकरिता लागणारी निरीक्षणे घेण्यासाठी आवश्यक असणारी उपकरणे. संशोधन मोहिमा वा प्रकल्प विशिष्ट उद्देशांकरिता आखण्यात येतात. या उद्देशांनुसार निरीक्षणे घ्यावी लागतात व ती घेण्यासाठी विशिष्ट प्रकारची उपकरणे वापरावी लागतात. या निरीक्षणांचे व ह्यांकरिता लागणाऱ्या उपकरणांचे आयोजन वातावरणवैज्ञानिक करतात. यामुळे या प्रकारची उपकरणे येथे दिलेली नाहीत.
पृथ्वीपृष्ठावरून परिपाठाप्रमाणे निरीक्षणे घेण्याची उपकरणे : ठराविक वेळी घ्यावयाच्या नित्याच्या निरीक्षणांसाठी वापरण्यात येणाऱ्या उपकरणांचे पुढील दोन उपप्रकार करता येतात : (१) पृष्ठभागावरून घ्यावयाच्या निरीक्षणांसाठी वापरण्यात येणारी आणि (२) उपरी वातावरणीय (वातावरणाच्या वरच्या भागातील) निरीक्षणांकरिता वापरावयाची उपकरणे.
पृष्ठभागीय निरीक्षणांसाठी उपकरणे : वायुदाबमापक, तापमापक, पवनवेगमापक, पर्जन्यमापक, सूर्यप्रकाशकालमापक, सौर प्रारणमापक, बाष्पीभवनमापक, आर्द्रतामापक इ. उपकरणे यांत येतात.
दाबमापक : सर्वसाधारणपणे वातावरणीय दाब मोजण्यासाठी पाऱ्याचा दाबमापक वापरतात. यामध्ये वातावरणातील हवेच्या दाबाचे एका नळीमधील पाऱ्याच्या स्तंभाच्या वजनाने संतुलन केले जाते. सामान्यपणे फोर्टिन व क्यू हे पाऱ्याचे दाबमापक सर्वत्र वापरले जातात. त्यांच्या साहाय्याने मोजलेल्या वातावरणीय दाबात काही त्रुटी असतात. त्यामुळे या त्रुटी दूर करण्यासाठी या निरीक्षणात काही शुद्धी कराव्या लागतात. त्यानंतर वातावरणाचा अचूक दाब मिळतो. समुद्रसपाटीवरील सरासरी वातावरणीय दाब काढण्यासाठी यात आणखी एक शुद्धी करावी लागते. याशिवाय निर्द्रव वायुदाबमापकही वातावरणीय दाब मोजण्याकरिता वापरतात. हा दाबमापक मुख्यतः वातावरणीय दाब अखंडपणे नोंदणाऱ्या संतत वा अखंड वायुदाबआलेखकामध्ये वापरतात. [⟶ वातावरणीय दाबमापक].
तापमापक : तापमान मोजण्याकरिता साधारणपणे द्रव पदार्थ असलेला तापमापक, धातूंची जोडपट्टी असलेला तापमापक व विद्युत् तापमापक वापरण्यात येतात. वातावरणीय वेधशाळेत सामान्यपणे चार प्रकारचे तापमापक वापरतात. हे तापमापक स्टिव्हन्सन पेटिकेत लावलेले असतात. चार पाय असलेली चौकोनी लाकडी पेटी म्हणजे स्टिव्हन्सन पेटिका (स्क्रिन) होय. हिच्या पायांची उंची सु. १.२५ किंवा १.५ ते २ मी. असते म्हणजे पेटीचा तळ जमिनीपासून एवढा उंच असतो. पेटी सु ०.५ मी.उंचीची असून तिच्या चार उभ्या बाजू तिरक्या लहान पट्ट्या जोडून केलेल्या असतात. यामुळे पेटीतून हवेचे अभिसरण होते. ही पेटी उंच झाडे व इमारतीजवळ ठेवीत नाहीत. कारण त्यांचा तापमानाच्या निरीक्षणांवर परिणाम होतो. पेटीत सुक्या फुग्याचा तापमापक, ओल्या फुग्याचा तापमापक, कमाल तापमापक व किमान तापमापक असे चार तापमापक असतात. पहिल्या तीन तापमापकांत पारा व चौथ्यात अल्कोहॉल हा द्रव वापरलेला असतो. तापमान वाढल्यावर द्रव प्रसरण पावतो व ते कमी झाल्यावर तो आकुंचन पावतो, या तत्त्वावर यांचे कार्य चालते. चारही तापमापकांत तापमान अंश सेल्सिअसमध्ये दर्शविले जाते.
ओल्या फुग्याच्या तापमापकात फुग्याभोवती पातळ फडके धाग्यांनी बांधून हे धागे पाणी भरलेल्या एका बाटलीत सोडतात. यामुळे फडके सतत ओले राहू शकते. फडक्यातील पाण्याचे बाष्पीभवन होऊन तापमापकातील तापमान एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत खाली येते. ही मर्यादा हवेच्या सापेक्ष आर्द्रतेवर अवलंबून असते. सापेक्ष आर्द्रता १०० टक्के असल्यास सुक्या व ओल्या फुग्यांच्या तापमापकांमध्ये फरक नसतो. हे दोन्ही तापमापक स्टिव्हन्सन पेटिकेत फुगा खाली करून उभे लावलेले असतात. कमाल व किमान तापमापक मात्र पेटिकेत आडवे ठेवलेले असतात. कमाल तापमापकाच्या फुग्याच्या वरचा नळीचा अगदी थोडासा भाग आकुंचित केलेला असतो. त्यामुळे तापमान वाढल्यावर पारा या भागातून पुढे जाऊन कमाल तापमानापर्यंत पोहचतो. मात्र तापमान कमी झाल्यावर या आकुंचित भागातून पारा परत फुग्यात येऊ शकत नाही. अशा रीतीने दिवसभरातील कमाल तापमानाची नोंद सामान्यपणे दुसऱ्या दिवशी सकाळी साडेआठच्या सुमारास करतात. या निरीक्षणानंतर तापमापक झटकून पारा फुग्यात परत आणतात. मग तो परत पेटिकेत जागेवर लावतात. किमान तापमापकाच्या नळीत एक लोखंडी दर्शक असतो. तापमान कमी होऊन किमान तापमानापर्यंत पोहचते तेव्हा द्रव फुग्याकडे सरकतो आणि दर्शकही जास्तीत जास्त फुग्याकडे सरकतो. तापमान वाढल्यावर द्रव जास्त तापमानाकडे सरकतो पण दर्शक आहे त्याच ठिकाणी राहतो. दुसऱ्या दिवशी सकाळी साडेआठच्या सुमारास दर्शकाने दर्शविलेल्या किमान तापमानाची नोंद करतात. त्यानंतर तापमापक काहीसा उलटा करून त्याला हलका झटका देतात व दर्शक पुढे म्हणजे त्या वेळी असलेल्या तापमानाच्या जागी आणतात. मग हा तापमापक पेटिकेत त्याच्या नेहमीच्या जागी परत ठेवतात.
द्विधातवीय पट्टी संवेदकाच्या तत्त्वावर आधारलेले तापमापक वातावरणाच्या वरच्या भागातील किंवा भूपृष्ठाजवळील तापमानाची अखंड नोंद करण्यासाठी वापरतात. वेगवेगळे प्रसरणांक (१० से. तापमान वाढल्यास एकक लांबीत होणारी वाढ) असलेल्या दोन धातूंच्या पट्ट्या वितळजोडाने (वेल्डिंग क्रियेने) लांबीला समांतर अशा एकमेकींना जोडलेल्या असतात. या पट्टीचे तापमान वाढले की, ती कमी प्रसरणांक असलेल्या धातूच्या पट्टीच्या बाजूला वाकते [⟶ तापनियंत्रक]. चोवीस तासांची किंवा ७ दिवसांची अखंड नोंद एका आलेखावर करण्यासाठी असे तापमापक वापरतात. स्टिव्हन्सन पेटिकेतील नोंदीशी तुलना करून या तापमान नोंदींतील त्रुटी ठरवितात. साधारणपणे इन्व्हार (लोखंड व निकेल यांची मिश्रधातू)-पितळ किंवा इन्व्हार-लोखंड यांची ही जोडपट्टी असते.
रोधतामापक व तपयुग्म तापमापक असे विद्युत् तापमापकांचे दोन प्रकार आहेत. धातूच्या तारेचा विद्युत् रोध तापमानाप्रमाणे बदलतो या तत्त्वावर पहिल्या प्रकारच्या तापमापकाचे कार्य चालते. प्लॅटिनमच्या तारेचे वेटोळे असणारे तापमापक सामान्यपणे वातावरणीय निरीक्षणांसाठी वापरतात. दोन भिन्न धातूंचे तपयुग्म बनवून त्याचे दोन संधी भिन्न तापमानांना ठेवले असता तपयुग्मात विद्युत् तापमापकाचे कार्य चालते. यातील एका संधीचे तापमान स्थिर ठेवतात व दुसरा संधी ज्याचे तापमान मोजावयाचे असते त्याच्या सान्निध्यात ठेवतात. साधारणपणे यात तांबे-कॉन्स्टन्टन (तांबे व निकेल यांची मिश्रधातू), लोह-कॉन्स्टन्टन अथवा मँगॅनीन-कॉन्स्टन्टन ही तपयुग्मे वापरतात. [⟶ तापमापन].
आर्द्रतामापक : स्टिव्हन्सन पेटिकेत ठेवलेल्या शुष्क व आर्द्र तापमापकांतील तापमान आणि एक कोष्टक यांच्या साहाय्याने हवेचा दवबिंदू व सापेक्ष आर्द्रता काढतात. आर्द्रतामापनासाठी गोफण आर्द्रतामापक वापरतात. यात पाऱ्याचे दोन तापमापक एका पट्टीवर बसविलेले असतात. यांपैकी एका तापमापकाच्या फुग्याभोवती पातळ ओले फडके गुंडाळलेले असते. दोन्ही तापमापकांचे फुगे पट्टीच्या एका टोकाला असतात. पट्टी गोल फिरविता येईल अशा रीतीने तिच्या दुसऱ्या टोकाला मूठ लावलेली असते. पट्टी गोफणीप्रमाणे गोल फिरविल्यामुळे हवा दोन्ही तापमापकांच्या फुग्यांवरून वाहते. यामुळे ओल्या व सुक्या फुग्याच्या तापमापकांनुसार तापमान मिळते. या तापमानांवरून हवेचा दवबिंदू व सापेक्ष आर्द्रता काढतात. याशिवाय मानवी केसाचा वापर करण्यात आलेला केश आर्द्रतामापकही सापेक्ष आर्द्रता मोजण्यासाठी वापरतात. केसाची लांबी सापेक्ष आर्द्रतेनुसार बदलते व तिच्यातील फरकाचे मापन करून सापेक्ष आर्द्रता काढतात. [⟶ आर्द्रता].
पवनवेगमापक : वाऱ्याची दिशा दिशामापकाचे आणि गती गतिमापकाने मोजली जाते. मुख्य दिशा उत्तर (उ), पूर्व (पू), दक्षिण (द) आणि पश्चिम (प) या आहेत. उपदिशा १२ असून त्या ईशान्य (ई), आग्नेय (आ), नैर्ऋत्ये (नै), वायव्य (वा), उत्तर-ईशान्य (म्हणजे उत्तर व ईशान्य यांच्यामधील दिशा), ईशान्य-पूर्व, पूर्व-आग्नेय, आग्नेय-दक्षिण, दक्षिण-नैर्ऋत्य, नैऋत्य-पश्चिम, पश्चिम-वायव्य आणि वायव्य-उत्तर याप्रमाणे आहेत. ज्या दिशेकडून वारा येतो ती वाऱ्याची दिशा मानण्याचा संकेत रूढ आहे. दिशामापकाने वाऱ्याच्या दिशेचे १६ दिशांमध्ये मापन केले जाते. आ.१ (अ) मध्ये पवनदिशामापक दाखविला आहे. यातील पहिला भाग म्हणजे जोडलेल्या दोन सपाट पट्ट्या, त्यांस जोडलेला गजाचा तुकडा आणि गजाच्या टोकाला एक टोकदार शंकू असा असतो. दुसरा भाग म्हणजे लोखंडाच्या गजांचा स्थिर दिशादर्शक हा होय. शंकूचे टोक वाऱ्याची दिशा दर्शविते. दिशादर्शकाच्या साहाय्याने वाऱ्याची दिशा निश्चित केली जाते. साधारणपणे वाऱ्याच्या गतीचे मापन गोल फिरणाऱ्या गतिमापकाने करतात. गतिमापकाचे तीन घटक असतात : (१) सारख्या लांबीच्या गजांच्या टोकाला जोडलेले तीन किंवा चार गोलार्धीय प्याले, या घटकास प्याला-चक्र असे संबोधिले जाते (२) योग्य धारव्यात (बेअरिंगमध्ये) गोल फिरणारा एक उभा दांडा आणि (३) या दांड्याचे फेरे मोजणारे गणित्र. प्याला-चक्र दांड्याच्या वरच्या टोकास जोडलेले असते. वाऱ्याच्या दाबामुळे प्याला-चक्र फिरते. वाऱ्याच्या गतीशी प्याला-चक्राची गोल फिरण्याची गती संबंधित असते. साधारपणपणे ३ मिनिटांची प्याला-चक्राची सरासरी गोलाकार गती मोजली जाते. तीन मिनिटांत गणित्राने दर्शविलेल्या फेऱ्यांच्या संख्येची नोंद केली जाते. या संख्येस योग्य गुणकाने गुणून वाऱ्याची गती मिळते. गती साधारणपणे किमी./तास या एककात मोजतात. आ.१ (आ) मध्ये पवनगतिमापक दाखविला आहे. पवनगतिमापक १० मी. उंचीवर स्थापण्यात येतात. योग्य मापनासाठी इमारती आणि उंच झाडे त्याच्यापासून पुरेशी दूर असणे आवश्यक असते.
वाऱ्याच्या अखंड नोंदीसाठी डाइन्स वायुदाबनलिका-लेखकाचा उपयोग करतात. या उपकरणाचे गतिमापक, दिशामापक आणि वाऱ्याची गती व दिशा यांची अखंड नोंद करणारा घटक असे तीन घटक असतात. विमानात लावलेला हवेच्या वेगाचा दर्शक ज्या तत्त्वावर आधारित असतो, त्याच तत्त्वावर या उपकरणातील वेगमापक आधारित असतो. एका नळीचे तोंड नेहमी वाऱ्याच्या दिशेत ठेवलेले असते. त्यामुळे वारा नळीत शिरतो आणि वाऱ्याचा दाब पाण्यात तरंगणाऱ्या एका तरंडाच्या खालच्या भागावर पडेल अशी व्यवस्था केलेली असते. ह्या दाबात वातावरणाच्या दाबाचाही समावेश असतो. दुसऱ्या नळीतून वातावरणाचा दाब तरंडाच्या वरच्या भागावर पडतो. अशा रीतीने निव्वळ वाऱ्याच्या दाबामुळे तरंड वर-खाली सरकतो. तरंडाचे असे वर-खाली सरकणे वाऱ्याच्या गतीशी निगडित असते. वाऱ्याच्या गतीमध्ये होणाऱ्या बदलामुळे तरंडावर पडणारा वाऱ्याचा दाब बदलत असतो. वाऱ्याची गती वाढली म्हणजे वाऱ्याचा दाब वाढतो आणि तरंड वर सरकतो, गती कमी झाली म्हणजे तरंड खाली सरकतो. तरंडास जोडलेल्या एका लेखणीच्या साहाय्याने वाऱ्याची गती एका २४ तासांच्या किंवा ७ दिवसांच्या आलेखावर नोंदली जाते. दिशामापकाला एक चाक जोडलेले असते, त्यावरून वाऱ्याची दिशा कोणती आहे हे कळते. त्याशिवाय दिशामापकाला जोडलेल्या लेखणीच्या साहाय्याने वाऱ्याच्या दिशेची अखंड नोंद आलेखावर होते. आलेखावर वेळ दर्शविलेली असते. तसेच त्यावर गती आणि दिशा यांच्या निरनिराळ्या मूल्यांच्या सरळ रेषा असतात. वाऱ्याच्या अखंड नोंदीसाठी असेच विद्युत् उपकरणही वापरले जाते. वातावरणातील ज्या आविष्कारांत वाऱ्याची दिशा व गती यांत महत्त्वपूर्ण बदल होतात, त्या आविष्कारांच्या अभ्यासासाठी वाऱ्याच्या अखंड नोंदींचा उपयोग केला जातो. तसेच वाऱ्यातील ऊर्जा गणिताने काढण्यासाठी अशा नोंदींचा उपयोग केला जातो. [⟶ पवनवेगमापन].
पर्जन्यमापक : पर्जन्य हा हवामानाचा फार महत्त्वाचा घटक आहे. आ. २ मध्ये पर्जन्यमापक दाखविला आहे. यात कडा असलेले नसराळे असते. नसराळ्याच्या नळीचे टोक एका बाटलीत घातलेले असते. ही बाटली एका दंडगोलाकार भांड्यात ठेवलेली असते. काही पर्जन्यमापकांत कड्याची उंची कड्याच्या व्यासाइतकी असते, तर काही पर्जन्यमापकांत ती त्यामानाने बरीच कमी असते. ८.९ सेंमी., १२.७ सेंमी. आणि २०.३ सेंमी. याप्रमाणे कड्याचा व्यास असलेले पर्जन्यमापक साधारणपणे उपयोगात आहेत. पहिल्या दोन पर्जन्यमापकांमधील बाटलीत पडलेले पाणी एका काचेच्या मापकाच्या साहाय्याने मोजून पर्जन्याची नोंद केली जाते. तिसऱ्या पर्जन्यमापकातील पाण्याची उंची खुणा केलेल्या एका काडीच्या साहाय्याने मोजली जाऊन पर्जन्याची नोंद केली जाते. पर्जन्य फार होऊन पाणी बाटलीबाहेर पडले, तर पर्जन्याच्या मापनासाठी बाटलीतील पाण्याशिवाय बाहेर पडलेल्या पाण्याचेही काचेच्या मापकाचे मापन केले जाते.
पर्जन्यमापकाच्या कड्याची उंची जशी वाढते तसे पर्जन्यमान कमी नोंदले जाते. त्याचे कारण वाऱ्याची गती उंचीप्रमाणे वाढते आणि पर्जन्याचे पाणी काही प्रमाणात पर्जन्यमापकाच्या बाहेर फेकले जाते. त्याचप्रमाणे असे दिसून आले आहे की, कड्याची उंची सु. ३० सेंमी. ठेवली म्हणजे जमिनीवर आदळणारे पावसाचे पाणी पर्जन्यमापकात शिरत नाही. जवळपास उंच झाडे किंवा इमारती नसाव्यात. कारण पर्जन्यमापनावर त्यांचा परिणाम होतो.
अखंड पर्जन्यनोंदकाचे मुख्यत्वे चार घटक असतात : (१) कडा असलेले नसराळे, (२) दंडगोलाकृती भांडे ज्यास एक तरंड असतो आणि ज्यात पावसाचे पाणी पडते, (३) एक यंत्रणा जीमुळे ठराविक प्रमाणात पावसाचे पाणी भांड्यात जमा झाल्यावर जमलेले पाणी भांड्याबाहेर फेकण्यात येते व पाणी बाहेर बाहेर फेकले गेल्याबरोबर तरंड न्यूनतम पातळीवर येतो आणि (४) नोंदणी यंत्रणा. या यंत्रणेने २४ तासांतून एकदा पूर्ण गोल फिरणाऱ्या दंडगोलाभोवती लपेटलेल्या आलेखावर वर-खाली होणाऱ्या तरंडास जोडलेल्या लेखणीने पर्जन्याची नोंदणी केली जाते. भांड्यातील पाणी उच्चतम पातळीवर आले म्हणजे ठराविक पर्जन्याची नोंद होते. त्यानंतर भांड्यातील पाणी पूर्णपणे बाहेर फेकले गेल्याबरोबर तरंड न्यूनतम पातळीवर येतो आणि लेखणी आलेखावरील शून्य पर्जन्य रेषेवर येते. अखंड पर्जन्यनोंदकाचा मुख्य उपयोग पर्जन्याची सुरुवात आणि शेवट या वेळा, तसेच पर्जन्याची त्वरा ही महत्त्वाची माहिती मिळविण्यासाठी केला जातो. [⟶पर्जन्य].
सूर्यप्रकाशकालमापक : साधारणपणे सूर्यप्रकाशकालमापनासाठी कँबेल-स्टोक्स सूर्यप्रकाशकालमापक (आ. ३) वापरतात. हे उपकरण म्हणजे एक छाया घड्याळ असते. ते भासमान स्थानिक वेळेप्रमाणे लावावे लागते. खरा सूर्य दिवस म्हणजे एखाद्या रेखांशाच्या संदर्भातील सूर्याच्या दोन लागोपाठच्या संक्रमणांतील काल होय. या दिवसाच्या लांबीवर आधारित असलेल्या वेळेस भासमान स्थानिक वेळ असे संबोधिले जाते [⟶ कालांतर संस्करण]. कँबेल-स्टोक्स सूर्यप्रकाशकालमापक या उपकरणाचे मुख्य घटक याप्रमाणे असतात : (१) एका गोल भांड्यात बसविलेला काचेचा पॉलिश केलेला सु. १० सेंमी. व्यासाचा एक घनगोल. गोल भांडे आणि घनगोल एककेंद्रकी असतात. काचेचा गोल अशा रीतीने बसविलेला असतो की, गोलाचा अक्ष आणि पृथ्वीचा अक्ष समांतर असतात. भांडे एका गोल कवचाचा भाग कापून केलेले असते आणि काचेच्या गोलाच्या खालच्या अर्ध्या भागाखाली असते. (२) रासायनिक प्रक्रिया केलेले आणि भांड्याच्या तळाशी पूर्व-पश्चिम दिशेत बसविलेले एक पत्र (कार्ड). या पत्रावर तासांच्या खुणा छापलेल्या असतात. काचेच्या गोलातून सूर्याचे बिंब नेहमी पत्रावर पडते. त्यामुळे बिंब पडलेल्या जागी पत्र जळते. पूर्वेकडून पश्चिमेकडे सूर्य सरकतो. त्यामुळे पत्रावर पडणारे सूर्यबिंब सरकते आणि पत्र एका रेषेत जळते. जळक्या रेषेत दिवसाचे किती तास सामावतात यावरून सूर्यप्रकाशकाल मोजता येतो. काही काळ ढग असतील, तर तेवढा काळ पत्र जळणार नाही. सूर्याचा उन्नतांश ऋतुमानाप्रमाणे बदलतो. त्यामुळे सूर्याचे बिंब उत्तर-दक्षिण सरकते. सूर्याच बिंब नेहमी पत्राच्या मधोमध राहावे यासाठी तीन वेगळ्या प्रकारची पत्रे वापरली जातात. लांब वक्र पत्र उन्हाळ्यासाठी (१२ एप्रिल ते २ सप्टेंबर), लहान वक्र पत्र हिवाळ्यासाठी (१५ ऑक्टोबर ते २८/२९ फेब्रुवारी) आणि सरळ पत्र वसंत (१ मार्च ते ११ एप्रिल) व शरद (३ सप्टेंबर ते १४ ऑक्टोबर) ऋतूंसाठी भांड्यात योग्य ठिकाणी खाचा करून ही तीन प्रकारची पत्रे तीन निरनिराळ्या ठिकाणी लावण्याची व्यवस्था केलेली असते.
सौर प्रारणमापक : सौर प्रारणांसंबंधी तीन प्रकारचे मापन केले जाते. त्याकरिता तीन प्रकारची उपकरणे वापरतात : (१) पिरहिलिओमीटर (सरळ सौर प्रारणमापक). सरळ सौर प्रारणास लंब असलेल्या एक एकक क्षेत्रावर पडणाऱ्या प्रारणाचे मापन या उपकरणाने केले जाते. हे उपकरण एका विद्युत् यंत्रावर बसविलेले असते आणि यंत्र अशा रीतीने फिरविले जाते की, क्षेत्र सौर प्रारणास नेहमी लंब राहते. (२) पिरानोमीटर : या उपकरणाने सरळ आणि संपूर्ण आकाश घुमटापासून येणारे विसरित (पसरलेले) प्रारण ह्या दोहोंचे मिळून मापन केले जाते आणि (३) छायापट्टी पिरानोमीटर : या उपकरणात एका यंत्रणेच्या साहाय्याने सूर्यबिंब एका छायापट्टीने नेहमी झाकून ठेवले जाते. त्यामुळे हे उपकरण आकाश घुमटापासून (सूर्यबिंबाचा भाग सोडून) येणाऱ्या विसरित प्रारणाचे मापन करते.
प्रत्येक प्रारणमापकात एक प्रारण संवेदक असतो. या संवेदकाच्या साहाय्याने प्रारणाचे मापन केले जाते. एकंदर चार प्रकारचे संवेदक आहेत.
(१) उष्णतामापकीय : हा संवेदक असलेल्या प्रारणमापकात प्रारण उच्च उष्णतासंवाहक धातूवर पडते. या धातूवर उच्च उष्णताशोषक काळ्या रंगाचा लेप चढविलेला असतो. अशा रीतीने प्रारणाचे उष्णतेत रूपांतर करून उष्णतेचे मापन केले जाते. वाहणारे पाणी उष्णतेचे शोषण करते. पाण्याच्या समग्र उष्णतेत किती बदल झाला याचे मापन केले जाते. हा बदल म्हणजेच आपाती (पडणाऱ्या) सरळ सौर प्रारणाचे मूल्य होय. उष्णतेचे शोषण जर धातु-संवेदकाने केले, तर धातु-संवेदकाच्या समग्र उष्णतेत झालेल्या बदलाचे मापन केले जाते. आधुनिक पोकळी-प्रकारच्या उपकरणात एका ⇨ऊर्जापरिवर्तकात असलेला तापमानफरक विद्युत् तापनाच्या साहाय्याने स्थिर ठेवला जातो. आपाती प्रारणाच्या प्रमाणात विद्युत् तापन होते.
(२) ऊष्मागतिकीय संवेदक : [⟶ ऊष्मागतिकी]. यात द्विधातवीय पट्टीचा उपयोग केला जातो. एका पट्टीस उच्च उष्णताशोषक काळ्या रंगाचा लेप दिलेला असतो. दुसऱ्या पट्टीला परावर्तक लेप दिलेला असतो. दोन्ही पट्ट्यांचे एकमेकींपासून निरोधन केलेले असते. आपाती प्रारणामुळे काळ्या पट्टीचे तापमान वाढते. दोन्ही पट्ट्यांमधील तापमान फरक तसेच ऊष्मीय प्रसरणाच्या त्वरांमधील फरक यांमुळे द्विधातवीय पट्टी वाकते. पट्टीच्या वक्रतेतील बदल दर्शविण्यासाठी तिला दर्शक जोडलेला असतो. यावरून प्रारणाचे मापन होते.
(३) तापविद्युत् संवेदक : यात दोन निरनिराळ्या धातूंच्या तारांचे जोड (संधी) असतात. जोडांच्या एका संचाचे तापमान स्थिर ठेवले जाते आणि दुसऱ्या संचाचे तापमान आपाती प्रारणामुळे वाढते. दोन संचांच्या तापमानांत फरक निर्माण झाल्यामुळे तापमान फरकाच्या प्रमाणात असलेली विद्युत् चालक प्रेरणा निर्माण होते. तिचे मापन करून प्रारणाचे मापन केले जाते.
(४) प्रकाशविद्युत् संवेदक : [⟶ प्रकाशविद्युत्]. या प्रकाशविद्युत् चालक साधनाचा उपयोग केला जातो. हे साधन सिलिकॉन ह्या अर्धसंवाहक (ज्याची विद्युत् संवाहकता संवाहक पदार्थ व निरोधक पदार्थ यांच्या संवाहकतेच्या दरम्यानची असते अशा) द्रव्याचे केलेले असते. सिलिकॉनाच्या अणूमध्ये चार संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात [⟶ संयुजा]. फॉस्फरस, आर्सेनिक किंवा अँटिमनी या मूलद्रव्यांची सिलिकॉनमध्ये अशुद्धी घातली, तर ह्या द्रव्यातील अणूंमध्ये पाच संयुजा इलेक्ट्रॉन असल्यामुळे एक इलेक्ट्रॉन सहज मुक्त होऊन संवहन कार्य करतो. एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन असलेल्या अर्धसंवाहकाला n प्रकारचे अर्धसंवाहक म्हणतात. जर ॲल्युमिनियम, बोरॉन किंवा इंडियम या मूलद्रव्याची अशुद्धी सिलिकॉनामध्ये घातली, तर या धातूच्या अणूत तीन संयुजा इलेक्ट्रॉन असल्यामुळे अशा सिलिकॉनाच्या अणूमध्ये एक इलेक्ट्रॉनाची जागा रिकामी राहते. अशा अर्धसंवाहकास p प्रकारचे अर्धसंवाहक म्हणतात. सौर प्रारणमापनासाठी p आणि n प्रकारच्या अर्धसंवाहकांचा संधी वापरतात. आ. ४ मध्ये असा संधी दाखविला आहे. अशा संधीवर सौर प्रारण पडते तेव्हा विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. या विद्युत् प्रवाहाचे मापन करून सौर प्रारणाचे मापन केले जाते.
पिरहिलिओमीटर : जागतिक हवामान संघटनेने या उपकरणांचे खाली दिल्याप्रमाणे वर्गीकरण केले आहे : (अ) निरपेक्ष पिरहिलिओमीटर, (आ) प्रमाण संदर्भ पिरहिलिओमीटर व (इ) पहिल्या प्रतीचे आणि दुसऱ्या प्रतीचे दुय्यम पिरहिलिओमीटर.
डाव्होस (स्वित्झर्लंड) येथील जागतिक प्रारण केंद्रात (अ) वर्गातील पिरहिलिओमीटरचे जतन केले जात आहे. (आ) वर्गातील उपकरणे जगातील निरनिराळ्या प्रादेशिक आणि काही राष्ट्रीय केंद्रांत जतन केली जातात. यांचे जागतिक प्रारण केंद्रात प्रमाणीकरण केले जाते. (इ) वर्गातील उपकरणे प्रारणमापन केंद्रात वापरली जातात. यांचे प्रमाणीकरण (आ) वर्गातील उपकरणांच्या साहाय्याने केले जाते.
उष्णतामापकीय प्रकारात सी. जी. ॲबट या स्मिथसोनियन संस्थेच्या शास्त्रज्ञांनी तयार केलेल्या तीन उपकरणांचा समावेश होतो. यांस जल-प्रवाह, जल-ढवळणारे आणि चांदीच्या तबकडीचे पिरहिलिओमीटर अशी नावे आहेत. पहिल्या दोन मापकांत सौर प्रारण उष्णतेच्या एककात मोजतात. त्यामुळे त्यांस निरपेक्ष पिरहिलिओमीटर असे संबोधिले जाते. ही दोन्ही उपकरणे ने-आण करण्याच्या दृष्टीने अवजड आहेत. चांदीच्या तबकडीच्या पिरहिलिओमीटरमध्ये तबकडीतील अरीय (त्रिज्यीय) छिद्रात तापमापकाचा फुगा ठेवलेला असतो. छिद्र आणि तापमापकाचा फुगा यांच्यातील जागा पाऱ्याने भरलेली असते. चांदीच्या तबकडीला प्रारणाने अतिशोषण करणारा रंगलेप लावलेला असतो. आणि ती एका दंडगोलाकार तांब्याच्या पेटीमध्ये बसविलेली असते. बाहेरच्या तापमानांतील बदलांचा परिणाम होऊ नये याकरिता तांब्याची पेटी एका लाकडी पेटीत ठेवलेली असते. सौर प्रारण एका समांतरित्र (विशिष्ट दिशेला समांतर ठेवणाऱ्या) नळीतून शिरते. उपकरण अशा रीतीने फिरविले जाते की, सरळ सौर प्रारण नेहमी समांतरित्र नळीतून आत शिरेल. तापमापकाने दर्शविलेली तापमानांतील वाढ आपाती सौर प्रारणाच्या प्रमाणात असते. ह्या उपकरणाचे इयत्तीकरण (प्रमाण उपकरणाने मोजून वा त्याच्याशी तुलना करून मापनाच्या खुणांची मूल्ये अचूकपणे ठरविण्याची क्रिया) निरपेक्ष पिरहिलिओमीटरच्या साहाय्याने केले जाते. हे उपकरण प्रमाण संदर्भ पिरहिलिओमीटर म्हणून वापरतात.
निरपेक्ष आणि प्रमाण संदर्भ पिरहिलिओमीटरचा प्रारणाच्या क्षेत्रीय मापनासाठी उपयोग केला जात नाही. क्षेत्रीय मापनासाठी क्षेत्रीय उपकरणांचा किंवा दुय्यम उपकरणांचा उपयोग केला जातो. क्षेत्रीय उपकरणांत एप्ली प्रयोगशाळेने तयार केलेले लंब-आपाती एप्ली पिरहिलिओमीटर आणि किप व झोनन यांनी तयार केलेले उपकरण, किप-झोनन सौर ऊर्जामापक, ही प्रामुख्याने निरनिराळ्या प्रारण केंद्रांत सरळ सौर प्रारणमापनासाठी वापरली जातात. ह्या दोन्ही उपकरणांत तापविद्युत् संवेदकाचा म्हणजे तपचितीचा [⟶ उष्णता प्रारण] उपयोग केला जातो. ही दोन्ही उपकरणे आ. ५ आणि ६ मध्ये दाखविली आहेत.
ऊष्मागतिकीय आणि प्रकाशविद्युत् संवेदकावर आधारित पिरहिलिओमीटर तयार करण्यात आले पण त्यांना मान्यता मिळाली नाही परंतु प्रकाशविद्युत् संवेदकावर आधारित उपकरणांचा उपयोग सूर्यप्रकाशकालमापक म्हणून लोकप्रिय होत आहे.
सरळ प्रारणमान पट्टी : प्रथम ॲबट यांच्या चांदीच्या पिरहिलिओमीटरचे प्रमाणीकरण जल-प्रवाह पिरहिलिओमीटरवर आधारित असे. १९०५ मध्ये इन्सब्रुक (ऑस्ट्रिया) येथे भरलेल्या आंतरराष्ट्रीय परिषदेत के. अँगस्ट्रॉम यांच्या पिरहिलिओमीटरला प्रमाण उपकरण म्हणून मान्यता देण्यात आली. हे उपकरण, क्र. Å 70, अप्साला (स्वीडन) येथे इन्स्टिट्यूट ऑफ फिजिक्स या संस्थेत ठेवले आहे. ह्या प्रमाण उपकरणावर आधारलेल्या मोजपट्टीस ÅS 1905 असे संबोधिले जाते. त्यानंतर १९१३ मध्ये स्मिथसोनियन SS 1913 ही मोजपट्टी आली. ही मोजपट्टी काही निरपेक्ष पिरहिलिओमीटरशी बऱ्याच तुलनात्मक अभ्यासावरून तयार केली. त्यानंतर १९५६ मध्ये डाव्होस येथे आंतरराष्ट्रीय प्रारण आयोगाने एका मोजपट्टीस मान्यता दिली. तिला IPS 1956 असे संबोधिले जाते. आधीच्या मोजपट्टीवर आधारित असलेल्या निरीक्षणांच्या शुद्धीकरिता आयोगाने खालील सूत्रे दिली आहेत.
(१) IPS 1956 = 1.015 (AS 19०5),
(२) IPS 1956 = 0.98 (SS 1913 ).
इ. स. १९५९ पासून दर पाच वर्षांनी डाव्होस येथे सरळ प्रारणमापन करणाऱ्या उपकरणांच्या आंतरराष्ट्रीय तुलना करण्यात आल्या. यांतील १९७० मधील तुलना सर्वांत महत्त्वाची आहे कारण ह्या वेळी पोकळी प्रकारची विद्युत् निरपेक्ष उपकरणे प्रथमच वापरण्यात आली. ह्या तुलनांवरून कळून आले की, IPS 1956 ही मोजपट्टी सु. २ टक्क्यांनी कमी आहे. त्यामुळे १९७५ च्या उपकरणांच्या तुलनेपासून नवीन मोजपट्टी मान्य केली. यास जागतिक प्रारण संदर्भ (वर्ल्ड रेडिओमेट्रिक रेफरन्स WRR) असे संबोधिले जाते [WRR = 1.022 (IPS 1956)]. WRR ही मोजपट्टी ५ आधुनिक पिरहिलिओमीटरवर आधारित आहे. ह्यांची अचूकता ०.३ टक्के आहे. ह्या उपकरणास जागतिक प्रमाण वर्ग असे संबोधिले जाते. WRR ह्या मोजपट्टीवर सौरांकाचे (पृथ्वी सूर्यापासून सरासरी अंतरावर असताना वातावरणाच्या लगेच बाहेर असणाऱ्या व आपाती प्रारणाला लंब असलेल्या पृष्ठावर येणाऱ्या सौर ऊर्जेच्या त्वरेचे) मूल्य १,३६७ वॉट/मी.२ असे आहे.
पिरानोमीटर : (एकूण सौर प्रारणमापक). या उपकरणातील संवेदक तापविद्युत्, ऊष्मागतिकीय किंवा प्रकाशविद्युत् चालक तत्त्वावर आधारित असतो. यात दृश्यक्षेत्र अर्धगोलाकार असते आणि संवेदकाचे पृष्ठ सपाट असते. हे उपकरण क्षैतिज पातळीत ठेवलेले असते. एप्ली प्रयोगशाळेने दोन प्रकारचे पिरानोमीटर तयार केले आहेत. दोन्हीही तापविद्युत् तत्त्वावर आधारित आहेत : (१) काळे आणि पांढरे पिरानोमीटर : यातील तपचिती म्हणजे अरीय पद्धतीने तार लपेटलेली पट्टिका असून या पट्टिकेचे तीन खंड काळे असून त्यांना ३ एम काळा रंगलेप लावलेला असतो आणि तीन खंड पांढरे असून त्यांना बेरियम सल्फेटाचा रंगलेप लावलेला असतो. या उपकरणावर विशिष्ट प्रकारच्या काचेचे अर्धगोलाकार झाकण असते. या काचेतून ०.२८५ ते २.८ मायक्रोमीटर (१ मायक्रोमीअर = १०-६ मी.) तरंगलांबीचे प्रारण एकसमान आत येते. उपकरणात संतुलन स्क्रू आणि पाणसळ जोडलेली असते. हे उपकरण आ. ७ मध्ये दाखविले आहे. एप्ली वर्णपटी अचूक पिरानोमीटर या उपकरणाने ठरविलेल्या तरंगलांबीच्या पट्ट्यातील प्रारण मापता येते.
रोबिट्झ यांनी तयार केलेले उपकरण ऊष्मागतिकी तत्त्वावर आधारित आहे. त्यात दोन धातूंच्या एका पट्टीचा उपयोग केला आहे. प्रारणाची अखंड नोंद एका आलेखावर होते. या उपकरणास रोबिट्झ पिरानोग्राफ असे म्हणतात.
निरपेक्ष पिरानोमीटर नाहीत. प्रमाण संदर्भ पिरहिलिओमीटर किंवा इयत्तीकरण केलेले संदर्भ पिरानोमीटर यांच्या साहाय्याने पिरानोमीटरचे इयत्तीकरण केले जाते. जागतिक वातावरणविज्ञान संस्थेने पहिल्या प्रतीचे, दुसऱ्या प्रतीचे आणि तिसऱ्या प्रतीचे असे पिरानोमीटरचे वर्गीकरण केलेले आहेत. हे वर्गीकरण अचूकतेवर आधारित आहे.
(२) छायापट्टी पिरानोमीटर : एप्ली प्रयोगशाळेने तयार केलेले छायापट्टी पिरानोमीटर विसरित सौर प्रारण मापनासाठी वापरतात. पिरानोमीटरला जोडलेली छायापट्टी फिरवून सूर्यबिंब नेहमी झाकून ठेवले जातो. अशा उपकरणाला विसरित प्रारणमापक असे कधीकधी संबोधिले जाते. आ. ८ मध्ये छायापट्टी पिरानोमीटर दाखविला आहे. छायापट्टीमुळे आकाशाकडून येणाऱ्या विसरित प्रारणाचा एक भाग झाकला जातो. त्याकरिता प्रायोगिक आणि सैद्धांतिक अभ्यासावर आधारित असलेली शुद्धी लावण्यात येते.
पार्थिव प्रारणमापन : पृथ्वीपासून तसेच वातावरणाच्या निरनिराळ्या थरांपासून प्रारणाचे उत्सर्जन होते. पृथ्वीपृष्ठाचे सरासरी तापमान सु. २८८० के. आणि वातावरणातील क्षोभावरणाच्या सीमेजवळील थराचे सरासरी तापमान सु. २२०० के. असते. या तापमानावर उत्सर्जित होणारे प्रारण ४ ते ८० मायक्रोमीटर या तरंगलांबीत सामावलेले असते. यास दीर्घ तरंगलांबी प्रारण अथवा पार्थिव प्रारण असे संबोधिले जाते. ॲबट आणि आल्ड्रिच यांनी तयार केलेल्या पिरानोमीटरच्या साहाय्याने अवकाशात जाणारे पार्थिव प्रारण तसेच आकाशाकडून येणारे प्रारण यांचे मापन केले जाते. अँगस्ट्रॉम यांनी तयार केलेल्या पिरजीओमीटरनेदेखील पार्थिव प्रारणाचे मापन केले जाते.
बाष्पीभवनामापक : या उपकरणाने बाष्पीभवनाच्या त्वरेचे मापन केले जाते. याचे दोन प्रकार आहेत. पहिल्या प्रकारात मुक्त पाण्याच्या पृष्ठाचा उपयोग केला जातो. यात जस्तलेपित लोखंडाची ६० सेंमी. खोलीची एक टाकी असते. टाकीच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ सु. ०.५६ चौ.मी. असते. टाकी जमिनीच्या आत बसविलेली असून तिची वरची किनार पृष्ठापासून सु. ४ सेंमी. उंच असते. टाकी पाण्याने जवळजवळ भरलेली असते. ठरविलेल्या वेळी, दिवसातून एकदा टाकीतील पाण्याच्या पृष्ठाच्या उंचीचे सूक्ष्ममापकाने मापन केले जाते. या मापनाच्या साहाय्याने २४ तासांत बाष्पीभवनामुळे पाण्याची उंची (पातळी) किती कमी झाली, हे काढता येते. बाष्पीभवनाचे माप म्हणजे टाकीतील पाण्याची कमी झालेली उंची होय. अर्थात २४ तासांत पाऊस पडला असेल, तर त्यामुळे टाकीतील पाण्याची उंची जेवढी वाढली असेल तितकी उंची दुसऱ्या दिवशीच्या पातळीतून वजा करावी लागेल.
दुसऱ्या प्रकारच्या बाष्पीभवनमापकात नेहमी ओल्या असलेल्या आणि सच्छिद्र कागदाच्या किंवा कापडाच्या पृष्ठापासून होणाऱ्या बाष्पीभवनाचे मापन केले जाते.
उपरी वातावरणीय निरीक्षणांकरिता उपकरणे : ढगांची उंची आणि गती यांचे मापन : उंची : रबरी फुग्यामध्ये अशा प्रमाणात हायड्रोजन भरला जातो की, फुगा हवेत सोडल्यावर तो तासाला ८ किमी. या गतीने वर जाईल. असा फुगा हवेत सोडल्याबरोबर वेळेची नोंद केली जाते. तसेच तो ढगांत शिरताच वेळेची नोंद केली जाते. वेळेच्या या दोन्ही नोंदींवरून फुग्यास पृथ्वीपृष्ठापासून ढगापर्यंत पोहोचण्यास किती वेळ लागला हे कळते. हा वेळ आणि फुग्याची ऊर्ध्व गती यांवरून ढगाची उंची हिशोब करून काढता येते. रात्रीची वेळ असेल, तर फुग्यास विद्युत् घटमाला व दिवा जोडतात. छत (पितान) प्रकाशक्षेपकांच्या साहाय्याने देखील ढगाच्या उंचीचे मापन केले जाते. यामध्ये एक लहान शोधदीप (१) असतो. शोधदीपाच्या साहाय्याने एक अरुंद प्रकाशशलाका ढगाच्या खालच्या पृष्ठावर फेकून ढगाचा लहान भाग (३) प्रकाशित केला जातो. शोधदीपासून d ह्या ठराविक अंतरावर ठेवलेल्या दृष्टिक्षेपकाने (२) ढगाच्या प्रकाशित भागाच्या उन्नतांशाचे (β ) मापन केले जाते. तसेच प्रकाशशलाकेच्या उन्नतांशाचे (∝) मापन केले जाते. ∝, β, आणि d ह्यांवरून ढगाची उंची (४) गणित करून काढतात (आ.९). प्रकाशक्षेपकातून ढगाच्या तळावर प्रकाशशलाका सोडून व थिओडोलाइटमधील प्रकाशविद्युत् यंत्रणेच्या साहाय्याने ढगाचा उन्नतांश मोजून दिवसादेखील ढगाची उंची काढता येते.
गती : ढगाच्या गतीचे दिशामापन मेघस्थितिदर्शकाने (नेफोस्कोपने) केले जाते. याचे दोन प्रकार आहेत. (१) फणी नेफोस्कोप : हा सुरुवातीला बेसन यांनी तयार केला आणि त्यात नॉर्वेतील शास्त्रज्ञांनी सुधारण करून त्याचा ग्रिड (जालिका) नेफोस्कोप केला. ग्रिड नेफोस्कोप आ. १० मध्ये दाखविला आहे.
याचे मुख्य घटक याप्रमाणे आहेत : (१) लोखंडाच्या ३ लांब व ७ अरुंद गजांचे केलेले एक जाळे (ग्रिड). (२) जाळ्यास जोडलेला ३ मी. लांबीचा एक उभा अक्ष. या अक्षाच्या खालच्या बाजूस जाळ्याच्या लांब गजांची दिशा दर्शविण्याची व्यवस्था केली आहे. हा अक्ष दोरीने फिरवून लांब गजांची दिशा जशी पाहिजे तशी बदलता येते. दिशादर्शक लांब गजांची दिशा दर्शवितो. (३) दोन पकडी असलेला आणि जमिनीत रोवलेला उभा स्तंभ. उभा अक्ष या दोन पकडींत टाकलेला असतो.
ग्रिड नेफोस्कोपचा वापर करण्याच्या आधी ढगाचा एखादा वैशिष्ट्यपूर्ण भाग गजांच्या एखाद्या छेदनामागे राहील अशा जागेवरून पाहतात. त्यानंतर जाळे अशा रीतीने फिरवितात की, ढगाचा हा भाग लांब गजाच्या दिशेने सरकत राहतो. ढगाचा भाग लांब गजाच्या दिशेनेच सरकत आहे याची खात्री झाली म्हणजे लांब गजाच्या दिशेचे मापन करून ढगाच्या सरकण्याची दिशा निश्चित केली जाते. मापनाच्या काळात निरीक्षकाला अगदी स्थिर राहणे आवश्यक असते.
नेफोस्कोपचा दुसरा प्रकार म्हणजे फाइनमन दर्पण नेफोस्कोप. हा आ. ११ मध्ये दाखविला आहे.
याचे दोन मुख्य घटक आहेत : (१) एका तिपाईवर बसविलेली एक काळ्या काचेची गोल तबकडी. तिपाईच्या पायास स्क्रू लावलेले असतात. या स्क्रूंच्या साहाय्याने उपकरण क्षैतिज पातळीत ठेवता येते. तबकडीवर शून्य ते ३६० अंश दर्शविलेले असतात. त्याशिवाय तबकडीवर ठराविक अंतर असलेली एककेंद्रकी वर्तुळे काढलेली असतात. (२) एक ऊर्ध्वदर्शक अशा रीतीने जोडलेला असतो की, केंद्राभोवती फिरवून तो तबकडीच्या परिघावरील कोणत्याही ठिकाणी आणता येतो. उपकरण अशा रीतीने ठेवले जाते की, १८० अंश उत्तरेकडे राहील. दर्शक फिरवून अशा ठिकाणी आणला जातो की, जेथून पाहिले असता दर्शक, तबकडीचे केंद्र आणि ढगाच्या एखाद्या विशिष्ट भागाचे प्रतिबिंब एकाच रेषेत दिसतात. प्रतिबिंबाचे निरीक्षण करून प्रतिबिंब आणि दर्शक एकाच रेषेत ठेवले जातात आणि ज्या दिशेकडे प्रतिबिंब सरकते ती दिशा (अंशात) नोंद करून ठेवली जाते. ही नोंदलेली दिशा म्हणजे ढगाच्या गतीची दिशा होय.
ढगाच्या गतीच्या मापनासाठी प्रथम फाइनमन नेफोस्कोपने ढगाच्या कोनीय गतीचे (ω चे) मापन केले जाते. आ. १२ मध्ये ढगाचा एका विशिष्ट भाग t सेकंदांत अ पासून आ पर्यंत सरकला आणि नेफोस्कोपमध्ये त्या विशिष्ट भागाचे प्रतिबिंब त्याच काळात इ पासून उ पर्यंत सरकले हे दाखविले आहे. नेफोस्कोपच्या काळ्या काचेवर एककेंद्रकी वर्तुळे काढलेली असतात. या वर्तुळांतील अंतरावरून ढगाच्या विशिष्ट भागाचे प्रतिबिंब t सेकंदात किती अंतर इउ (मिमी. मध्ये) सरकले हे काढता येते. यावरून ढगाची कोनीय गती =
|
प्रतिबिंबाची कोनीय गती म्हणजे ω = |
( |
इउ |
) |
/ t = |
इउ |
, |
|
न |
न t |
|||||
|
म्हणून ढगाची गती v = ढ ω = |
( |
इउ |
) |
ढ |
||
|
न t |
||||||
येथे न नेफोस्कोपच्या दर्शकाची उंची मिमी.मध्ये आणि ढ ढगाची उंची मी.मध्ये आहे, v मी. प्रती सेकंदमध्ये आहे.
निरनिराळ्या उंचीवरील तापमान, आर्द्रता आणि वारे यांचे मापन : या मापनांसाठी वापरण्यात येणाऱ्या उपकरणांत खालील गोष्टींचा समावेश होतो.
(अ) रेडिओसाँड : हे उपकरण निरनिराळ्या उंचीवरील हवेचे तापमान, आर्द्रता आणि हवेचा दाब यांसंबंधी रेडिओ संकेतांचे प्रेषण करते. एका फुग्याबरोबर ते वातावरण वर पाठविले जाते. यात असलेली वातावरणीय तापमान + ४०० ते -९०० से., आर्द्रता १५ ते १०० टक्के आणि हवेचा दाब १,०४० ते ४० मिलिबार या सीमामूल्यांत नोंद करू शकतात.
रेडिओसाँडचे चार वर्ग आहेत : (१) काल अंतराल : यात संकेताचे प्रेषण निरनिराळ्या कालावधीने स्पंदाच्या रूपात होते. वातावरणीय घटकांची मूल्ये स्पंदांच्या कालावधीवरून काढली जातात (२) सांकेतिक प्रकार : यात मोर्स किंवा इतर संकेतावलीमध्ये संकेत पाठविले जातात. त्या संकेतांचा अर्थ लावून वातावरणीय घटकांची मूल्ये प्राप्त केली जातात (३) बदलती रेडिओ कंप्रता (कंप्रता म्हणजे एका सेकंदात होणाऱ्या आंदोलनांची वा स्पंदांची संख्या) प्रेषकाच्या रेडिओ कंप्रतेत होणाऱ्या बदलांपासून वातावरणीय घटकांची मूल्ये प्राप्त केली जातात व (४) बदलती श्राव्य कंप्रता : वाहक कंप्रतेचे विरूपण होऊन श्राव्य कंप्रतेत बदल होतो. प्रेषकाने पाठविलेल्या श्राव्य कंप्रता वातावरणीय घटकांच्या मूल्यांशी संबंधित असतात.
रेडिओसाँडमध्ये दाबमापक, तापमापक, आर्द्रतामापक असून एक विशिष्ट आणि आवश्यक यंत्रणा असते. ही उपकरणे हवेत उघडी ठेवलेली असून सौर प्रारणापासून झाकलेली असतात. दाबमापक निर्वाती पद्धतीचा असतो. तापमापक द्विधातवीय पट्टीचा किंवा ताठ ठेवलेल्या तारेचा असतो. आर्द्रतामापक केसापासून केलेला असतो. पदार्थात होणाऱ्या विद्युत् बदलांवर आधारित असलेले तापमापक व आर्द्रतामापकदेखील वापरतात. रेडिओसाँडमध्ये एक रेडिओ प्रेषक आणि आवश्यक असलेल्या विद्युत् घटमालाही असतात.
(इ) भूपृष्ठावरील यंत्रणा : या यंत्रणेचे घटक याप्रमाणे आहेत : (१) रेडिओग्राही आणि श्राव्य कंप्रतेचे आलेखन करणारे उपकरण. यांच्या साहाय्याने तापमान, हवेचा दाब आणि आर्द्रता यांचे संकेत ग्रहण केले जातात आणि निरनिराळ्या उंचीवरील तापमान, हवेचा दाब आणि आर्द्रता प्राप्त होतात. (२) स्वयंचलित मार्गनिरीक्षक आकाशक रेडिओसाँडच्या मार्गाचे निरीक्षण करतो. यास रेडिओ थिओडोलाइट असे संबोधिले जाते. याच्या साहाय्याने फुग्याचे उन्नतांश आणि दिगंश ठराविक कालांतराने मापले जातात. फुगा वाऱ्याबरोबर वाहतो. त्यामुळे पृथ्वीपृष्ठाच्या पातळीवर फुग्याचा मार्ग उन्नतांश आणि दिगंश यांच्यावरून काढता येतो. त्याशिवाय हवेचा दाब, तापमान व आर्द्रता यांवरून निरनिराळ्या वेळची फुग्याची उंची काढता येते. समजा, फुग्याचा मागोवा घेऊन दर दोन मिनिटांनी फुग्याचा उन्नतांश, दिगंश व उंची यांसंबंधी माहिती मिळते. ह्या माहितीवरून प्रत्येक दोन मिनिटांनी फुग्याचे पृथ्वीपृष्ठावर प्रक्षेपित केलेले स्थान एका कागदावर काढले जाते. प्रत्येक स्थानाजवळ उंची लिहिली जाते. ही स्थाने सरळ रेषांनी जोडलीत म्हणजे आपणास पृथ्वीपृष्ठावर प्रक्षेपित केलेला फुग्याचा मार्ग प्राप्त होतो. यावरून प्रत्येक दोन मिनिटांच्या कालावधीत फुग्यांची सरासरी दिशा, गती व उंची यांचे संगणन करून वाऱ्याची दिशा व गती यांसंबंधीची माहिती प्राप्त होते. अशा रीतीने रेडिओसाँड आणि रेडिओ थिओडोलाइट यांच्या साहाय्याने उपरी वातावरणातील निरनिराळ्या उंचींवरील तापमान, आर्द्रता, वाऱ्याची दिशा व गती यांसंबंधी माहिती प्राप्त केली जाते.
रडार : निव्वळ वाऱ्यासंबंधी माहिती मिळविण्यासाठी रडार व मार्गदर्शी फुग्याचा उपयोग केला जातो. ⇨रडार या यंत्रणेचा उपयोग वातावरणातील निरनिराळ्या थरांतील वाऱ्याची दिशा आणि गती यांचे मापन करण्यासाठी केला जातो. फुग्याबरोबर एक लक्ष्य जोडलेले असते. या लक्ष्यापासून रडारच्या शलाकेचे परावर्तन होते. परावर्तित विद्युत् चुंबकीय ऊर्जा रडारच्या आकाशकात ग्रहण केली जाते. रडारच्या शलाकेचे लक्ष्यापर्यंत जाणे आणि परत आकाशकात येण्याचा काल मोजला जातो. त्यावरून फुग्याचे तिरके अंतर काढता येते. एक विशिष्ट प्रकारचा परावर्तक फुग्याबरोबर सोडून परावर्तित शलाकेची तीव्रता वाढविली जाते. फुग्याचे उन्नतांश, दिगंश आणि तिरके अंतर यांचे ठराविक कालांतराने मापन केले जाते. फुगा फुटेपर्यंत किंवा फुग्याचा उन्नतांश बराच कमी होईपर्यंत असे मापन केले जाते. त्यानंतर ह्या माहितीच्या आधारे पृथ्वीपृष्ठाच्या पातळीवरील फुग्याच्या मार्गाचे आलेखन केले जाते. या आलेखावरून ठराविक थरांतील वाऱ्याची दिशा आणि गती यांसंबंधी माहिती प्राप्त केली जाते. [⟶ रडार वातावरणविज्ञान].
मार्गदर्शी फुग्याची पद्धती : या पद्धतीत थिओडोलाइटाने फुग्याचा मागोवा घेऊन वाऱ्याचे मापन केले जाते. फुग्यात ठराविक प्रमाणात हायड्रोजन भरून फुगा एका विशिष्ट गतीने वर जाईल अशी व्यवस्था केली जाते. साधारपणपणे ही गती ८ किमी./तास याप्रमाणे असते. फुगा वातावरणात सोडल्याबरोबर त्याचा थिओडोलाइटामधून मागोवा घेण्यास सुरुवात केली जाते. असे करताना ठराविक कालांतराने फुग्याचे उन्नतांश आणि दिगंश यांचे थिओडोलाइटाच्या मोजपट्टीवर मापन केले जाते आणि त्यांची एका प्रपत्रावर (फॉर्मवर) नोंद केली जाते. सुरुवातीपासूनचा काल आणि फुग्याची ऊर्ध्व गती यांवरून फुग्याचे उन्नतांश व दिगंश यांचे मापन केलेल्या वेळी फुग्याची उंची काढली जाते. निरनिराळ्या वेळी फुग्याची उंची, उन्नतांश व दिगंश या माहितीवरून वातावरणातील निरनिराळ्या थरांतील वाऱ्याची दिशा आणि गती यांचे गणन केले जाते. या पद्धतीमधील मुख्य दोष म्हणजे आकाशात ढग असतील, तर ढगाच्या उंचीपर्यंतच वाऱ्याचे मापन करता येते. पावसाळ्यात ढगाचा तळ बराच खाली असतो त्यामुळे या पद्धतीने वातावरणातील खालच्या १ किमी. थरातील वाऱ्याचेच मापन होऊ शकते. विशेषेकरून पावसाळ्यातच ढगाच्या तळाच्या वरील वाऱ्यांच्या माहितीची गरज असते. या पद्धतीचा आणखी एक दोष म्हणजे दुपारी आणि संध्याकाळी वातावरणात ऊर्ध्वगती असते. त्यामुळे फुग्यांची ऊर्ध्वगती स्थिर मानता येत नाही. हा दोष टाळण्यासाठी फुग्यास एक शेपूट जोडले जाते. हे शेपूट म्हणजे ठराविक लांबीचा दोरा व त्याच्या दुसऱ्या टोकास लावलेला एक पांढरा किंवा रंगीत पातळ चौकोनी कागद असतो. ज्या वेळी फुग्याचे उन्नतांश आणि दिगंश यांची नोंद केली जाते त्या वेळी शेपटीने किती अंश व्यापले आहेत याचीही थिओडोलाइटामध्ये असलेल्या रेषांच्या साहाय्याने नोंद केली जाते. या माहितीचा उपयोग करून फुग्याच्या उंचीचे संगणन केले जाते. रात्री किंवा अंधार असताना फुग्याबरोबर एक दिवा जोडतात आणि थिओडोलाइटामधून दिव्याचा मागोवा घेतात.
वातावरणीय आविष्कारांची स्थाननिश्चिती आणि त्यांच्या गतीचे मापन यासाठी उपकरणे : गडगडाटी वादळांचा शोध आणि त्यांच्या गतीचे मापन : यासाठी ३ सेंमी. तरंगलांबीचे रडार वापरले जाते. रडारच्या पडद्यावर गडगडाटी वादळांची ठिकाणे निश्चित केली जातात. अर्थात गडगडाटी वादळातील पावसामुळेच वादळाचे ठिकाण निश्चित होते. कारण रडारने प्रक्षेपित केलेल्या शलाकेचे पर्जन्यबिंदूपासून परावर्तन होऊन परावर्तित शलाका रडापर्यंत पोहोचते. रडारच्या पडद्यावर वादळांची ठिकाणे सरकताना दिसतात. त्यावरून गडगडाटी वादळांचे रडारपासून अंतर आणि त्यांची गती व दिशा निश्चित केल्या जातात.
चक्री वादळांचे मार्गनिरीक्षण : यासाठी १० सेंमी. तरंगलांबीचे रडार समुद्रकिनाऱ्यावरील ठिकाणी स्थापन केले जाते. रडारच्या अधोदर्शन स्थल-दर्शकावर क्षैतिज पातळीवरील चक्री वादळाचे केंद्र दिसते. यावरून चक्री वादळाचे अंतर व दिगंश कळतात. रडारच्या पल्ला उंची-दर्शकावर एखाद्या ठराविक दिगंशात चक्री वादळाची उंची किती आहे हे कळते. रडारचा पल्ला ३०० ते ५०० किमी. असतो. चक्री वादळ रडारपासून यापेक्षा जास्त अंतरावर असले, तर ते रडारच्या पडद्यावर येऊ शकत नाही. समुद्रकिनाऱ्यावरील प्रत्येक ३०० ते ४०० किमी. अंतरावर रडार स्थापन केले असतील, तर चक्री वादळाचे मार्गनिरीक्षण योग्य रीतीने करता येऊन किनाऱ्यावर कोणत्या ठिकाणी चक्री वादळ आढळेल, याचा अंदाज देता येईल. [⟶ रडार वातावरणविज्ञान].
वातावरणविज्ञानीय उपग्रहांवरून निरीक्षणे घेण्यासाठी उपकरणे : पहिला कृत्रिम उपग्रह ऑक्टोबर १९५७ मध्ये भ्रमण कक्षेत पाठविण्यात आला. त्यानंतर १९५९ मध्ये एका शास्त्रज्ञाने सुचविले की, उपग्रहावरून उत्सर्जित प्रारणाचे मापन करून वातावरणातील निरनिराळ्या उंचीवरील प्रारणाचे मापन करून वातावरणातील निरनिराळ्या उंचीवरील तापमान आणि वायूचे प्रमाण यांची माहिती मिळविता येईल. यांशिवाय उपग्रहावरून इतर मापनांचाही बराच उपयोग शास्त्रज्ञांस दिसू लागला. त्यामुळे मोठ्या आकारमानाचे आणि अधिक वजनाचे उपग्रह तयार करण्यात येऊन उपयुक्त वजनाची क्षमता बरीच वाढली. तसेच निव्वळ वातावरणविज्ञानीय उपकरणे बसविलेले उपग्रह निर्माण करून ते कक्षेत सोडण्यात आले. त्यांना वातावरणविज्ञानीय उपग्रह म्हणून संबोधिले जाते.
उपग्रहांच्या मालिका : वातावरणविज्ञानीय उपग्रहांच्या एकंदर तीन मालिका आहेत. पहिली निंबस, दुसरी उपयोजन तंत्रविद्या उपग्रह (ॲप्लिकेशन्स टेक्नॉलॉजी सॅटेलाइट, ए. टी. एस.) आणि तिसरी संक्रियात्मक उपग्रह. पहिली मालिका निव्वळ संशोधनाकरिता असून ती अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांतील नासा (नॅशनल एरॉनॉटिक्स अँड स्पेस ॲडमिनिस्ट्रेशन) या संस्थेने सुरू केलेली आहे. हे उपग्रह जवळजवळ ध्रुवीय वर्तुळाकार कक्षेत १,००० किमी. उंचीवर भ्रमण करतात. दुसरी मालिकाही नासाने प्रामुख्याने संदेशवहन पद्धतीमध्ये संशोधनासाठी सुरू केली असून तीत उपग्रह सु. ३६,००० ते ३७,००० किमी. उंचीवर विषुववृत्तावर भूस्थिर वर्तुळाकार कक्षेत असतो. ह्यास भूस्थिर उपग्रह असे संबोधिले जाते. त्यामुळे विषुववृत्तावर एखाद्या ठराविक रेखांशावर हा स्थित असतो. तिसरी मालिका नॅशनल ओशनोग्राफिक अँड ॲट्मॉस्फेरिक ॲडमिनिस्ट्रेशन (एन. ओ. ए. ए. नोआ) या अमेरिकेतीलच संस्थेच्या पर्यावरण उपग्रहसेवा ह्या शाखेने सुरू केली आहे. या मालिकेच्या उपग्रहांवरून माहिती सारखी मिळत असते. संक्रियात्मक उपग्रहांवरून मिळणारी प्रत्येक प्रकारची माहिती कोणत्या तरी संस्थेस किंवा कार्यालयास आवश्यक असते. त्यांना ती मिळेल अशी व्यवस्था केलेली असते.
उपग्रहांतील मूलभूत उपकरणे : उपग्रहांत व्हिडिकॉन प्रकारचे कॅमेरे आणि प्रारणमापक लावलेले असतात. प्रारणमापक म्हणजे आपाती विद्युत् चुंबकीय प्रारणाचे मापन करण्याचे एक उपकरण आहे. याचे निरनिराळे घटक आ. १३ मध्ये दाखविले आहेत. प्रत्येक पदार्थापासून प्रारणाचे उत्सर्जन होते. उत्सर्जित प्रारण प्रारणमापकाच्या द्वारकावर पडते. द्वारकावर पडलेले प्रारण गोळा केले जाऊन ते अभिज्ञातकात (अस्तित्व ओळखणाऱ्या घटकात) येते. तेथून ते विवर्धकात (तीव्रता वाढविणाऱ्या घटकात) येते आणि नंतर त्याचे अभिलेखन (नोंद करून ठेवण्याची क्रिया) होते. विद्युत् चुंबकीय प्रारणाच्या निरनिराळ्या विभागांतील प्रारणाचे प्रारणमापकाने मापन करतात. ते विभाग याप्रमाणे आहेत. दृश्य तरंगलांबी ०.५३ ते ०.७३ मायक्रोमीटर अवरक्त यात तीन उपविभाग आहेत ते असे : समीप अवरक्त ०.७२ ते १.५ मायक्रोमीटर, मध्यस्थ अवरक्त १.५ ते ५.६ मायक्रोमीटर आणि दूर अवरक्त ५.६ ते १,००० मायक्रोमीटर सूक्ष्मतरंग तरंगलांबी ३० सेंमी. ते ०.१ सेंमी. अथवा कंप्रता १ ते ३०० गिगॅहर्ट्झ. एक गिगॅहर्ट्झ म्हणजे १०९ हर्ट्‌झ. मापन करण्यात येणाऱ्या प्रारणावरून प्रारणमापकाला दृश्य, अवरक्त व सूक्ष्मतरंग प्रारणमापक अशी नावे देण्यात आली आहेत.
उपग्रहावरून करण्यात येणाऱ्या मापनांतील अडथळे : पृथ्वीपृष्ठावरील मापनात वातावरणामुळे अडथळे निर्माण होतात. हे अडथळे नेहमीच असतात. बऱ्याच वेळा ते क्षुल्लक असले, तरी कधी कधी ते तीव्र स्वरूपाचे असतात आणि त्या वेळी निरीक्षणे घेणे अशक्य होते. वातावरणातील निरीक्षणांच्या बाबतीतदेखील कधीकधी तीव्र स्वरूपाचे अडथळे निर्माण होतात. अवरक्त प्रारणमापनाच्या साहाय्याने वातावरणातील तापमानाचे मापन करण्यात ढगामुळे मोठे अडथळे निर्माण होतात. यशस्वी तापमापन पुढील गोष्टींवर अवलंबून असते : (१) प्रारणमापकाने मापलेल्या आपाती प्रारणात ढगापासून आणि वायुकलिल (वायूमध्ये तरंगणारे द्रवाचे वा घन पदार्थाचे अतिसूक्ष्म कण) यांपासून उत्सर्जित होणाऱ्या प्रारणाचे प्रमाण किती आहे याचा अंदाज करून ते वजा करणे. आकाश अगदी निरभ्र असेल, तर साधारणपणे अडथळा नसतो. (२) ढग दाट आणि अपारदर्शक असतील, तर मापन ढगाच्या माथ्यापर्यंतच होऊ शकेल. या अडचणीमुळे शास्त्रज्ञांचे लक्ष सूक्ष्मतरंगाकडे वेधले आहे. सूक्ष्मतरंगांची तरंगलांबी (०.५ ते १० सेंमी.) ढगांचे कण आणि वायुकलिल यांच्या आकारमानापेक्षा बरीच जास्त असल्यामुळे सूक्ष्मतरंगांचे होणारे प्रकीर्णन (विखुरले जाण्याची क्रिया) अवरक्त तरंगांच्या प्रकीर्णनाच्या मानाने अत्यल्प असते. त्यामुळे सूक्ष्मतरंगांकरिता ढगांची पारदर्शकता बरीच असते. ही एक महत्त्वाची गोष्ट आहे. तरी पण ढगांमुळे होणारा परिणाम जरी कमी असला, तरी तो दुर्लक्षिता येणार नाही. ढगांकरिता शुद्धी किती आणि कशा प्रकारे लावता येईल, यावर सूक्ष्मतरंग विभागाची परिणामकारक उपयुक्तता अवलंबून राहील. या दोन्ही विभागांचा संयुक्त उपयोग बऱ्याच बाबतींत फायदेशीर ठरतो.
ढगांच्या जागतिक आच्छादनाची चित्रे आणि त्यांचा संग्रह : संक्रियात्मक उपग्रहांची मालिका टायरॉस (टेलिव्हिजन अँड इन्फ्रारेड ऑब्झर्‌व्हेशन सॅटेलाइट) या उपग्रहाने १९६० मध्ये सुरू झाली. त्यानंतर सुरू झालेली टी.ओ.एस. (टायरॉस ऑपरेशनल सॅटेलाइट)/ ई.एस.एस.ए. मालिका १९७० पर्यंत चालू होती. १९७० पासून आय.टी.ओ.एस.(एम्प्रूव्हड टायरॉस ऑपरेशनल सॅटेलाइट) ही मालिका सुरू झाली. या मालिकेतील उपग्रह जवळजवळ ध्रुवीय वर्तुळाकार कक्षेत १,५०० किमी. उंचीवर भ्रमण करीत असतात. ह्या उपग्रहांत ढगांच्या आच्छादनाच्या चित्रांचे संग्रहण करण्यासाठी दोन व्हिडिकॉन कॅमेरे आणि ढगांच्या चित्रांचे आपोआप प्रेषण होण्यासाठी दोन व्हिडिकॉन कॅमेरे याप्रमाणे चार कॅमेरे लावलेले असतात. संपूर्ण पृथ्वीवरील ढगांच्या आच्छादनाची ही चित्रे जगातील अनेक ठिकाणी वेळोवेळी प्राप्त होतात. प्रत्येक चित्र १,४०० किमी. × १,४०० किमी. एवढ्या क्षेत्रावरील ढगांचे आच्छादन दर्शविते. आय.टी.ओ.एस.वर दोन क्रमवीक्षक प्रारणमापक बसविलेले असतात. यांत अवरक्त परिवाह (चॅनल) (१०.५ ते १२.५ मायक्रोमीटर) आणि दृश्य परिवाह (०.५२ ते ०.७३ मायक्रोमीटर) असतात. अवरक्त परिवाहाचा उपयोग करून दिवसरात्र ढगांच्या आच्छादनाची चित्रे मिळतात. दृश्य परिवाहामुळे फक्त दिवसा ढगांच्या आच्छादनाची चित्रे प्राप्त होतात.
वातावरणातील मापन : मापनाची पद्धत याप्रमाणे आहे. वातावरणाची निरनिराळ्या भागांतून एखाद्या ठराविक वायूपासून उत्सर्जित झालेल्या व प्रारणमापकाच्या द्वारकावर पडलेल्या विद्युत् चुंबकीय प्रारणाचे मापन केले जाते. निरनिराळे परिवाह वापरणाऱ्या प्रारणमापकाचा उपयोग करून वातावरणाच्या निरनिराळ्या भागांतून ठराविक वायूपासून उत्सर्जित झालेल्या प्रारणाचे मापन केले जाते. निरनिराळ्या परिवाहांची निवड अशा रीतीने केली जाते की, त्यांची अपारदर्शकता निरनिराळी राहील. त्यामुळे ठराविक वायूपासून उत्सर्जित झालेले आणि निरनिराळ्या परिवाहांच्या प्रारणमापकांच्या द्वारकावर पडणारे प्रारण वातावरणाच्या निरनिराळ्या ऊर्ध्व भागांतून आलेले असते. अशा रीतीने प्रत्येक परिवाहाच्या प्रारणमापकातील आपाती प्रारणाचे मापन केले जाते. आपाती प्रारण वातावरणीय वायूचे तापमान आणि त्या वायूची उत्सर्जनक्षमता या दोहोंच्या प्रमाणात असते. उत्सर्जनक्षमता वायूच्या वातावरणातील प्रमाणावर अवलंबून असते. हे प्रमाण स्थिर असणे आवश्यक आहे. स्थिर प्रमाण असलेल्यसा वायूची निवड केली जाते. कार्बन डॉय-ऑक्साइड आणि ऑक्सिजन असे स्थिर प्रमाण असलेले वातावरणीय वायू आहेत. त्यांपैकी कार्बन डाय-ऑक्साइड अवरक्त विभागाकरिता आणि ऑक्सिजन दृश्य विभागाकरिता निवडले जातात.
प्रत्येक प्रारणमापकाने एका ठराविक तरंगलांबीच्या संपूर्ण वातावरणातून उत्सर्जित झालेल्या प्रारणाचे मापन करण्यात येते. या तरंगलांबीचे प्रारण वातावरणातील एका ठराविक थरापासून उत्सर्जित झालेले असते. समजा, उपग्रहावर आठ प्रारणमापक लावलेले आहेत आणि ते λ1, λ2,…. λ8 ह्या अवरक्त तंरगलांबीच्या प्रारणाचे मापन करीत आहेत. या तरंगलांबीचे h1, h2,….h8 जाडीच्या ठराविक वातावरणीय थरांपासून उत्सर्जित होते. हे थर काही प्रमाणात एकमेकांना व्यापतात. प्रत्येक तरंगलांबीच्या उत्सर्जित प्रारणास ‘भार फलन’ असते. संगणन करून त्याचे मूल्य काढता येते. वातावरणाने उत्सर्जित केलेले आठ तरंगलांबीचे प्रारणमापकाने मापलेले प्रारण, तसेच प्रत्येक तरंगलांबीचे भार फलन यांची मूल्ये मिळाली आहेत. यांचा आणि प्रारणशील स्थानांतरण समीकरणांचा आधार घेऊन वातावरणातील निरनिराळ्या उंचीवरील तापमानाचे संगणन करणे शक्य आहे परंतु या संगणनाची विभेदनक्षमता उपग्रहावरील प्रारणमापकांची संख्या, या तरंगलांबीवरील गोंगाटाचे प्रमाण, ढग आणि वायुकलिल यांचा प्रारण प्रेषणावर होणारा परिणाम यांवर अवलंबून राहील. h1, h2,….h8 हे थर एकमेकांस काही प्रमाणात व्यापत असल्यामुळे सैद्धांतिक दृष्ट्या निरनिराळ्या उंचीवरील नक्की तापमान रेडिओसाँडप्रमाणे प्राप्त करून घेणे अशक्य आहे.
निंबस-५ व निंबस-६ या वातावरणविज्ञानीय संशोधन उपग्रहांवर पाठविलेल्या अवरक्त आणि सूक्ष्मतरंग मापक उपकरणांची परीक्षा होऊन ती योग्य रीतीने काम करीत आहेत, असे दिसून आल्यावर ती संक्रियात्मक उपग्रहावर बसविण्यात आली. ती वातावरणातील मापन नियमितपणे करून वातावरणसंबंधी माहिती देत आहेत. या उपकरणांचा तसेच त्यांच्या मापनाचा तपशील कोष्टकात दिला आहे.
यांशिवाय सौरांकाचे मापन, जागतिक बर्फाच्छादित प्रदेशाचे, समुद्राच्या स्थितीचे आणि पर्जन्याचे मानचित्रण उपग्रहांवर बसविलेल्या उपकरणांद्वारे केले जाते. अमेरिकेत वातावरणातील मापनाच्या उपग्रहावरील उपकरणांत बरेच संशोधन होत असून उपकरणांत सुधारणा होत आहेत. [⟶ उपग्रह, कृत्रिम].
|
उपग्रहांवरील उपकरणे व त्यांच्याद्वारे होणारी वातावरणीय मापने |
||
|
प्रारणमापकीय उपकरण |
उपयोगात आणलेले परिवाह |
वातावरणीय मापनांचा तपशील |
|
पृथ्वीचे प्रारणविषयक अंदाजपत्रकी प्रारणमापक |
एकंदर २२-१० सौर प्रारण ०.२ ते ५० मायक्रोमीटर. ४ पार्थिव प्रारण ०.२ ते ५० मायक्रोमीटर. ४ लघू तरंगलांबी क्रमवीक्षक परिवाह ०.३ ते ४.० मायक्रोमीटर. ४ दीर्घ तरंगलांबी क्रमवीक्षक परिवाह ०.४ ते > ५० मायक्रोमीटर |
पृथ्वीचे प्रारणविषयक अंदाजपत्रक ठरविणे |
|
उच्चविभेदनक्षमता अवरक्त प्रारणमापक (हायरिझोल्यूशन इन्फ्रारेड रेडिएशन साउंडर एच.आय.आर.एस.) |
१४.९७, १४.७१, १४.४९, १४.२२, १३.९७, १३.६४, १३.३५, ११.११, ८.१६, ६.७१, ४.५७, ४.५२, ४.४६, ४.४१, ३.७०, ०.६९ मायक्रोमीटर तरंगलांबी. |
४० किमी. उंचीपर्यंत तापमापन |
|
क्रमवीक्षक सूक्ष्मतरंग वर्णपटमापक (स्कॅनिंग मायक्रोवेव्ह स्पेक्ट्रॉमीटर एससीए.एम.एस.) |
एकंदर ५−२२.२३५, ३१.४००, ५३.६५०, ५४.९००, ५८.८०० गिगॅहर्ट्झ कंप्रता. |
२०किमी.उंचीपर्यंत तापमापन (ढग असताना) बाष्पाच्या प्रमाणाचे मापन. |
|
तापमान बाष्प अवरक्त प्रारणमापक (टी.एच.आय.आर.) |
एकंदर २–६.७ मायक्रोमीटर बाष्प, १०.५-१२.५ मायक्रोमीटर. वातावरणाची खिडकी(पृथ्वीपृष्ठापासून या खिडकीतून बाहेर पडलेले प्रारण वातावरण शोषत नाही). |
रात्रंदिवस ढगाच्या माथ्याच्या उंचीचे मापन भूपृष्ठीय तापमापन उपरी क्षोभावरणातील आणि स्थितांबरातील बाष्पाच्या प्रमाणाचे मापन |
|
इलेक्ट्रॉनीय क्रमवीक्षक सूक्ष्मतरंग प्रारणमापक (इलेक्ट्रॉनिक स्कॅनिंग मायक्रोवेव्ह रेडिओमीटर ई.एस.एम.आर.) |
एक परिवाह -३७ गिगॅहर्ट्झ (०.८१ सेंमी.) |
ढगांतील पाण्याचे प्रमाणाचे मापन |
|
पृथ्वीपृष्ठाच्या रचनेचे मानचित्रण करणारे प्रारणमापक (एस.सी.एम.आर.) |
एकंदर ३-२ अवरक्त (८.५ मायक्रोमीटर व १०.७ मायक्रोमीटर) १ दृश्य (१.० मायक्रोमीटर). |
पृष्ठभागीय तापमान |
पहा : वातावरणीय दाबमापक हवामान हवामानाचा अंदाज व पूर्वकथन.
संदर्भ : 1. Battan, L. J. Radar Observations of the Atmosphere, Chicago, 1973.
2. Battan, L. J. Radar Observes the Weather, New York, 1962.
3. Considino, D. M. Ross, S. D. Handbook of Applied Instrumentation, New York, 1964.
4. Ference, Michael, Jr., Instruments and Techniques for Meteorological Measurements, In Compendium of Meteorology, Boston, 1951.
5. Houghton, D., Ed., Handbook of Applied Meteorology, New York, 1985.
6. Iqbal, M. An Introduction to Solar Radiation, Toronto, 1983.
7. Middleton, W. E. K. Spilhans, A. F. Meteorological Instruments, Toronto, 1953.
मुळे, दि. आ.
“