孩子們最感興趣的莫過於天氣了。
爸爸，雲是什麼？
今天會下雨嗎？
新聞媒體是如何得知天氣狀況的？
我們已經討論過設備、測量和壓力。但我意識到，與其透過快速的網路搜尋來回答問題，不如我們自己做一些研究，也許會更有趣。
於是我們用三個裝置搭建了自己的氣象站：風向標、雨量計和氣壓計。
這些項目使用的材料你可能家裡已經有了，而且它們很安全，所以孩子們也可以參與其中。
請記住，主要目標不是獲取精確的天氣數據，而是向孩子們展示天氣背後的科學原理，並激發他們對科學的興趣。
如何自製風向標
統計數據
- 時間： 10分鐘
- 費用：低於 5 美元
- 難度：簡單
材料
- 一個帶蓋的空透明塑膠容器（例如花生醬罐）
- 造型麵團
- 岩石或沙子
- 一支背面有橡皮擦的鉛筆
- 一根吸管
- 針（或別針）
- 卡紙
- 磁帶
- 膠水
工具
- 剪刀
- 色鉛筆、馬克筆或蠟筆
指示
1. 在蓋子中央開一個洞。開口必須夠大，讓鉛筆能緊密地放入其中，不會晃動。
2. 將鉛筆尖朝前插入孔中。蓋上容器時，橡皮擦應該在蓋子外面。
3. 在容器底部黏上一團彈珠大小的橡皮泥。將鉛筆插入橡皮泥中。鉛筆應盡可能保持垂直。
4. 在容器底部裝滿石頭或沙子。這樣可以增加容器的重量，防止它被風吹翻。
- 註：你也可以用足夠的橡皮泥來增加重量，而不是用石頭。不過，我的孩子不願意為了科學而做出這麼大的犧牲。
5. 從卡片紙上畫出並剪下一個三角形和一個正方形。你將用吸管製作一支箭，正方形將作為箭羽（或箭尾），當然你也可以把它做成任何你喜歡的形狀。三角形將作為箭頭，指向風向。唯一的要求是它要比箭尾小。
【相關閱讀：為什麼天氣預報如此困難？ 】
6. 為鰭片和箭頭上色並裝飾。我們決定用樂高X翼星際戰機的包裝盒來製作，所以不需要額外的裝飾。無論你選擇哪種裝飾方式，都要確保它不會改變翼片的平衡和重量。
- 專業提示：裝飾完成後，您可以將卡紙覆膜或用膠帶包裹起來，以保護其免受雨淋。
7. 用剪刀在吸管的兩端各剪出 ¼ 到 ½ 吋的切口。
8. 將箭頭和鰭片分別塞入每個縫隙中。確保三角形的尖角朝向吸管的反方向。用膠水或膠帶將它們固定到位。
9. 將別針穿過吸管，稍微偏向鰭片一端。這種偏移有助於保持吸管筆直水平。我們把別針設置在距離鰭片約半英寸的位置。
10. 將大頭針插入橡皮擦中。吸管應該可以繞著大頭針自由旋轉，大致保持水平。如果需要，可以移動大頭針來調整平衡。
11. 在容器上畫出羅盤方位。具體位置取決於哪裡容易看到。你可以用蓋子，但如果你要把風向標放在較高的地方，最好畫在其他地方。我們把它放在柵欄柱上，所以把羅盤方位畫在了容器側面。
如何使用自製風向標
將風向標放置在室外空曠的地方，離地要夠高－越高，它對風的反應就越靈敏。使用指南針（大多數手機都有）來正確調整風向標的方向，並盡可能使其遠離樹木和建築物等障礙物。
與你可能想像的不同，箭頭指向的並非風的行進方向，而是風的來向。這是因為風會推動風向標的葉片；如果箭頭指向北方，那就是風的來向。
長期觀察風向，和孩子討論風向的意義。注意下雨前風向是否通常固定，或一天中風向是如何變化的。你也應該注意風向與氣溫的關係。在北半球，冷空氣通常從北方吹來，暖空氣從南方吹來。最後，你也可以讓孩子幫忙記錄風速的主觀感受，並教導他們記錄某一天的風向。
自製雨量計
統計數據
- 時間：10分鐘
- 費用：低於 5 美元
- 難度：簡單
材料
- 一個側面筆直的大塑膠瓶（例如汽水瓶）
- 透明膠帶
- （可選）食用色素
工具
- 剪刀
- 記號筆
- 尺子
指示
1. 用剪刀剪掉瓶子的頂部。在瓶壁變直下方一點的地方剪，盡量保持切口平直。
- 警告：此步驟不適合兒童操作，因為塑膠可能難以加工。
- 注意：如果需要，可以用橡皮筋或髮圈纏繞瓶身，然後用記號筆沿著橡皮筋或髮圈畫一條線。這條線可以作為切割線的參考，幫助你保持切口筆直。
【相關：居家科學專題：在玻璃杯中掀起風暴】
2. 將剛才切下來的部分倒置，放回瓶子裡。這樣就能起到漏斗的作用，讓液體從瓶子裡流出來。別忘了旋開瓶蓋。
- 注意：漏斗應該能自行固定。如果不能，可以用膠帶或迴紋針固定。
3. 在瓶子側面畫出刻度線。將尺放在瓶子側面，用記號筆將刻度線直接印在塑膠瓶上。確保“零”刻度線與瓶子側面變直的點對齊。否則，瓶底不規則的形狀會導致讀數不準確。
- 小貼士：如果你有多餘的尺子，可以直接用膠帶把它黏在瓶子側面。記得用透明膠帶，這樣才能清楚看到數字。
4. 將雨量計底部注水至「零」線。這樣既能形成均勻的注水區域，又能增加重量，防止瓶子被風吹翻。
- 專業提示：如果看不清楚水線，可以添加一些食用色素來增加液體和塑膠之間的對比。
如何使用自製雨量計
下雨前，把設備放在室外較高的地方，離地面幾英尺遠。這樣可以防止雨水從表面濺到瓶子裡。我們把它放在柵欄柱子上。
你也應該確保雨量計上方沒有樹木或其他障礙物，以免影響雨量測量。
雨後，測量水位並記錄數據。你也可以記錄暴雨前後看到的雲的類型，並將不同降雨量的數據與其他裝置的讀數進行比較，看看是否有任何關聯。
每次使用後，取下漏斗倒掉水。
自製氣壓計
統計數據
- 時間： 15分鐘
- 費用：低於 5 美元
- 難度：簡單
材料
- 1 個金屬（或玻璃）罐
- 1 大氣球
- 2條橡皮筋
- 1根細木簽
- 硬紙板（或泡棉板）
- 磁帶
- 膠水
工具
- 剪刀
- 標記
- 統治者
- （可選）熱熔膠槍
指示
1. 將罐子徹底清洗並擦乾。這樣可以防止發黴。
2. 用剪刀剪掉氣球的頸部，將剩餘的橡皮筋套在罐口上。盡可能拉緊並壓平－橡皮筋上不能有任何下垂或凹陷。用兩根橡皮筋固定，必要時用膠帶加固，確保密封。
3. 將木籤的扁平端用膠水或膠帶黏在拉筋的氣球中心。
4. 剪下兩條硬紙板條。這兩條紙板條的寬度應為 2 英寸，高度至少比你的罐子高 3 英寸。為了保險起見，我們剪成了罐子高度的兩倍。
5. 在其中一條紙條的中間畫一條線。以這條線為基準，將另一條紙條垂直貼上去，形成一個「T」字形——這將是你的測量支架。等待膠水乾透。
- 小貼士：使用熱熔膠槍可以更輕鬆地固定紙板條。如果使用熱熔膠槍，請務必將其放在兒童接觸不到的地方。
6. 剪出第三個硬紙板長方形。這將是氣壓計的底座。它的寬度應該足以放置玻璃罐，長度應該足以讓你的竹籤末端距離邊緣約 5 公分。我的底座大約寬 13 厘米，長 45 厘米。
7. 將測量支架黏在紙板底座上。烤肉籤的末端應該放在垂直紙板條的平面前面，但不要接觸到紙板條。
8. 在測量檯面上，沿著竹籤指向的位置畫一條線。這將是你的初始壓力參考線。
- 專業提示：紙板或泡棉材質最終都會開始老化變形。如果您想製作一個更耐用的氣壓計，可以用木頭製作底座和測量支架。
如何使用自製氣壓計
用氣球蓋住罐口可以密封罐內的氣壓。隨著外部氣壓升高，額外的壓力會向下壓氣球，使竹籤的一端上升。
當外界氣壓降低時，氣球膨脹，導致竹籤下沉。透過每天標記竹籤在紙板上的落點，你可以追蹤相對氣壓的變化。
如果想要更精確的測量結果，可以查看當地的氣壓並記錄讀數。久而久之，你就能建立一個基本的氣壓標尺來估算這個數值。
【相關閱讀：手機上最值得安裝的天氣應用程式】
教導孩子根據氣壓預測天氣。氣壓降低通常意味著天氣會變差，而氣壓升高通常意味著天氣晴朗。如果指示牌保持不動，則表示氣壓穩定，當前天氣狀況將持續。
在幾週或幾個月的時間裡，讓孩子記錄你們各種設備上的這些數據，並將這些數據與實際天氣狀況連結起來。隨著收集到的資訊越來越多，你們就可以根據匯總數據做出預測。看看你們的預測是否與天氣預報相符，最終是否與實際天氣狀況相符。
或許你孩子的預測不如你手機上的天氣應用程式那麼準確，但他們的預測肯定更可愛。
