Чем измеряется скорость ветра прибор для измерения. Скорость ветра и как ее измерить. Как вести себя после стихийных бедствий
Основной величиной, характеризующей силу ветра, является его скорость. Величина скорости ветра определяется расстоянием в метрах, проходимым им в течение 1 сек. Например, если за 20 сек. ветер прошел расстояние 160 м, то его скорость v за данный промежуток времени была равна:
Скорость ветра отличается большим непостоянством: она изменяется не только за продолжительное время, но и за короткие промежутки времени (в течение часа, минуты и даже секунды) на большую величину. На фиг. 1 дана кривая, показывающая изменение скорости ветра в течение 6 мин. Из этой кривой можно заключить, что ветер движется с пульсирующей скоростью.
Фиг. 1. Характеристика скорости ветра.
Скорости ветра, наблюдаемые за короткие промежутки времени от нескольких секунд до 5 мин, называют мгновенными или действительными. Скорости же ветра, полученные как средние арифметические из мгновенных скоростей, называют средними скоростями ветра. Если сложить замеренные скорости ветра в течение суток и разделить на число замеров, то получится среднесуточная скорость ветра. Если же сложить среднесуточные скорости ветра за весь месяц и разделить эту сумму на число дней месяца, то получим среднемесячную скорость ветра. Сложив среднемесячные скорости и разделив сумму на двенадцать месяцев, получим среднегодовую скорость ветра. Интересный студенческий проект. Известные люди России. Очень большая база фамилий и все бесплатно.
Скорости ветра замеряют с помощью приборов, называемых анемометрами. Простейший анемометр, позволяющий определять мгновенные скорости ветра и называемый простейшим флюгером-анемометром, показан на фиг. 2.
Фиг. 2. Простейший флюгер-анемометр.
Он состоит из металлической доски, качающейся около горизонтальной оси а, закрепленной на вертикальной стойке б. Сбоку доски на той же оси а закреплен сектор в, с восемью штифтами. На стойке б ниже сектора закреплен флюгер г, который все время устанавливает доску плоскостью к ветру. При действии последнего доска отклоняется и проходит мимо штифтов, каждый из которых указывает при этом на определенную скорость ветра. Стойка б с флюгером г поворачивается ео втулке д, в которой закреплены в горизонтальной плоскости 4 длинных стержня, указывающих главные страны света: север, юг, восток и запад, и между ними 4 коротких, указывающих на северо-восток, северо-запад, юго-восток и юго-запад. Таким образом, с помощью флюгера-анемометра можно определять одновременно и скорость и направление ветра.
Значения скоростей ветра, соответствующих каждому штифту сектора в, приведены в табл. 1.
Средние скорости ветра за короткие и продолжительные промежутки времени удобно определять анемометром завода «Метрприбор» (фиг. 3). Он состоит из крестовины с полушариями, надетой на ось, которая находится в зацеплении с зубчатой передачей, помещенной в коробке с циферблатом.
Фиг. 3. Анемометр завода „Метрприбор".
Оси шестерен выведены на циферблат и на своих концах имеют стрелки, показывающие на шкале путь, пройденный ветром за данный промежуток времени. Разделив число, показываемое стрелками на циферблате, на число секунд, в течение которых вращался анемометр, получим скорость ветра в секунду за наблюдаемый период. Например, перед началом наблюдения стрелки на циферблате показывали 7170 м, a no истечении 2 мин., равных 120 сек., стрелки показали 7650 м. Следовательно, средняя скорость ветра за промежуток вре мени в 2 мин. была равна:
Если нет указанных выше приборов, то скорость ветра можно определить приблизительно по внешним признакам, наблюдаемым в природе (см. табл. 2).
1. Возникновение ветра. Воздух прозрачен и бесцветен, но все мы знаем, что он существует, так как чувствуем его движение. Воздух всегда находится в движении. Его перемещение в горизонтальном направлении и называется ветром .
Причиной возникновения ветра является разница в атмосферном давлении над участками земной поверхности. Стоит давлению на каком-либо участке увеличиться или уменьшиться, как воздух устремляется от места большего давления в сторону меньшего. Существуют различные причины, из-за которых нарушается равновесие атмосферного давления. Главная - неодинаковое нагревание земной поверхности и различие температур на разных участках.
Рассмотрим это явление на примере ветра бриза, который образуется на берегу моря или крупного озера. На протяжении суток бриз дважды меняет свое направление. Происходит это из-за разницы температуры и атмосферного давления над сушей и водной поверхностью днем и ночью. Суша, в отличие от моря, быстро нагревается днем и быстро остывает ночью. Днем на сушей пониженное давление, а над водной поверхностью повышенное, ночью – наоборот. Поэтому дневной бриз дует с моря (озера) на более теплую сушу, ночной - с более охлажденной суши на море (рис. 20). (Объясните образование ночного бриза.) Эти ветры охватывают сравнительно узкую полосу побережья.
2. Направление и скорость ветра. Сила ветра. Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра определяется стороной горизонта, откуда он дует (рис. 21). (Как называется ветер, дующий на юг? на запад?) Скорость ветра зависит от атмосферного давления: чем больше разность давления, тем сильнее ветер. На этот показатель ветра влияет трение и плотность воздуха. На вершинах гор ветер усиливается. Любое препятствие (горные системы и горные хребты, здания, лесные полосы и др.) влияют на скорость и направления ветра. Обтекая препятствие, ветер перед ним ослабевает, но с боковых сторон усиливается. Значительно возрастает скорость ветра, например, между двумя близко расположенными горными хребтами. (Почему на открытой местности ветер сильнее, чем в лесу?)
Скорость ветра обычно измеряется в метрах в секунду (м/с). Силу ветра можно оценить по его воздействию на наземные предметы и море в баллах шкалы Бофорта (от 0 до 12 баллов) (табл. 1).
Т а б л и ц а 1
Шкала Бофорта для определения силы ветра
|
Метры в секунду |
Характеристика ветра |
Действие ветра |
||
|
Полное отсутствие ветра. Дым из труб поднимается отвесно |
||||
|
Дым из труб поднимается не совсем отвесно |
||||
|
Движение воздуха ощущается лицом. Шелестят листья |
||||
|
Колеблются листья и мелкие ветви. Развеваются легкие флаги |
||||
|
Умеренный |
Колеблются тонкие ветки деревьев. Ветер подни-мает пыль и клочки бумаги |
|||
|
Колеблются ветки и тонкие стволы деревьев. На воде появляются волны |
||||
|
Колеблются большие ветки. Гудят телефонные провода |
||||
|
Качаются небольшие деревья. На море поднимаются пенящиеся волны |
||||
|
Ломаются ветки деревьев. Трудно идти против ветра |
||||
|
Небольшие разрушения. Срываются домовые трубы и черепица |
||||
|
Значительные разрушения. Деревья вырываются с корнем |
||||
|
Жестокий |
Большие разрушения |
|||
|
более 32,7 |
Производит опустошительные действия |
|||
Вы уже знаете, что скорость и направление ветра устанавливают по флюгеру (рис. 22). Флюгер состоит из флюгарки, указателя сторон горизонта, металлической пластинки и дуги со штифтами. Флюгарка свободно вращается на вертикальной оси и устанавливается по ветру. По ней и указателю сторон горизонта определяется направление ветра. Скорость ветра устанавливается по отклонению металлической пластинки от вертикального положения до одного из штифтов дуги. Флюгер на метеорологических станциях устанавливается на высоте 10-12 м над земной поверхностью.
Для более точного измерения скорости ветра используют специальный прибор - анемометр (рис. 23).
Обычная скорость ветра у земной поверхности составляет 4-8 м/с, и она редко превышает 11 м/с (рис.24). Однако бывают ветры разрушительной силы - это штормы (скорость ветра более 18 м/с) и ураганы (более 29 м/с). Скорость ветра в тропических ураганах достигает 65 м/с, а при отдельных порывах - даже до 100 м/с. Очень слабый ветер (со скоростью не более 0,5 м/с) или безветрие называется штилем. (При каких условиях наблюдается штиль?)
Скорость ветра, как и направление, постоянно меняется, как во времени, так и в пространстве. Характер движения воздуха можно увидеть, наблюдая за падением снежинок при ветре. Снежинки совершают беспорядочные движения: то взлетают вверх, то опускаются, то описывают сложные петли.
Наглядное представление о повторяемости ветров за определенное время (месяц, сезон, год) дает роза ветров (рис. 25). Строят ее следующим образом: проводят восемь главных направлений горизонта и на каждом по принятому масштабу откладывают повторяемость соответствующего ветра. Для этого берутся средние многолетние данные. Концы полученных отрезков соединяются. В центре (кружке) указывается повторяемость штилей.
? Проверь себя
|
Что такое ветер и как он возникает? От чего зависит скорость ветра? Установите соответствие между скоростью ветра и его характеристикой: 1) 0,6-1,7 м/с а) ураган 2) более 29,0 м/с б) тихий ветер 3) 9,9-12,4 м/с в) сильный ветер г) слабый ветер Определите, откуда и куда будет дуть ветер: 775 мм 761 мм 753 мм 760 мм 748 мм 758 мм *Как Вы думаете, откуда появилось пожелание «Попутного ветра!»? *По рисунку «Роза ветров для Минска» определите преобладающие ветры для нашей столицы. Подумайте, в какой части города или ее окрестностях лучше всего строить промышленные предприятия для сохранения чистоты воздуха в городе. Обоснуйте ответ. Практические задание Постройте розу ветров по следующим данным января (указывается повторяемость ветров в %): С-7, С-В-6, В-11, Ю-В-10, Ю-13, Ю-З-20, З-18, С-З-9, Штиль-6. |
Это интересно
Сильные ветры вызывают большое разрушение на суше и волнение на море. В мощных атмосферных вихрях (смерчах) скорость ветра достигает 100 м/с. Они поднимают и перемещают автомобили, здания, мосты. Особенно разрушительные смерчи (торнадо) наблюдаются в США (рис.26). Ежегодно отмечается от 450 до 1500 торнадо с числом жертв в среднем около 100 человек.
Направление и скорость ветра - одно из лучших показателей изменений погоды. Различают 16 направлений ветра (румбов), обозначенных по сторонам света. Названия этих шестнадцати румбов, или направлений, откуда дует ветер, даны в следующей таблице:
| Обозначение | Полное название ветра | ||
| международное | русское | международное | русское |
| N | С | Норд |
Северный |
| NNE | ССВ | Норд-норд-ост | Северо-северо-восточный |
| NE | СВ | Норд-ост | Северо-восточный |
| ENE | ВСВ | Ост-норд-ост | Восточно-северо-восточный |
| E | В | Ост | Восточный |
| ESE | ВЮВ | Ост-зюйд-ост | Восточно-юго-восточный |
| SE | ЮВ | Зюйд-ост | Юго-восточный |
| SSE | ЮЮВ | Зюйд-зюйд-ост | Юго-юго-восточный |
| S | Ю | Зюйд | Южный |
| SSW | ЮЮЗ | Зюйд-зюйд-вест | Юго-юго-западный |
| SW | ЮЗ | Зюйд-вест | Юго-западный |
| WSW | ЗЮЗ | Вест-зюйд-вест | Западно-юго-западный |
| W | З | Вест | Западный |
| WNW | ЗСЗ | Вест-норд-вест | Западно-северо-западный |
| NW | СЗ | Норд-вест | Северо-западный |
| NNW | ССЗ | Норд-норд-вест | Северо-северо-западный |
Ветер называют по той части горизнота, откуда он дует. Моряки говорят, что ветер "дует в компас". Это выражение облегчит запоминание приведённой выше таблицы.
Помимо этих названий, есть ещё и местные. Так, например, на побережье Белого моря и в районе Мурманска местные рыбаки называют северо-восточный ветер "полуночником", южный - "летником", юго-восточный - "обеденником", юго-западный - "шеловником", северо-западный - "побережником". Есть свои названия ветров также на Чёрном, Каспийском морях и на Волге. Большое значение для определения погоды имеют местные ветры, которые необходимо знать и учитывать.
Чтобы определить направление ветра, надо смочить указательный палец и поднять его вертикально вверх. На стороне его, обращённой к ветру, почувствуется холод.
Направление ветра можно определить и по вымпелу, дыму и компасу. Став лицом к ветру и держа перед собой компас, нулевое деление которого подведено под северный конец стрелки, кладут на его центр спичку или тонкую прямую палочку, направив её в ту сторону, в которую стоит лицом наблюдатель, то есть навстречу ветру.
Прижав в таком положении спичку или палочку к стеклу компаса, надо посмотреть, над каким делением шкалы она приходится. Это и будет та часть горизонта, откуда дует ветер.
Указанием направления ветра служит приземление птиц. Они приземляются всегда против ветра.
Скорость ветра измеряется расстоянием (в метрах или километрах), на которое перемещается масса воздуха в 1 сек. (час.), а также в баллах по двенадцатибалльной системе Бофорта. Скорость ветра непрерывно меняется, и поэтому чаще принимают во внимание среднее её значение за 10 мин. Скорость ветра определяется специальными приборами, но её можно достаточно точно определить и на глаз, пользуясь приведённой ниже таблицей.
Определение скорости ветра (по К.В.Покровскому):
|
Сила ветра |
Названия ветров различной силы |
Признаки для оценки | Скорость ветра (в м/сек.) |
Скорость ветра (в км/час) |
| 0 | штиль | Листья на деревьях не колеблются, дым от труб поднимается вертикально, огонь от спички не отклоняется | 0 | 0 |
| 1 | тихий | Дым несколько отклоняется, но ветер не ощущается лицом | 1 | 3,6 |
| 2 | лёгкий | Ветер чувствуется лицом, листья на деревьях колышутся | 2 - 3 | 5 - 12 |
| 3 | слабый | Ветер качает мелкие ветки и колеблет флаг | 4 - 5 | 13 - 19 |
| 4 | умеренный | Качаются ветки средней величины, поднимается пыль | 6 - 8 | 20 - 30 |
| 5 | свежий | Качаются тонкие стволы деревьев и толстые ветки, образуется рябь на воде | 9 - 10 | 31 - 37 |
| 6 | сильный | Качаются толстые стволы деревьев | 11 - 13 | 38 - 48 |
| 7 | крепкий | Качаются большие деревья, против ветра трудно идти | 14 - 17 | 49 - 63 |
| 8 | очень крепкий | Ветер ломает толстые стволы | 18 - 20 | 64 - 73 |
| 9 | шторм | Ветер сносит лёгкие постройки, валит заборы | 21 - 26 | 74 - 94 |
| 10 | сильный шторм | Деревья вырвываются с корнем, сносятся более прочные постройки | 27 - 31 | 95 - 112 |
| 11 | жёсткий шторм | Ветер производит большие разрушения, валит телеграфные столбы, вагоны и т.д. | 32 - 36 | 115 - 130 |
| 12 | ураган | Ураган разрушает дома, опрокидывает каменные стены | Более 36 | Более 120 |
Сила волнения моря (озера) определяется по следующей таблице (по А.Г.Комовскому):
| Баллы | Признаки |
| 0 | Совершенно гладкая поверхность |
| 1 | Появляется рябь, не оставляющая следов пены |
| 2 | Крупная рябь. Образуются короткие волны. гребни которых начинают разбиваться. Оставляемая пена прозрачна. |
| 3 | Волны становятся длиннее. На поверхности моря появляется белая пена (барашки). Волны производят как бы шелест. |
| 4 | Волны заметно удлинняются. Гребни волн разбиваются с шумом. Появляются многочисленные барашки. |
| 5 | Начинается образование водяных гор. Поверхность моря вся покрыта барашками. |
| 6 | Появляется зыбь. Шум разбивающихся гребней слышен на некотором расстоянии. Появляются полосы из пены в направлении ветра. |
| 7 | Высота и длинна волны заметно увеличиваются. Разбивание гребней напоминает перекаты грома. Белая пена образует плотные полосы в направлении ветра. |
| 8 | Волны образуют высокие горы с длинными и сильно опрокидывающимися гребнями. Гребни перекатываются с грохотом и толчками. Море становится совершенно белым. |
| 9 | Горы волн становятся настолько высокими, что видимые суда на некоторое время совершенно теряются из виду. Перекаты гребней производят оглушительный шум. Ветер начинает срывать гребни волн, и в воздухе появляется водян |
Скорость перемещения воздушных потоков успешнее всего можно измерить, используя ветромер (анемометр ). Широкое распространение получил чашечный анемометр — измерительный прибор, на вертикальной оси которого крестообразно укреплены чашки — полушария, которые вращаются от любого, даже легкого, ветерка, и чем он сильнее, тем быстрее происходит вращение. От оси прибора идет передача к счетчику оборотов.
Наиболее известным ветромером является чашечный анемометр.
Чем больше скорость ветра, тем быстрее он вращает чашки.
Рядом с ветромерами обычно устанавливают флюгер, указывающий направление ветра. На аэродромах и возле мостов, где ветер может представлять опасность для автомобилей, устанавливаются ветроуказатели — большие конусообразные мешки из полосатой ткани, открытые с обеих сторон.
На аэродромах и возле мостов направление и силу ветра издали показывают
ветроуказатели - открытые с обоих концов большие полотняные полосатые конусы.
Прежде чем люди научились измерять скорость ветра в м/сек или км/ч, они пользовались для этой цели шкалой Бофорта - английского адмирала, который составил таблицу, описавшую и охарактеризовавшую разные ветры, сведенные в систему баллов от 0 (полный штиль) до 12 баллов (самый сильный ураганный ветер, доходящий до скорости 117 км/ч). Однако при смерчах и тропических циклонах скорость его бывает еще больше.
Флюгер
Для опыта нужны:
Длинный гвоздь
- деревянный шест
- деревянные бусинки
- фанера
- молоток
- линейка
- сапожный нож
- клей для дерева
- компас
1. Вырежи из фанеры детали, изображенные на чертеже внизу. Ширина прорезей должна быть равна толщине фанеры.
2. Собери флюгер, как показано на рисунке. Детали скрепи между собой клеем.
3. Уравновесь флюгер на шляпке гвоздя, чтобы найти его центр. Вбей в этом месте гвоздь, нанизав на него по бусине по обе стороны от флюгера, как показано на рисунке. Флюгер нужно укрепить на шесте так, чтобы он мог свободно вращаться.
4. С помощью флюгера определи направление ветра. Его нос указывает направление, откуда дует ветер. Ветер с юга называется южным ветром.
Анемометр
Для опыта нужны:
Чайная ложка
- отвертка
- проволока
- большой винт
- лист фанеры размером примерно 20x25 см
- несмываемый фломастер
- линейка
- гвозди или шурупы
1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см от краев.
2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободно качаться на проволоке.
3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и укрепи анемометр на заборе или шесте.
Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее ветер.
Ветер
(горизонтальная составляющая движения воздуха относительно земной по-верхности) характеризуется направлением и скоростью.
Скорость ветра
измеряется в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), узлах или баллах Бофорта (сила ветра). Узел – морская мера скорости, 1 морская миля в час, приближенно 1 узел равен 0.5 м/с. Шкала Бофорта (Francis Beaufort, 1774-1875) была создана в 1805 году.
Направление ветра (откуда дует) указывается либо в румбах (по 16-румбовой шкале, например, северный ветер – С, северо-восточный – СВ, и др.), либо в углах (относительно меридиана, север – 360° или 0°, восток – 90°, юг – 180°, запад – 270°), рис. 1.
| Название ветра | Скорость, м/с | Скорость, км/ч | Узлы | Сила ветра, баллы | Действие ветра | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Штиль | 0 | 0 | 0 | 0 | Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны. Зеркально гладкое море | |
| Тихий | 1 | 4 | 1-2 | 1 | Дым отклоняется от вертикального направления, на море лёгкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн до 0,1 м | |
| Легкий | 2-3 | 7-10 | 3-6 | 2 | Ветер чувствуется лицом, листья шелестят, флюгер начинает двигаться, на море короткие волны максимальной высотой до 0,3 м | |
| Слабый | 4-5 | 14-18 | 7-10 | 3 | Листья и тонкие ветки деревьев колышутся, колышутся лёгкие флаги, лёгкое волнение на воде, изредка образуются маленькие "барашки". Средняя высота волн 0,6 м | |
| Умеренный | 6-7 | 22-25 | 11-14 | 4 | Ветер поднимает пыль, бумажки; качаются тонкие ветви деревьев, белые "барашки" на море видны во многих местах. Максимальная высота волн до 1,5 м | |
| Свежий | 8-9 | 29-32 | 15-18 | 5 | Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой, на воде видны белые "барашки". Максимальная высота волн 2,5 м, средняя - 2 м | |
| Сильный | 10-12 | 36-43 | 19-24 | 6 | Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телефонные провода, зонтики используются с трудом; белые пенистые гребни занимают значительные площади, образуется водяная пыль. Максимальная высота волн - до 4 м, средняя - 3 м | |
| Крепкий | 13-15 | 47-54 | 25-30 | 7 | Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра, гребни волн срываются ветром. Максимальная высота волн до 5,5 м | |
| Очень крепкий | 16-18 | 58-61 | 31-36 | 8 | Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно. Сильное волнение на море. Максимальная высота волн до 7,5 м, средняя - 5,5 м | |
| Шторм | 19-21 | 68-76 | 37-42 | 9 | Гнутся большие деревья, ветер срывает черепицу с крыш, очень сильное волнение на море, высокие волны (максимальная высота - 10 м, средняя - 7 м) | |
| Сильный шторм | 22-25 | 79-90 | 43-49 | 10 | На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем, поверхность моря белая от пены, сильный грохот волн подобен ударам, очень высокие волны (максимальная высота - 12,5 м, средняя - 9 м) | |
| Жестокий шторм | 26-29 | 94-104 | 50-56 | 11 | Наблюдается очень редко. Сопровождается разрушениями на больших пространствах. На море исключительно высокие волны (максимальная высота - до 16 м, средняя - 11,5 м), суда небольших размеров временами скрываются из виду | |
| Ураган | Более 29 | Более 104 | Более 56 | 12 | Серьёзные разрушения капитальных строений |
Предыдущая статья: Что делать, когда плохо на душе и хочется плакать Следующая статья: Служебный роман закончился: Как работать с бывшим парнем?