Vēja ātrums Bofora skalā un metri sekundē

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Vējš ir gaisa kustība horizontālā virzienā gar zemes virsmu. Kādā virzienā tas pūš, ir atkarīgs no spiediena zonu sadalījuma planētas atmosfērā. Rakstā aplūkoti jautājumi, kas saistīti ar vēja ātrumu un virzienu.

Vējrādītājs vai anemone

Varbūt rets gadījums dabā būs absolūti mierīgs laiks, jo vienmēr var just, ka pūš viegls vējiņš. Kopš seniem laikiem cilvēce ir interesējusies par gaisa kustības virzienu, tāpēc tika izgudrots tā sauktais vējrādītājs jeb anemone. Ierīce ir bultiņa, kas vēja spēka ietekmē brīvi griežas pa vertikālo asi. Viņa norāda viņa virzienu. Ja nosakāt horizonta punktu, no kurienes pūš vējš, tad līnija, kas novilkta starp šo punktu un novērotāju, parādīs gaisa kustības virzienu.

Lai novērotājs varētu pārraidīt informāciju par vēju citiem cilvēkiem, tiek izmantoti tādi jēdzieni kā ziemeļi, dienvidi, austrumi, rietumi un to dažādās kombinācijas. Tā kā visu virzienu kopums veido apli, verbālais formulējumstiek dublēts arī ar atbilstošo vērtību grādos. Piemēram, ziemeļu vējš nozīmē 0o (zilā kompasa adata norāda uz ziemeļiem).

Vēja rozes koncepcija

Runājot par gaisa masu kustības virzienu un ātrumu, daži vārdi jāsaka par vēja rozi. Tas ir aplis ar līnijām, kas parāda gaisa plūsmu. Pirmo reizi šis simbols ir minēts latīņu filozofa Plīnija Vecākā grāmatās.

Viss aplis, kas atspoguļo iespējamos horizontālos gaisa kustības virzienus uz priekšu, ir sadalīts 32 daļās uz vēja rozes. Galvenie ir ziemeļi (0^o vai 360^o), dienvidi (180^o), austrumi (90^o) un Rietumi (270^o). Iegūtās četras apļa daļas tiek sadalītas tālāk, veidojot ziemeļrietumus (315^o), ziemeļaustrumus (45^o), dienvidrietumus (225). o^{) un dienvidaustrumos (135}o^{). Iegūtās 8 apļa daļas atkal tiek sadalītas uz pusēm, kas veido papildu līnijas uz vēja rozes. Tā kā beigās ir 32 līnijas, leņķiskais attālums starp tām ir 11,25}o ⁽³⁶⁰o^/32).

Ņemiet vērā, ka vēja rozes atšķirīgā iezīme ir fleur-de-lis attēls, kas atrodas virs ziemeļu zīmes (N).

No kurienes pūš vējš?

Lielu gaisa masu horizontālās kustības vienmēr tiek veiktas no augsta spiediena apgabaliem uz mazāka gaisa blīvuma zonām. Tajā pašā laikā uz jautājumu, kāds ir vēja ātrums, var atbildēt pētotizobāru atrašanās vieta ģeogrāfiskajā kartē, tas ir, platas līnijas, kurās gaisa spiediens ir nemainīgs. Gaisa masu kustības ātrumu un virzienu nosaka divi galvenie faktori:

• Vējš vienmēr pūš no apgabaliem, kur ir anticiklons, uz vietām, ko sedz ciklons. To var saprast, ja atceraties, ka pirmajā gadījumā mēs runājam par augsta spiediena zonām, bet otrajā gadījumā - zemu.
• Vēja ātrums ir tieši proporcionāls attālumam, kas atdala divus blakus esošus izobārus. Patiešām, jo lielāks ir šis attālums, jo vājāks būs jūtams spiediena kritums (matemātikā viņi saka gradientu), kas nozīmē, ka gaisa kustība uz priekšu būs lēnāka nekā maziem attālumiem starp izobāriem un lieliem spiediena gradientiem.

Vēja ātrumu ietekmējošie faktori

Viens no tiem un vissvarīgākais jau ir izskanējis iepriekš - tas ir spiediena gradients starp blakus esošajām gaisa masām.

Turklāt vidējais vēja ātrums ir atkarīgs no tās virsmas topogrāfijas, pa kuru tas pūš. Jebkuri nelīdzenumi šajā virsmā būtiski kavē gaisa masu kustību uz priekšu. Piemēram, ikvienam, kurš kaut reizi ir bijis kalnos, vajadzēja ievērot, ka pakājē ir vājš vējš. Jo augstāk jūs kāpjat kalna nogāzē, jo stiprāks ir vējš.

Šā paša iemesla dēļ vējš pūš spēcīgāk virs jūras virsmas nekā virs zemes. To bieži izposta gravas, klāj meži, pauguri un kalnu grēdas. Visas šīs neviendabības, kas nav augstākasjūras un okeāni, palēniniet visas vēja brāzmas.

Augstu virs zemes virsmas (vairāku kilometru robežās) nav šķēršļu gaisa horizontālai kustībai, tāpēc vēja ātrums troposfēras augšdaļā ir liels.

Vēl viens faktors, kas ir svarīgi ņemt vērā, runājot par gaisa masu kustības ātrumu, ir Koriolisa spēks. Tas rodas mūsu planētas rotācijas dēļ, un, tā kā atmosfērai ir inerciālas īpašības, jebkura gaisa kustība tajā tiek novirzīta. Sakarā ar to, ka Zeme griežas no rietumiem uz austrumiem ap savu asi, Koriolisa spēka darbība noved pie vēja novirzes pa labi ziemeļu puslodē un pa kreisi dienvidu puslodē.

Interesanti, ka šī Koriolisa spēka ietekme, kas ir niecīga zemos platuma grādos (tropos), spēcīgi ietekmē šo zonu klimatu. Fakts ir tāds, ka vēja ātruma palēnināšanos tropos un pie ekvatora kompensē palielināta gaisa plūsma. Pēdējie savukārt izraisa intensīvu gubu mākoņu veidošanos, kas ir stipru tropu lietusgāžu avoti.

Vēja ātruma mērīšanas instruments

Tas ir anemometrs, kas sastāv no trim krūzītēm, kas atrodas 120o leņķī viena pret otru un fiksētas uz vertikālas ass. Anemometra darbības princips ir diezgan vienkāršs. Kad vējš pūš, krūzes izjūt spiedienu un sāk griezties ap asi. Jo spēcīgāks ir gaisa spiediens, jo ātrāk tie griežas. Izmērotšīs rotācijas ātrumu, jūs varat precīzi noteikt vēja ātrumu m/s (metri sekundē). Mūsdienu anemometri ir aprīkoti ar īpašām elektriskām sistēmām, kas neatkarīgi aprēķina izmērīto vērtību.

Vēja ātruma ierīce, kuras pamatā ir krūzīšu rotācija, nav vienīgā. Ir vēl viens vienkāršs rīks, ko sauc par pitot cauruli. Šī ierīce mēra dinamisko un statisko vēja spiedienu, kuru starpību var precīzi aprēķināt tā ātrumu.

Boforta skala

Informācija par vēja ātrumu, kas izteikta metros sekundē vai kilometros stundā, lielākajai daļai cilvēku – un jo īpaši jūrniekiem – maz saka. Tāpēc 19. gadsimtā angļu admirālis Frensiss Bofors ierosināja vērtēšanai izmantot kādu empīrisku skalu, kas sastāv no 12 ballu sistēmas.

Jo augstāka ir Boforta skala, jo stiprāks pūš vējš. Piemēram:

• Cipars 0 atbilst absolūtam mieram. Ar to vējš pūš ar ātrumu, kas nepārsniedz 1 jūdzi stundā, tas ir, mazāks par 2 km/h (mazāks par 1 m/s).
• Skalas vidusdaļa (6. numurs) atbilst spēcīgam vējam, kura ātrums sasniedz 40-50 km/h (11-14 m/s). Šāds vējš spēj sacelt lielus viļņus jūrā.
• Beaufort Maximum (12) ir viesuļvētra, kas pārsniedz 120 km/h (vairāk nekā 30 m/s).

Galvenie vēji uz planētas Zeme

Mūsu planētas atmosfērā tos parasti klasificē kā vienu no četriem veidiem:

• Globāls. Tiek veidotikontinentu un okeānu atšķirīgās spējas uzkarst no saules stariem rezultātā.
• Sezonāls. Šie vēji mainās atkarībā no gadalaika, kas nosaka, cik daudz saules enerģijas saņem noteikts planētas apgabals.
• Vietējais. Tie ir saistīti ar attiecīgā apgabala ģeogrāfiskās atrašanās vietas un topogrāfijas īpatnībām.
• Pagriežas. Šīs ir spēcīgākās gaisa masu kustības, kas izraisa viesuļvētru veidošanos.

Kāpēc ir svarīgi pētīt vējus?

Papildus tam, ka laika prognozē ir iekļauta informācija par vēja ātrumu, ko katrs planētas iedzīvotājs savā dzīvē ņem vērā, gaisa kustībai ir liela nozīme vairākos dabas procesos.

Tātad, viņš ir augu putekšņu nesējs un ir iesaistīts to sēklu izplatīšanā. Turklāt vējš ir viens no galvenajiem erozijas avotiem. Tā postošā ietekme ir visizteiktākā tuksnešos, kad reljefs dienas laikā krasi mainās.

Nevajadzētu arī aizmirst, ka vējš ir enerģija, ko cilvēki izmanto saimnieciskajā darbībā. Saskaņā ar vispārīgiem aprēķiniem vēja enerģija veido aptuveni 2% no visas saules enerģijas, kas nokrīt uz mūsu planētas.