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The GLOBE Max/Min Thermometer Story

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Dixon Matlock Butler
Published DatePosted 8/31/17 9:09 PM - 40906 Views

From the start, the measurement of daily maximum and minimum air temperature within one hour of local solar noon has been a key GLOBE protocol. The low cost approach was to use a U-tube thermometer housed in a wooden instrument shelter facing away from the equator. The U-shaped tube contained mercury with pins on either side of the mercury. As the air temperature warmed the pin on one side would move while the other pin stayed in place; when the air cooled, the pin on the other side would be pushed up. The pins were held in place by magnetized strips behind the thermometer tube so that they would only move when pushed by the column of mercury. The bottom of each pin indicated the maximum or minimum air temperature. After each day’s reading a  magnet was used to move the pins down so that they were in contact with the mercury.

U-Tube thermometerU-Tube thermometer

As GLOBE students took measurements day after day for years, the resetting of the pins using the magnet gradually demagnetized the strip that held the pins in place. Sometimes the pins would move down with the mercury resulting in bad data. The GLOBE scientist responsible for this protocol Dr. Susan Postaeko and her research team uncovered this problem. GLOBE worked with Taylor, the thermometer supplier, to develop a replacement – the digital, multi-day max/min thermometer. This is now the thermometer for GLOBE schools to use in instrument shelters.

This thermometer has features designed to make it more useful to GLOBE participants. The thermometer can store maximum and minimum temperatures for up to 7 consecutive 24-hour periods. So if schools initiate the thermometer within one hour of local solar noon, they can collect readings over weekends and short holidays when no one is at school to take the measurements, The thermometer comes with 2 probes so that the second one can be used to measure soil temperatures. This enables students to investigate the relationship between air and soil temperatures at their sites. A second copy of the thermometer may be used to collect soil temperatures at two other depths.

This experience illustrates the power of citizen science and massive data collection. The problem was subtle and only occurred after prolonged use of the U-tube thermometers. It is impressive that the group at the University of Oklahoma caught it. It also illustrates the strength of the GLOBE partnership among teachers, students, and scientists – a partnership that is open to other citizen scientists who wish to contribute data to the Program. Taylor was strongly supportive in developing the still affordable improved instrument required. The solution opened the door to measurements with which one aspect of Earth’s energy cycle – a key component of Earth as a system – can be studied.

 

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Pablo Sánchez Alvarez
7 Years Ago
Hello Dr. Dixon: In addition to the problem of the operation of the thermometer by its intensive use, this decision to withdraw this instrument has to do with the Minamata Convention with respect to the reduction of mercury emissions to the environment?
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Dixon Matlock Butler Pablo Sánchez Alvarez
7 Years Ago
There was a collateral benefit that the digital thermometer contained no mercury.
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Jorge Arias
7 Years Ago - Edited
Esto es la traducción en Español de "GLOBE Máxima y Mínima. Una historia del termómetro"
This is the Spanish version of "The GLOBE Max/Min Thermometer Story"

Desde el comienzo, la medición de la temperatura máxima y mínima del aire, dentro de una hora de mediodía solar, ha sido una clave del protocolo de GLOBE. La forma más económica para implementarlo ha sido el uso de un termometro en forma de U contenido dentro de una casilla de madera de espalda al ecuador. Este termómetro con forma de U contiene mercurio con un tope de material ferroso en cada uno de sus extremos. Cuando la temperatura sube, el tope en uno de los lados sube con el mercurio mientras el otro se mantiene estacionario.. Cuando el aire se enfría, el tope en el otro lado es empujado hacia arriba. Estos topes se mantienen en su lugar gracias a una cinta magnética ubicada detrás del termómetro. La parte de abajo de cada tope indica la máxima y mínima temperatura respectivamente. Después de la lectura diaria, los topes son movidos con un magneto para estar otra vez en contacto con mercurio.

En el transcurso de los años, mientras los alumnos de GLOBE toman mediciones diarias y mueven los topes con un magneto para reubicarlos, la cinta magnética comienza deteriorarse y pierde su fuerza. Entonces, a veces los topes se deslizan hacia abajo con el mercurio resultando en mediciones incorrectas. El científico Dr. Susan Postaeko junto con el grupo de investigación de GLOBE responsable por este protocolo ha descubierto este problema. Es así que GLOBE trabajó con Taylor, el proveedor del termómetro, para desarrollar (y reemplazar) un nuevo termómetro digital que mide la temperatura maxima y minima por varios días a la vez. Este es ahora el nuevo instrumento que usan las escuelas de GLOBE dentro de las casillas.

Las cualidades de este nuevo termómetro benefician en gran parte a la Comunidad de GLOBE. Puede guardar temperaturas máximas y mínimas durante siete días las 24 horas.
Por lo tanto las mediciones pueden ser tomadas durante los fines de semana y feriados cuando nadie está presente en la escuela. Además, el termómetro incorpora un segundo medidor que puede ser usado para medir la temperatura del suelo. Ésto permite a los estudiantes establecer una relación entre la temperatura del aire y la del suelo en el sitio determinado. Si se agrega una segunda unidad, se puede tomar temperaturas del suelo a dos diferentes profundidades.

Ésta experiencia nos muestra el gran poder de la Ciencia Ciudadana y la colección de datos masivos. Es destacable que un grupo de la Universidad de Oklahoma descubrió éste sutil problema que solo ocurría después del uso prolongado de los termómetros en U. También nos muestra la fuerte relación entre GLOBE, maestros, estudiante y científicos. Una relación que está abierta también a otros ciudadanos científicos que deseen colaborar introduciendo datos en el Programa de GLOBE.