Ветер. Измерение скорости и направления ветра. Анемометр — прибор, предназначенный для измерения скорости ветра
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 |
- флюгер с легкой доской,
- флюгер с тяжелой доской (для измерения скорости сильных ветров),
- анемометр чашечный (для измерения скорости ветра на высоте 2 метра от уровня земли),
- дистанционный прибор-Анеморумбометр (для измерения скорости и направления ветра).
Бес прибора измерить не выйдет. Вам по любому нужен анемометр чашечный или U-образный манометр. В первом случае регистрируется скорость вращения лопастного колеса, во втором случае регистрируется перепад давления на манометре. Есть другие способы, но они весьма сложнее.
Скорость ветра учеными-метеорологами измеряется с помощью специальных приборов анемометров, но для обычного человека такой способ не доступен. Поэтому чаще всего скорость ветра определяется просто на глазок, по внешним проявлениям силы ветра. Например по дыму из трубы или качанию веток деревьев. Неплохой способ определить скорость ветра с помощью обычной бумажки которую пускают по ветру, обычно с небольшого возвышения и отмеряют расстояние которое бумажка пролетит за определенное время. Далее находится средняя скорость ветра по формуле V=S/t. Конечно этот способ весьма приблизительный, но дает некое представление о силе ветра.
Лучшим и наиболее точным способом будет измерение с помощтю анемометр.Этот прибор покрыт четырьмя чашечками по сторонам света.Они вращаются даже от маленького дуновения ветра.Чтобы увидеть направление ветра используют флюгер.Это по сути обычная конусообразная ткань
Самый первый прибор, который люди придумали для измерения скорости ветра, назывался анемометр. Он был изобретн в 1667 году в Англии. Изобретатель Роберт Хук. После этого появилось много видов анемометров. Но чаще всего использовался с несколькими алюминиевыми чашечками на оси. Чашечки могли свободно вращаться от ветра. Подсчитав обороты чашечек, определяли скорость ветра.
Люди научились летать, и тогда появилась потребность измерять скорость ветра на высоте. Для этого использовали воздушные шарики. За ними наблюдали с помощью теодолитов, специальных оптических приборов. Этот способ был плох тем, что набежавшие тучи могли закрыть шары. В 1941 году был изобретн радар. Он мог следить за шаром даже через тучу.
В самолетах скорость измеряют с помощью трубки Пито-Прандтля. Метод основан на измерении динамического напора воздуха.
Самый известный и простой способ измерения скорости ветра, это анемометр, который можно и самому смастерить, прикрепив четыре чашечки из металла к доске, которые вращаются при любом ветре, обычно они установлены на высоте не меньше чем 1 метр от земли.
Чтобы измерить скорость ветра, нужно иметь в своем распоряжении прибор, который называется анемометр (они бывают разной конструкции: мельничный, чашечный) или флюгер Вильда.
У нас на местной метеостанции пользуются флюгером Вильда, в одной из программ по ТВ показывали и рассказывали. По отклонению вертикально висящей металлической доски (флюгер Вильда) или по скорости вращения вертушек (анемометр) можно и определить скорость ветра.
Также можно измерить скорость ветра Трубкой Пито или термоанемометром.
На метеостанциях с определенной точки отпускают в свободный полет воздушный шар и засекают время. Потом измеряют расстояние на которое улетел шар и сообщают нам скорость ветра в метрах на минуту. Более точно измеряют с помощью анемометра.
Да без прибора никак нельзя вычеслить точное измерение скорости ветра, обычно используют анемометр в нем стоит колесик который крутится при попадании туда потоков воздуха. А так примерно посмотреть сильный ветер или слабый можно с помощью обычного флюгера.
Самый простой прибор используют грамотные агрономы. Клочок бумажки, обычно газеты, (отрывается по подушке большого пальца руки) площадью примерно 1 кв. см просто отпускается по ветру с высоты 1 м (примерно, чуть ниже пояса, но зависит от роста конкретного индивида). От места отпуска бумажки в полет до места, где бумажка коснулась земли измеряется расстояние (опытный агроном легко делает это шагами) и число полученных метров равно скорости ветра выраженной в м/с. Таким образом, в поле не нужны никакие дополнительные приборы, а уж тем более метеостанции. Кто желает, легко может попрактиковаться и проверить.
Скорость ветра можно измерить с помощью вот таких приборов:
Видео от «Pro Shop»: Анемометр — прибор для измерения скорости ветра
К сожалению, достаточно часто на кайт спотах можно наблюдать такую картину: новичок запускает кайт в небо и не может справиться с тягой, даже в краю ветрового окна, где она минимальна. А подняв купол над головой в зенит такого горе-кайтера начинает не контролируемо выдергивать в небо. На кайтерской фене такое понятие даже имеет свой собственный термин — «чайный пакетик». Всё это может очень плохо закончиться для новичка.
Чтобы не попадать в подобную ситуацию, необходимо четко следовать рекомендациям производителя по поводу соответствия площади Вашего купола силе ветра, в котором его можно использовать.
А чтобы определить силу (скорость) ветра, кайтеры используют специальные измерительные приборы — анемометры, или проще говоря по кайтфене — машинка, приборчик, ананимитр:)
Обзор анемометров JDC Electronic
Лидером рынка в производстве анемометров является швейцарская фирма JDC Electronic, которая занимается разработкой измерителей ветра уже более четверти века. За это время её продукция по праву завоевала огромную популярность у людей для которых вопрос ”А сколько ДУЕТ? “ имеет важное значение.
Среди огромного разнообразия моделей JDC для нас интересны индивидуального типа. В линейке JDC они представлены двумя основными группами по виду механизма, определяющего силу ветра – крыльчатые и чашечные.
Крыльчатку (маленький пропеллер диаметром 12-17 мм, установленный вертикально) нужно распологать по потоку для точного определения силы ветра, а чашка (пропеллер диаметром 54 мм, установленный горизонтально) этого не требует.
Крыльчатые анемометры JDC
Из крыльчатых анемометров последних лет настоящий хит – . Направляем прибор по ветру и получаем на экране главные цифирки, которые нам нужны: скорость и максимальный порыв. Как и все модели Xplorer`ов, этот анемометр очень небольшой и легкий – всего 50 грамм. К приборчику прикреплен шнурок, его удобно повесить на шею и пользоваться при необходимости. Есть подсветка дисплея. Серия анемометров Xplorer не боится брызг и полного купания в воде.
Перемещение воздуха над поверхностью Земли в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого.
Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением .
Скорость и сила ветра
Скорость ветра измеряется в метрах в секунду или в баллах (один балл приблизительно равен 2 м/с). Скорость зависит от барического градиента: чем больше барический градиент, тем выше скорость ветра.
От скорости зависит сила ветра (табл. 1). Чем больше разность между соседними участками земной поверхности, тем сильнее ветер.
Таблица 1. Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)|
Баллы Бофорта |
Словесное определение силы ветра |
Скорость ветра, м/с |
Действие ветра |
|
|
Штиль. Дым поднимается вертикально |
Зеркально гладкое море |
|||
|
Направление ветра заметно но относу дыма, но не по флюгеру |
Рябь, пены на гребнях нет |
|||
|
Движение ветра ощущается на лице, шелестят листья, приводится в движение флюгер |
Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными |
|||
|
Листья и тонкие ветви деревьев все время колышутся, ветер развевает верхние флаги |
Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки |
|||
|
Умеренный |
Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев |
Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах |
||
|
Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями |
Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги) |
|||
|
Качаются толстые ветви деревьев, гудят телеграфные провода |
Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные плошали (вероятны брызги) |
|||
|
Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно |
Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру |
|||
|
Очень крепкий |
Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно |
Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра |
||
|
Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу |
Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость |
|
Сильный шторм |
Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко |
Очень высокие волны с длиннымизагибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая |
||
|
Жестокий шторм |
Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко |
Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая |
||
|
32,7 и более |
Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость |
Шкала Бофорта — условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 г. и сначала применялась только им самим. В 1874 г. Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в Международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.
Направление ветра
Направление ветра определяется по той стороне горизонта, с которой он дует, например, ветер, дующий с юга, — южный. Направление ветра зависит от распределения давления и от отклоняющего действия вращения Земли.
На климатической карте господствующие ветры показаны стрелками (рис. 1). Ветры, наблюдаемые у земной поверхности, очень разнообразны.
Вы уже знаете, что поверхность суши и воды нагревается по-разному. В летний день поверхность суши нагревается сильнее. От нагревания воздух над сушей расширяется и становится легче. Над водоемом в это время воздух холоднее и, следовательно, тяжелее. Если водоем сравнительно большой, в тихий жаркий летний день на берегу можно почувствовать легкий ветерок, дующий с воды, над которой выше, чем над сушей. Такой легкий ветерок называют дневным бризом (от франц. brise — легкий ветер) (рис. 2, а). Ночной бриз (рис. 2, б), наоборот, дует с суши, так как вода охлаждается гораздо медленнее и воздух над ней теплее. Бризы могут возникать и на опушке леса. Схема бризов представлена на рис. 3.
Рис. 1. Схема распределения господствующих ветров на земном шаре
Местные ветры могут возникать не только на побережье, но и в горах.
Фён — теплый и сухой ветер, дующий с гор в долину.
Бора — порывистый, холодный и сильный ветер, появляющийся, когда холодный воздух переваливает через невысокие хребты к теплому морю.
Муссон
Если бриз меняет направление два раза в сутки — днем и ночью, то сезонные ветры - муссоны — меняют свое направление два раза в год (рис. 4). Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью надает. В это время более прохладный воздух начинает перемещаться на сушу. Зимой — все наоборот, поэтому муссон дует с суши на море. Со сменой зимнего муссона на летний происходит смена сухой малооблачной погоды на дождливую.
Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов, поэтому такие ветры часто приносят на материки обильные осадки.
Неодинаковый характер циркуляции атмосферы в разных районах земного шара определяет различия в причинах и характере муссонов. В результате различают внетропические и тропические муссоны.
Рис. 2. Бриз: а — дневной; б — ночной
Рис. 3. Схема бризов: а — днем; б — ночью
Рис. 4. Муссоны: а — летом; б — зимой
Внетропические муссоны — муссоны умеренных и полярных широт. Они образуются в результате сезонных колебаний давления над морем и сушей. Наиболее типичная зона их распространения — Дальний Восток, Северо-Восточный Китай, Корея, в меньшей степени — Япония и северо-восточное побережье Евразии.
Тропические муссоны — муссоны тропических широт. Они обусловлены сезонными различиями в нагревании и охлаждении Северного и Южного полушарий. В результате зоны давления смещаются по сезонам относительно экватора в то полушарие, в котором в данное время лето. Тропические муссоны наиболее типичны и устойчивы в северной части бассейна Индийского океана. Этому в немалой мере способствует сезонная смена режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южноазиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона.
Образование тропических муссонов в других районах земного шара происходит менее характерно, когда более четко выражается один из них — зимний или летний муссон. Такие муссоны отмечаются в Тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки.
Постоянные ветры Земли - пассаты и западные ветры — зависят от положения поясов атмосферного давления. Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а близ 30° с. ш. и ю. ш. — высокое, у поверхности Земли в течение всего года ветры дуют от тридцатых широт к экватору. Это пассаты. Под влиянием вращения Земли вокруг оси пассаты отклоняются в Северном полушарии к западу и дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южном они направлены с юго-востока на северо-запад.
От поясов высокого давления (25-30° с. ш. и ю. ш.) ветры дуют не только к экватору, но и в сторону полюсов, так как у 65° с. ш. и ю. ш. преобладает низкое давление. Однако вследствие вращения Земли они постепенно отклоняются к востоку и создают воздушные потоки, перемещающиеся с запада на восток. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры.
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.