Скорост на вятъра в скалата на Бофорт и метри в секунда

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Вятърът е движението на въздуха в хоризонтална посока по земната повърхност. В каква посока духа зависи от разпределението на зоните на налягане в атмосферата на планетата. Статията се занимава с въпроси, свързани със скоростта и посоката на вятъра.

Флюгер или анемона

Може би рядко явление в природата ще бъде абсолютно спокойно време, защото винаги можете да усетите, че духа лек бриз. От древни времена човечеството се интересува от посоката на движение на въздуха, така че е изобретена така наречената ветропоказател или анемона. Устройството представлява стрелка, свободно въртяща се по вертикална ос под въздействието на силата на вятъра. Тя му сочи посоката. Ако определите точката на хоризонта, откъдето духа вятърът, тогава линията, начертана между тази точка и наблюдателя, ще покаже посоката на движение на въздуха.

За да може един наблюдател да предава информация за вятъра на други хора, се използват понятия като север, юг, изток, запад и различните им комбинации. Тъй като съвкупността от всички посоки образува кръг, словесната формулировкасъщо се дублира със съответната стойност в градуси. Например северният вятър означава 0o (синята стрелка на компаса сочи на север).

Концепция за роза на ветровете

Говорейки за посоката и скоростта на движение на въздушните маси, трябва да се каже няколко думи за розата на ветровете. Това е кръг с линии, показващи как тече въздухът. Първото споменаване на този символ е открито в книгите на латинския философ Плиний Стари.

Целият кръг, отразяващ възможните хоризонтални посоки на движението на въздуха напред, е разделен на 32 части върху розата на ветровете. Основните са север (0^o или 360^o), юг (180^o), изток (90^o) и Запад (270^o). Получените четири части на кръга се разделят допълнително, образувайки северозапад (315^o), североизток (45^o), югозапад (225o^{) и югоизток (135}o^{). Получените 8 части от кръга отново се разделят наполовина всяка, което образува допълнителни линии върху розата на ветровете. Тъй като в края има 32 реда, ъгловото разстояние между тях е 11,25}o ⁽³⁶⁰o^/32).

Забележете, че отличителната черта на розата на вятъра е изображението на лилис, разположен над северния знак (N).

Откъде духа вятърът?

Хоризонталните движения на големи въздушни маси винаги се извършват от зони с високо налягане към зони с по-ниска плътност на въздуха. В същото време можете да отговорите на въпроса каква е скоростта на вятъра, като изучаватеместоположението на географска карта на изобарите, тоест широки линии, в рамките на които атмосферното налягане е постоянно. Скоростта и посоката на движение на въздушните маси се определят от два основни фактора:

• Вятърът винаги духа от области, където има антициклон, до области, покрити от циклон. Можете да разберете това, ако си спомните, че в първия случай говорим за зони на високо налягане, а във втория случай - ниско.
• Скоростта на вятъра е право пропорционална на разстоянието, което разделя две съседни изобари. Всъщност, колкото по-голямо е това разстояние, толкова по-слаб ще се усеща спада на налягането (в математиката казват градиент), което означава, че движението на въздуха напред ще бъде по-бавно, отколкото в случай на малки разстояния между изобарите и големи градиенти на налягането.

Фактори, влияещи върху скоростта на вятъра

Един от тях и най-важният вече беше озвучен по-горе - това е градиентът на налягането между съседните въздушни маси.

Освен това, средната скорост на вятъра зависи от топографията на повърхността, над която духа. Всякакви неравности в тази повърхност значително затрудняват движението на въздушните маси напред. Например всеки, който е бил поне веднъж в планината, е трябвало да забележи, че ветровете са слаби в подножието. Колкото по-високо се изкачвате по склона на планината, толкова по-силен се усеща вятърът.

По същата причина ветровете духат по-силно над морската повърхност, отколкото над сушата. Често е ерозиран от дерета, покрит с гори, хълмове и планински вериги. Всички тези нехомогенности, които не са отгореморета и океани, забавете всякакви пориви на вятъра.

Високо над земната повърхност (от порядъка на няколко километра) няма препятствия за хоризонталното движение на въздуха, така че скоростта на вятъра в горната тропосфера е висока.

Друг фактор, който е важно да се вземе предвид, когато говорим за скоростта на движение на въздушните маси, е силата на Кориолис. Той се генерира поради въртенето на нашата планета и тъй като атмосферата има инерционни свойства, всяко движение на въздуха в нея се отклонява. Поради факта, че Земята се върти от запад на изток около собствената си ос, действието на силата на Кориолис води до отклонение на вятъра надясно в северното полукълбо и наляво в южното.

Любопитно е, че този ефект на силата на Кориолис, който е незначителен в ниските географски ширини (тропиците), оказва силно влияние върху климата на тези зони. Факт е, че забавянето на скоростта на вятъра в тропиците и на екватора се компенсира от увеличените възходящи течения. Последните от своя страна водят до интензивно образуване на купести облаци, които са източници на силни тропически дъждове.

Инструмент за измерване на скоростта на вятъра

Това е анемометър, който се състои от три чаши, разположени под ъгъл от 120o една спрямо друга и фиксирани върху вертикална ос. Принципът на действие на анемометъра е доста прост. Когато духа вятър, чашите изпитват неговия натиск и започват да се въртят по оста. Колкото по-силно е налягането на въздуха, толкова по-бързо се въртят. След като измерискоростта на това въртене, можете точно да определите скоростта на вятъра в m/s (метри в секунда). Съвременните анемометри са оборудвани със специални електрически системи, които независимо изчисляват измерената стойност.

Устройството за скорост на вятъра, базирано на въртенето на чашките, не е единственото. Има още един прост инструмент, наречен тръба на Пито. Това устройство измерва динамичното и статичното налягане на вятъра, разликата между които може точно да изчисли скоростта му.

Скала на Бофорт

Информацията за скоростта на вятъра, изразена в метри в секунда или километри в час, за повечето хора - и особено за моряците - казва малко. Ето защо през 19 век английският адмирал Франсис Бофорт предлага да се използва някаква емпирична скала за оценка, която се състои от 12-точкова система.

Колкото по-висока е скалата на Бофорт, толкова по-силен духа вятърът. Например:

• Числото 0 съответства на абсолютно спокойствие. С него вятърът духа със скорост не по-голяма от 1 mph, тоест по-малко от 2 km/h (по-малко от 1 m/s).
• Средата на скалата (число 6) съответства на силен бриз, чиято скорост достига 40-50 km/h (11-14 m/s). Такъв вятър е способен да вдига големи вълни в морето.
• Beaufort Maximum (12) е ураган, който надвишава 120 km/h (повече от 30 m/s).

Основни ветрове на планетата Земя

Те обикновено се класифицират в атмосферата на нашата планета като един от четирите типа:

• Глобално. Оформят сев резултат на различната способност на континентите и океаните да се нагряват от слънчевите лъчи.
• Сезонно. Тези ветрове се променят със сезона на годината, което определя колко слънчева енергия получава дадена област от планетата.
• Местно. Те са свързани с особеностите на географското положение и топографията на въпросната област.
• Въртящо се. Това са най-силните движения на въздушните маси, които водят до образуването на урагани.

Защо е важно да изучаваме ветровете?

В допълнение към факта, че информацията за скоростта на вятъра е включена в прогнозата за времето, която всеки жител на планетата взема предвид в живота си, движението на въздуха играе голяма роля в редица природни процеси.

И така, той е носител на цветен прашец и участва в разпространението на техните семена. Освен това вятърът е един от основните източници на ерозия. Разрушителният му ефект е най-силно изразен в пустините, когато теренът се променя драстично през деня.

Не бива също да забравяме, че вятърът е енергията, която хората използват в икономически дейности. Според общите оценки вятърната енергия съставлява около 2% от цялата слънчева енергия, падаща на нашата планета.