Rýchlosť vetra v Beaufortovej stupnici a metre za sekundu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vietor je pohyb vzduchu v horizontálnom smere pozdĺž zemského povrchu. Ktorým smerom fúka, závisí od rozloženia tlakových zón v atmosfére planéty. Článok sa zaoberá problémami súvisiacimi s rýchlosťou a smerom vetra.

Kryhák alebo sasanka

Zriedkavým javom v prírode bude možno absolútne pokojné počasie, pretože vždy cítite, že pofukuje slabý vánok. Od staroveku sa ľudstvo zaujímalo o smer pohybu vzduchu, preto bola vynájdená takzvaná korouhvička alebo sasanka. Zariadenie je šípka voľne rotujúca na zvislej osi pod vplyvom sily vetra. Ukazuje jeho smer. Ak určíte bod na horizonte, odkiaľ vietor fúka, potom čiara nakreslená medzi týmto bodom a pozorovateľom ukáže smer pohybu vzduchu.

Aby pozorovateľ odovzdal informácie o vetre iným ľuďom, používajú sa pojmy ako sever, juh, východ, západ a ich rôzne kombinácie. Keďže súhrn všetkých smerov tvorí kruh, slovná formuláciaje tiež duplikovaný so zodpovedajúcou hodnotou v stupňoch. Napríklad severný vietor znamená 0o (modrá strelka kompasu ukazuje na sever).

Koncept veternej ružice

Keď už hovoríme o smere a rýchlosti pohybu vzdušných hmôt, treba povedať pár slov o veternej ružici. Je to kruh s čiarami, ktoré ukazujú, ako prúdi vzduch. Prvá zmienka o tomto symbole bola nájdená v knihách latinského filozofa Plínia staršieho.

Celý kruh, ktorý odráža možné horizontálne smery pohybu vzduchu vpred, je na veternej ružici rozdelený na 32 častí. Hlavné sú sever (0^o alebo 360^o), juh (180^o), východ (90^o) a západ (270^o). Výsledné štyri časti kruhu sú rozdelené ďalej a tvoria severozápad (315^o), severovýchod (45^o), juhozápad (225o^{) a juhovýchod (135}o^{). Výsledných 8 častí kruhu je opäť rozdelených na polovicu, čo tvorí ďalšie čiary na veternej ružici. Keďže na konci je 32 čiar, uhlová vzdialenosť medzi nimi je 11,25}o ⁽³⁶⁰o^/32).

Všimnite si, že charakteristickým znakom veternej ružice je obraz fleur-de-lis umiestnený nad severným znakom (N).

Odkiaľ fúka vietor?

Horizontálne pohyby veľkých vzdušných hmôt sa vždy uskutočňujú z oblastí vysokého tlaku do oblastí s nižšou hustotou vzduchu. Štúdiom si zároveň môžete odpovedať na otázku, aká je rýchlosť vetraumiestnenie na geografickej mape izobar, to znamená širokých čiar, v ktorých je tlak vzduchu konštantný. Rýchlosť a smer pohybu vzdušných hmôt určujú dva hlavné faktory:

• Vietor vždy fúka z oblastí, kde je anticyklóna, do oblastí pokrytých cyklónom. Môžete to pochopiť, ak si zapamätáte, že v prvom prípade hovoríme o zónach vysokého tlaku av druhom prípade o nízkom.
• Rýchlosť vetra je priamo úmerná vzdialenosti, ktorá oddeľuje dve susedné izobary. V skutočnosti, čím väčšia je táto vzdialenosť, tým slabší bude pokles tlaku cítiť (v matematike sa hovorí gradient), čo znamená, že pohyb vzduchu dopredu bude pomalší ako v prípade malých vzdialeností medzi izobarami a veľkých tlakových gradientov.

Faktory ovplyvňujúce rýchlosť vetra

Jedna z nich a tá najdôležitejšia už bola vyjadrená vyššie – toto je tlakový gradient medzi susednými vzduchovými hmotami.

Okrem toho priemerná rýchlosť vetra závisí od topografie povrchu, nad ktorým fúka. Akékoľvek nerovnosti tohto povrchu výrazne bránia pohybu vzdušných hmôt vpred. Každý, kto bol aspoň raz na horách, si mal napríklad všimnúť, že na úpätí je slabý vietor. Čím vyššie stúpate na úbočie, tým silnejší je vietor.

Z rovnakého dôvodu fúkajú vetry nad morskou hladinou silnejšie ako nad pevninou. Je často erodovaná roklinami, pokrytá lesmi, kopcami a horskými masívmi. Všetky tieto nehomogenity, ktoré nie sú vyššiemoria a oceány, spomaľte akékoľvek poryvy vetra.

Vysoko nad zemským povrchom (rádovo niekoľko kilometrov) neexistujú žiadne prekážky pre horizontálny pohyb vzduchu, takže rýchlosť vetra v hornej troposfére je vysoká.

Ďalším faktorom, ktorý je dôležité zvážiť, keď hovoríme o rýchlosti pohybu vzdušných hmôt, je Coriolisova sila. Vzniká v dôsledku rotácie našej planéty a keďže atmosféra má zotrvačné vlastnosti, akýkoľvek pohyb vzduchu v nej je vychyľovaný. Vzhľadom na to, že sa Zem otáča zo západu na východ okolo vlastnej osi, pôsobením Coriolisovej sily dochádza na severnej pologuli k vychýleniu vetra doprava a na južnej doľava.

Je zvláštne, že tento efekt Coriolisovej sily, ktorý je v nízkych zemepisných šírkach (trópoch) zanedbateľný, má silný vplyv na klímu týchto zón. Faktom je, že spomalenie rýchlosti vetra v trópoch a na rovníku je kompenzované zvýšenými stúpavými prúdmi. Tie zase vedú k intenzívnej tvorbe kopovitých oblakov, ktoré sú zdrojom silných tropických spŕch.

Prístroj na meranie rýchlosti vetra

Je to anemometer, ktorý pozostáva z troch pohárikov umiestnených navzájom pod uhlom 120o a upevnených na zvislej osi. Princíp činnosti anemometra je pomerne jednoduchý. Keď fúka vietor, poháre zažijú jeho tlak a začnú sa otáčať okolo osi. Čím silnejší je tlak vzduchu, tým rýchlejšie sa otáčajú. Po meranírýchlosť tejto rotácie, môžete presne určiť rýchlosť vetra v m/s (metre za sekundu). Moderné anemometre sú vybavené špeciálnymi elektrickými systémami, ktoré nezávisle vypočítavajú nameranú hodnotu.

Zariadenie rýchlosti vetra založené na otáčaní pohárov nie je jediné. Existuje ďalší jednoduchý nástroj nazývaný pitotova trubica. Toto zariadenie meria dynamický a statický tlak vetra, pričom rozdiel medzi nimi dokáže presne vypočítať jeho rýchlosť.

Beaufortova stupnica

Informácie o rýchlosti vetra, vyjadrené v metroch za sekundu alebo kilometroch za hodinu, pre väčšinu ľudí – a najmä pre námorníkov – hovoria málo. Preto v 19. storočí anglický admirál Francis Beaufort navrhol použiť na hodnotenie nejakú empirickú stupnicu, ktorá pozostáva z 12-bodového systému.

Čím vyššia je Beaufortova stupnica, tým silnejší vietor fúka. Napríklad:

• Číslo 0 zodpovedá absolútnemu pokoju. Vietor pri ňom fúka rýchlosťou nepresahujúcou 1 mph, teda menej ako 2 km/h (menej ako 1 m/s).
• Stred stupnice (číslo 6) zodpovedá silnému vánku, ktorého rýchlosť dosahuje 40-50 km/h (11-14 m/s). Takýto vietor je schopný zdvihnúť veľké vlny na mori.
• Beaufort Maximum (12) je hurikán, ktorý prekračuje rýchlosť 120 km/h (viac ako 30 m/s).

Hlavné vetry na planéte Zem

V atmosfére našej planéty sú zvyčajne klasifikované ako jeden zo štyroch typov:

• Globálne. Sú tvorenév dôsledku rozdielnej schopnosti kontinentov a oceánov ohrievať sa slnečnými lúčmi.
• Sezónne. Tieto vetry sa menia s ročným obdobím, ktoré určuje, koľko slnečnej energie prijíma určitá oblasť planéty.
• Miestne. Sú spojené so zvláštnosťami geografickej polohy a topografie príslušnej oblasti.
• Otáčanie. Toto sú najsilnejšie pohyby vzdušných hmôt, ktoré vedú k tvorbe hurikánov.

Prečo je dôležité študovať vetry?

Okrem toho, že informácie o rýchlosti vetra sú zahrnuté v predpovedi počasia, ktorú každý obyvateľ planéty zohľadňuje vo svojom živote, pohyb vzduchu zohráva veľkú úlohu v množstve prírodných procesov.

Je teda nosičom peľu rastlín a podieľa sa na distribúcii ich semien. Okrem toho je vietor jedným z hlavných zdrojov erózie. Jeho deštruktívny účinok je najvýraznejší v púšti, keď sa terén počas dňa dramaticky mení.

Netreba zabúdať ani na to, že vietor je energia, ktorú ľudia využívajú pri ekonomických aktivitách. Podľa všeobecných odhadov tvorí veterná energia asi 2 % všetkej slnečnej energie dopadajúcej na našu planétu.