เครื่องวัดน้ำฝน

เครื่องมือทางอุตุนิยมวิทยาที่ใช้วัดปริมาณหยาดน้ำฟ้าที่ตกลงในสถานที่หนึ่งในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ๆ เครื่องที่ใช้ในหอสังเกตการณ์อากาศได้รับการรับรองโดยองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) และเป็นชนิดเฮลล์มันน์ (Hellmann) ซึ่งตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน กุสตาฟ เจ. จี. เฮลล์มันน์ (Gustav J. G. Hellmann, 1854-1939) ผู้ประดิษฐ์เครื่องมือนี้ (ในปี ค.ศ. 1886) ภาชนะแรก ๆ ที่สร้างขึ้นเฉพาะเพื่อดักจับน้ำฝนและบันทึกไว้ถูกใช้ในกรีกโบราณ และมีอายุย้อนไปประมาณ 2500 ปี ภาชนะที่มีขีดบอกระดับที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกันยังถูกบันทึกไว้ในอินเดียราวคริสต์ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล การวางแผนงานเกษตรกรรมเป็นแรงผลักดันให้เกิดการประดิษฐ์เครื่องวัดน้ำฝนยุคแรก ๆ เหล่านี้ เช่นเดียวกับเครื่องที่ปรากฏในเกาหลี ในปี ค.ศ. 1441 ในสมัยพระเจ้าเซจงมหาราช (ค.ศ. 1418-1450) รู้จักกันในนามชึกูกี (cheugugi) ประกอบด้วยภาชนะเหล็กที่มีขนาดมาตรฐาน ซึ่งมีการทำแบบจำลองที่แม่นยำและแจกจ่ายไปยังผู้ว่าราชการจังหวัดแต่ละแห่ง ทำให้สามารถเก็บบันทึกปริมาณน้ำฝนได้ทั่วประเทศนั้น ในปี ค.ศ. 1639 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เบเนเดตโต กัสเตลลี (Benedetto Castelli, 1578-1643) - ลูกศิษย์ของกาลิเลโอ - สร้างภาชนะแก้วมีขีดบอกระดับแบบง่าย ใช้ดักจับน้ำฝน ซึ่งยังทำหน้าที่เป็นเครื่องบันทึกฝนด้วย แม้ว่าการประดิษฐ์เครื่องวัดน้ำฝนเครื่องแรกในประวัติศาสตร์ (ในฐานะเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง) มักถูกยกให้เป็นผลงานของสถาปนิกชาวอังกฤษ คริสโตเฟอร์ เรน (Christopher Wren, 1632-1723) แต่เกียรตินั้นเป็นของกัสเตลลี เนื่องจากสิ่งที่เรนประดิษฐ์ขึ้น - ในปี ค.ศ. 1662 - คือเครื่องบันทึกฝนแบบถังพลิกเครื่องแรก เป็นเครื่องวัดน้ำฝนที่มีถังพลิกซึ่งผนวกระบบกลไก ทำให้ปากกาหมึกสามารถลากเส้นบนกระดาษมีขีดบอกระดับ เป็นบันทึกต่อเนื่องของฝนที่ตกลงมา จนกระทั่งปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ปัญหาการวัดหยาดน้ำฟ้าอย่างน่าเชื่อถือจึงได้รับการแก้ไข เนื่องจากเครื่องวัดน้ำฝนต่าง ๆ ที่ออกแบบมาจนถึงจุดนั้นไม่สามารถเอาชนะความยากลำบากทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการวัดตัวแปรนั้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสูญเสียน้ำฝนบางส่วนผ่านการระเหย เครื่องวัดน้ำฝนที่เฮลล์มันน์ประดิษฐ์ขึ้นผ่านการทดสอบควบคุมคุณภาพได้สำเร็จ ประสิทธิภาพการใช้งานของมันเทียบเท่ากับความทนทานต่อสภาพอากาศเลวร้าย ภายนอก เครื่องมือนี้เป็นทรงกระบอกแผ่นโลหะชุบสังกะสี ประกอบด้วยสองชิ้นที่ประกอบเข้าด้วยกัน ชิ้นหนึ่งอยู่เหนืออีกชิ้นหนึ่ง ชิ้นบนเปิดอยู่และประกอบเป็นปากของเครื่องวัดน้ำฝน ในเครื่องที่ได้รับการรับรองโดย WMO พื้นที่ผิวของมันคือ 200 ตารางเซนติเมตร จากช่องเปิดนั้น มีกรวยไหลลงมา ซึ่งน้ำของฝน หิมะ หรือลูกเห็บไหลผ่าน สิ้นสุดที่ภาชนะที่บรรจุอยู่ภายในชิ้นล่าง เพื่อดำเนินการสังเกตการณ์ ภาชนะทรงกระบอกทั้งสองจะถูกแยกออกจากกัน ภาชนะดังกล่าวจะถูกนำออกจากชิ้นล่าง และ - ในกรณีที่มีหยาดน้ำฟ้าตกในช่วงเวลาที่ผ่านไปตั้งแต่การสังเกตการณ์ครั้งก่อน - น้ำที่เก็บรวบรวมได้จะถูกเทลงในกระบอกวัดที่มีขีดบอกระดับที่เหมาะสม การอ่านค่าของมันให้ค่าความสูงเป็นมิลลิเมตรของชั้นน้ำที่หยาดน้ำฟ้าทิ้งไว้โดยตรง โดยสมมติว่ามันกระจายอยู่บนพื้นผิวที่ไม่ซึมน้ำและไม่มีการระเหย มิลลิเมตรเหล่านั้นเทียบเท่ากับลิตรต่อตารางเมตร