利用回收材料制作自己的气象站

我的孩子们永远好奇的话题中，天气是首屈一指的。

爸爸，云是什么？

今天会下雨吗？

新闻怎么知道天气？

我们讨论了设备、测量和压力。但我意识到，与其通过快速的互联网搜索来回答问题，不如自己做一些研究，这样可能会更有趣。

因此，我们用三个设备建造了自己的气象站：风向标、雨量计和气压计。

这些项目使用的材料可能您家里已经有了，而且这些材料是安全的，因此孩子们可以在过程中提供帮助。

请记住，主要目标不是获取精确的天气数据，而是向孩子们展示天气背后的科学原理，并让他们对科学产生兴趣。

如何打造自己的风向标

统计资料

• 时间： 10分钟
• 成本：不到5美元
• 难度：简单

材料

• 一个带盖的空透明塑料容器（如花生酱罐）
• 造型面团
• 岩石或沙子
• 一支铅笔，背面有橡皮擦
• 一根稻草
• 一根针（或别针）
• 卡片纸
• 磁带
• 胶水

工具

• 剪刀
• 彩色铅笔、记号笔或蜡笔

指示

1. 在盖子中央剪一个洞。开口必须足够大，以便铅笔可以紧贴盖子，不会晃动。

2. 将铅笔从孔中插入，尖端朝前。盖上容器时，橡皮擦应位于盖子的外侧。

3. 在容器底部粘上一团大理石大小的造型面团。将铅笔推入其中。铅笔应尽可能垂直。

4. 在容器底部填满石头或沙子。这样可以起到压重的作用，防止容器被风吹倒。

• 注意：你也可以放入足够的造型面团来提供重量，而不是使用石头。不过，我的孩子们不愿意为了科学而牺牲那么多。

5. 从卡纸上画出并剪出一个三角形和一个正方形。你将用吸管做一支箭，正方形将作为箭羽或箭尾——尽管你可以把它做成任何你喜欢的形状。三角形将作为指向风向的箭头。唯一的要求是它要比箭尾小。

[相关：为什么预测天气这么难？]

6. 给尾翼和箭头上色并装饰。我们决定用乐高 X 翼星际战机的包装来制作尾翼和箭头，所以不需要额外的装饰。无论你决定如何装饰，都要确保它不会改变尾翼的平衡和重量。

• 专业提示：装饰完成后，您可以对卡片纸进行层压或用胶带包裹，以防止雨水侵袭。

7. 用剪刀在吸管的每一端剪出¼到½英寸的缝隙。

8. 将箭头和尾鳍塞入每个缝隙内。确保三角形的尖端远离吸管。用胶水或胶带将各部分固定到位。

9. 将大头针穿过吸管，朝向鳍片末端。这种偏移将有助于保持吸管笔直且水平。我们将大头针设置在距离鳍片约半英寸的位置。

10. 将大头针插入橡皮擦。吸管应在大头针上自由旋转，大致水平。如果需要，可移动大头针来调整平衡。

11. 在容器上画出指南针的方位。具体画在哪里取决于你在哪里容易看到。你可以使用盖子，但如果你将风向标放在更高的位置，你可能想在其他地方画。我们把风向标放在栅栏柱上，所以我们在容器的侧面画了指南针的方位。

如何使用自制风向标

将风向标放在室外开阔的地方，离地面远一点——位置越高，风向标对风的响应就越好。使用指南针（大多数手机都有）来正确定位风向标，并尽可能远离树木和建筑物等障碍物。

与你想象的相反，箭头指向的不是风吹来的方向，而是风吹来的方向。这是因为风会推动风向标的翼片；如果你的箭头指向北方，那风吹来的方向就是北方。

跟踪一段时间内的风向，并与孩子讨论这意味着什么。注意下雨前风是否通常朝一个方向吹，或者它在一天中如何变化。你还应该注意它与温度的关系。在北半球，冷空气通常来自北方，暖空气来自南方。最后，你还可以让孩子帮助跟踪风速的主观测量值，并教他们记录某一天的风向。

制作自己的雨量计

统计资料

• 时间：10分钟
• 费用：不到 5 美元
• 难度：简单

材料

• 一个侧面笔直的大塑料瓶（如汽水瓶）
• 透明胶带
• （可选）食用色素

工具

• 剪刀
• 永久性记号笔
• 一把尺子

指示

1. 用剪刀剪掉瓶子顶部。剪口应刚好在侧壁变直的位置，并尽量保持其平直。

• 警告：此步骤不适合儿童，因为塑料可能难以操作。
• 注意：如果需要，可以用橡皮筋或发带缠住瓶子，然后用记号笔沿着它画一条线。这将作为指导，帮助您保持切口平直。

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2. 将刚切下的部分倒置并放回瓶中。这将起到漏斗的作用，排出瓶内液体。别忘了取下瓶盖。

• 注意：漏斗应自行固定。如果不能，您可以使用胶带或回形针将其固定。

3. 在瓶子侧面画一个测量刻度。将尺子放在瓶子侧面，用永久性记号笔将刻度直接转移到塑料上。确保将“零”标记与瓶子侧面变直的点对齐。否则，瓶子底部的奇怪形状会导致读数不一致。

• 专家提示：如果您有多余的尺子，您可以直接用胶带将其粘在瓶子的侧面。请确保使用透明胶带，这样您就可以清楚地看到数字。

4. 在雨量计底部注水，直至“零”线。这样可以形成均匀的注水区域，同时还可以增加一些重量，防止瓶子被风吹翻。

• 专业提示：如果您看不清楚水线，可以添加一些食用色素来增加液体和塑料之间的对比度。

如何使用自制雨量计

下雨前，将设备放在室外高处，离地面几英尺。这样可以防止水从表面溅到瓶子里。我们把设备放在栅栏柱上。

您还应确保测量站上方没有树木或其他可能影响降雨的障碍物。

雨后，测量水位并记录数据。您还可以记下暴风雨前和暴风雨期间看到的云类型，并将不同的降雨量与其他设备的读数进行比较，看看是否有任何联系。

每次使用后，取出漏斗以倒空水。

制作自己的气压计

统计资料

• 时间： 15分钟
• 成本：不到5美元
• 难度：简单

材料

• 1 个金属（或玻璃）罐
• 1 个大气球
• 2 条橡皮筋
• 1 根细木串
• 纸板（或泡沫板）
• 磁带
• 胶水

工具

• 剪刀
• 标记
• 统治者
• （可选）热胶枪

指示

1. 彻底清洁并擦干罐子。这样可以防止其发霉。

2. 用剪刀剪掉气球的颈部，将剩余的橡胶拉到罐口上。尽可能拉紧并压平它——你不会希望橡胶上有任何下垂或凹陷。用两根橡皮筋和胶带将其固定，以使其密封。

3. 用胶水或胶带将木串的扁平端固定在拉长的气球的中心。

4. 剪下两条纸板。这些纸板应为 2 英寸宽，且至少比罐子高 3 英寸。为了安全起见，我们将高度设为罐子的两倍。

5. 沿着其中一条条带的中间画一条线。以该线为参考，将另一条条带垂直粘贴，形成一个“T”形——这将是您的测量台。等到胶水干了。

• 专家提示：使用热胶枪可以更轻松地定位纸板条。如果这样做，请确保将胶枪放在儿童接触不到的地方。

6. 剪出第三个长方形纸板。这将成为气压计的底座。它的宽度应足以放置罐子，长度应足以使串肉扦的末端距边缘约 2 英寸。我的底座宽约 5 英寸，长约 18 英寸。

7. 将测量台粘到纸板底座上。叉子的末端应位于垂直纸板条的平面前方，但不要碰到它。

8. 在测量台面上，在叉子指向的位置画一条线。这将是您的起始压力参考。

• 专业提示：纸板或泡沫最终会开始降解并下垂。如果您想制作更耐用的气压计，可以将底座和测量点制成木质。

如何使用自制气压计

用气球盖住罐口可以隔绝罐内气压。随着外部气压的增加，额外的力量会向下推气球，导致串肉扦的末端上升。

当外界气压下降时，气球就会膨胀，导致串肉扦下沉。通过每天在纸板上标记串肉扦落下的位置，你可以追踪相对气压。

如果想要更精确，您可以检查当地的气压并标记读数。随着时间的推移，这将允许您创建一个基本尺度来估算此测量值。

[相关：你可以在手机上安装的最佳天气应用程序]

教你的孩子根据气压预测未来的天气。气压较低通常意味着天气会变得更糟，而气压升高或高压通常意味着未来的天空会更晴朗。如果扦子保持原位，则意味着气压稳定，当前状况将持续。

在几周或几个月内，让您的孩子跟踪您各种设备上的所有读数，并将它们与天气实际状况联系起来。随着您收集越来越多的信息，您将能够根据汇总数据进行预测。看看您的预测是否与天气报告所说的一致，并最终与天气实际状况一致。

也许你孩子的预测不如你手机上的天气应用那么准确。但他们肯定会更可爱。