Instrument za mjerenje brzine vjetra. meteorološki instrument. Brzina vjetra i kako je izmjeriti Kako izmjeriti brzinu vjetra na terenu

Smjer i brzina vjetra jedan su od najboljih pokazatelja vremenskih promjena. Postoji 16 smjerova vjetra (rumba), označenih kardinalnim tačkama. Nazivi ovih šesnaest tačaka, odnosno pravaca iz kojih duva vjetar, dati su u sljedećoj tabeli:

Vjetar je dobio ime po dijelu horizonta iz kojeg duva. Mornari kažu da vjetar "duva u kompas". Ovaj izraz će olakšati pamćenje gornje tabele.

Pored ovih naziva, postoje i lokalni. Na primjer, na obali Bijelo more a u regiji Murmansk lokalni ribari sjeveroistočni vjetar nazivaju "noćna sova", jug - "letnik", jugoistočni - "ručak", jugozapad - "šelkovnik", sjeverozapadni - "obalni vjetar". Postoje i nazivi vjetrova na Crnom, Kaspijskom moru i na Volgi. Velika važnost za određivanje vremena imaju lokalne vjetrove koje treba poznavati i uzeti u obzir.

Da biste odredili smjer vjetra, morate navlažiti kažiprst i podići ga okomito prema gore. Hladno će biti na strani okrenutoj prema vjetru.

Smjer vjetra može se odrediti i po zastavici, dimu i kompasu. Okrenuti se prema vjetru i držeći šestar ispred sebe, čija je nulta podjela dovedena ispod sjevernog kraja strelice, na njegovo središte stavljaju šibicu ili tanak pravi štap, usmjeravajući ga u smjeru u kojem se nalazi posmatrač. okrenut, odnosno prema vjetru.

Pritiskom šibice ili štapića u ovom položaju na staklo kompasa, morate pogledati na koji dio skale pada. Ovo će biti dio horizonta odakle duva vjetar.

Indikacija smjera vjetra je slijetanje ptica. Uvek slete protiv vetra.

Brzina vjetra se mjeri razdaljinom (u metrima ili kilometrima) preko koje se masa zraka kreće u 1 sekundi. (sati), kao i u bodovima po dvanaestostepenom Beaufortovom sistemu. Brzina vjetra se stalno mijenja, pa se stoga češće uzima u obzir njegova prosječna vrijednost tokom 10 minuta. Brzinu vjetra određuju posebni instrumenti, ali se može prilično precizno odrediti okom, koristeći donju tabelu.

Određivanje brzine vjetra (prema K.V. Pokrovsky):

Jačina valova mora (jezera) određena je prema sljedećoj tabeli (prema A.G. Komovsky):

1. Pojava vjetra. Vazduh je providan i bezbojan, ali svi znamo da postoji jer osećamo njegovo kretanje. Vazduh je uvek u pokretu. Njegovo kretanje u horizontalnom smjeru naziva se vjetrom.

Uzrok vjetra je razlika u atmosferskom pritisku nad područjima zemljine površine. Čim se pritisak u bilo kojoj oblasti poveća ili smanji, vazduh juri sa mesta većeg pritiska na stranu manjeg. Razni su razlozi zbog kojih je ravnoteža poremećena. atmosferski pritisak. Glavni je nejednako zagrijavanje zemljine površine i razlika u temperaturama u različitim područjima.

Razmotrite ovaj fenomen na primjeru povjetarca koji se stvara na obali mora ili velikog jezera. Tokom dana povjetarac dva puta mijenja smjer. To se događa zbog razlike u temperaturi i atmosferskom pritisku nad kopnom i površinom vode danju i noću. Kopno se, za razliku od mora, tokom dana brzo zagrijava, a noću brzo hladi. Danju je pritisak na kopnu smanjen, a iznad površine vode povećan, noću je obrnuto. Dakle, dnevni povjetarac puše sa mora (jezera) na toplije kopno, dok noćni povjetarac puše sa hladnijeg kopna na more (Sl. 20). (Objasni nastanak noćnog povjetarca.) Ovi vjetrovi pokrivaju relativno uzak pojas obale.

2. Smjer i brzina vjetra. Snaga vjetra. Vjetar karakterizira smjer i brzina. Smjer vjetra je određen strani horizonta sa koje duva (slika 21). (Kako se zove vjetar koji duva južno? zapadno?) Brzina vjetra zavisi od atmosferskog pritiska: što je veća razlika u pritisku, to je vetar jači. Na ovaj indikator vjetra utiču trenje i gustina zraka. Na vrhovima planina vjetar se pojačava. Svaka prepreka (planinski sistemi i planinski lanci, zgrade, šumski pojasevi, itd.) utiče na brzinu i smjer vjetra. Obilazeći prepreku, vjetar ispred nje slabi, ali se sa strana pojačava. Brzina vjetra značajno raste, na primjer, između dva blisko raspoređena planinska lanca. (Zašto je vjetar jači na otvorenim područjima nego u šumi?)

Brzina vjetra se obično mjeri u metrima u sekundi (m/s). Jačina vjetra može se ocijeniti njegovim utjecajem na kopnene objekte i more u tačkama Bofortove skale (od 0 do 12 bodova) (tabela 1).

Tabela 1

Beaufortova skala za određivanje jačine vjetra

Već znate da brzinu i smjer vjetra određuje vjetrokaz (slika 22). Vremenska lopatica se sastoji od vetrobrana, indikatora strana horizonta, metalne ploče i luka sa iglama. Vetrokrila se slobodno okreće oko vertikalne ose i postavlja se niz vetar. Prema njemu i indikatoru strana horizonta određuje se smjer vjetra. Brzina vjetra se postavlja odstupanjem metalne ploče od vertikalnog položaja do jednog od lučnih iglica. vjetrokaz uključen meteorološke stanice postavlja se na visini od 10-12 m iznad površine zemlje.

Za preciznije mjerenje brzine vjetra koristi se poseban uređaj - anemometar (slika 23).

Uobičajena brzina vjetra na površini zemlje je 4-8 m/s, a rijetko prelazi 11 m/s (Sl. 24). Međutim, postoje razorni vjetrovi - to su oluje (brzina vjetra preko 18 m/s) i uragani (preko 29 m/s). Brzina vjetra u tropskim uraganima dostiže 65 m/s, a sa pojedinačnim udarima - čak i do 100 m/s. Vrlo slab vjetar (brzinom ne većom od 0,5 m/s) ili zatišje naziva se zatišje . (Pod kojim uslovima se posmatra mir?)

Brzina vjetra, kao i smjer, stalno se mijenja, kako u vremenu tako iu prostoru. Priroda kretanja zraka može se vidjeti gledajući kako padaju snježne pahulje na vjetru. Snježne pahulje prave nasumične pokrete: lete gore, pa padaju, zatim opisuju složene petlje.

Daje vizuelni prikaz učestalosti vjetrova za određeno vrijeme (mjesec, godišnje doba, godina). ruža vjetrova(Sl. 25) . Gradi se na sljedeći način: ucrtano je osam glavnih pravaca horizonta i na svakom je, prema prihvaćenoj skali, odgođena frekvencija odgovarajućeg vjetra. Za to se uzimaju prosječni dugoročni podaci. Krajevi rezultirajućih segmenata su povezani. U sredini (krug) je naznačena učestalost smirivanja.

? provjerite sami

Zanimljivo je

Jaki vjetrovi uzrokuju velika razaranja na kopnu i uzburkanom moru. U snažnim atmosferskim vihorima (tornada) brzina vjetra dostiže 100 m/s. Podižu i premještaju automobile, zgrade, mostove. Posebno razorna tornada (tornada) su uočena u SAD (Sl. 26). Godišnje se bilježi između 450 i 1.500 tornada, s prosječno oko 100 žrtava.

Vjetar i određivanje smjera njegovog udara poznato je kao promatrač, ili anemometar. Takav uređaj se koristi ako je potrebno kontrolirati parametre kretanja vazdušne mase.

Princip rada

Unatoč raznolikosti anemometara, koji se razlikuju po dizajnu, većina njih radi na principu određivanja prirode djelovanja strujanja zraka na pokretne rotirajuće elemente.

Uređaji ove kategorije mogu odrediti maksimalnu struju kada tok duva u određenom smjeru. Neki modeli daju indikatore zapreminskog protoka vazduha, temperature protoka, vlažnosti. Tako se funkcionalni instrument za mjerenje brzine vjetra pretvara u prijenosnu meteorološku stanicu.

Vrste

Postoji nekoliko različitih tipova uređaja koji mogu izračunati brzinu vjetra. Trenutno se razlikuju sljedeće vrste uređaja za ovu namjenu:

• rotacijski;
• vortex;
• termalni;
• dinamometrijski;
• optički;
• ultrazvučni.

Pogledajmo bliže uređaje svake vrste, odredimo njihove mogućnosti, metode rada.

Rotacioni anemometri

vremenski instrument mogu biti opremljeni čašama ili oštricama koje igraju ulogu osjetljivog elementa. Potonji su pokretno pričvršćeni na okomitu šipku i spojeni na mjerač. Kretanje zračnih struja uzrokuje rotaciju takvih gramofona oko ose. Dok se krećete, mjerni mehanizam bilježi broj okretaja tokom određenog vremenskog perioda. Vizuelne informacije se dobijaju pomoću skale brzine vetra ili digitalnog displeja.

Dizajni ovog tipa izmišljani su dugo vremena. Međutim, uprkos pojavi naprednijih instrumenata, meteorolozi širom svijeta i dalje uspješno koriste rotacijske anemometre.

Vrtložni anemometri

U takvim uređajima do mjerenja brzine dolazi zbog djelovanja strujanja zraka na svjetlosno radno kolo smješteno u okomitoj ravni. Kao iu prethodnom slučaju, rotacija radnog kola kroz udar na sistem prenosi podatke mehanizmu za brojanje.

Ručni vorteks anemometri su trenutno najčešći. Potonji se koriste za mjerenje brzine strujanja zraka u ventilacijskim sistemima i cjevovodima, a ugrađuju se u vazdušne kanale industrijskih i stambenih objekata.

Termalni anemometri

Termalni aparati nisu u velikoj potražnji. Najčešće se potreba za njihovom upotrebom javlja prilikom mjerenja indikatora sporih protoka zraka.

Termalni vjetar djeluje na principu mjerenja temperature žarne niti ili posebne ploče na koju se primjenjuje pritisak zraka. Pri različitim brzinama protoka oslobađa se određena količina energije, što omogućava održavanje jedne ili druge temperature toplinskog elementa. Na ovaj jednostavan način određuje se brzina vjetra.

Anemometri obrtnog momenta

Uređaj za mjerenje brzine vjetra može funkcionirati i određivanjem indikatora pritiska strujanja vjetra u sredini cijevi u obliku slova L zaptivene s jedne strane. Podaci se dobijaju poređenjem viška vazdušnog pritiska izvan i unutar elementa.

Dinamometrijski uređaj za mjerenje brzine vjetra koristi se ne samo u meteorologiji. Slični uređaji se ugrađuju u ventilacijske sisteme i plinske kanale, gdje se izračunavaju zapreminski protok i njihova brzina.

Ultrazvučni anemometri

Princip rada uređaja ove kategorije zasniva se na određivanju na prijemniku u zavisnosti od pokazatelja protoka vazdušnih masa. Ovdje su najprecizniji, moderni uređaji koji vam također omogućavaju fiksiranje smjera strujanja vjetra.

Postoje trodimenzionalni i dvodimenzionalni ultrazvučni uređaji. Prvi omogućavaju dobivanje indikatora smjera kretanja tokova u tri komponente. Zauzvrat, dvodimenzionalni meteorološki instrument omogućava mjerenje smjera i brzine vjetra samo u horizontalnoj ravni. Neki ultrazvučni sistemi izračunavaju temperaturu strujanja vazduha.

Optički anemometri

Fizičari, inženjeri uključeni u svemirski programi, često pribegavaju upotrebi laserskih optičkih uređaja za merenje brzine i smera kretanja vazdušnih tokova. Takvi uređaji rade prema definiciji ovisnosti svjetlosti koju raspršuje ili odbija pokretni objekt o njegovoj brzini. Ova metoda ne podrazumeva direktan uticaj gasovitih, čvrstih ili tečnih materija na elemente mernog uređaja.

Opseg optičkih anemometara je izuzetno širok, počevši od određivanja smjera kretanja tvari u živim stanicama i kapilarama pa do izračunavanja brzine kretanja plinova u atmosferi.

U tome pomaže rad laserskih uređaja visoka preciznost izračunati brzinu strujanja zraka oko pokretnih objekata, posebno vozila, aviona, svemirska tijela. Dobijeni proračuni omogućavaju istraživačima, inženjerima i mehaničarima da razviju najaerodinamičnije forme u dizajnu opreme.

Na šta treba obratiti pažnju pri odabiru uređaja za mjerenje brzine i smjera strujanja zraka? Ovdje je od presudne važnosti lista zadataka koji se postavljaju korisniku. U zavisnosti od ovoga, takve specifikacije uređaj:

• maksimalni opseg mjerenja;
• veličina grešaka;
• mogućnost primene u određenim temperaturnim uslovima;
• nivo sigurnosti za korisnika kada je uređaj izložen agresivnim faktorima okoline;
• tip: stacionarni ili prenosivi uređaj;
• stepen zaštite mehanizma od efekata padavina;
• priroda napajanja uređaja i način generisanja podataka;
• dimenzije uređaja;
• mogućnost izračunavanja indikatora noću (prisustvo pozadinskog osvjetljenja).

Trenutno, za rad u izuzetno niske temperature moguća je upotreba meteoroloških instrumenata sa grijačima. Za rudnike i okna koriste se specijalizirani anemometri, koji mogu ispravno funkcionirati u visokoj zaprašenosti okoliša iu eksplozivnom okruženju. Takvi funkcionalni uređaji podnose udar visoka vlažnost i ostaju u funkciji pri značajnim temperaturnim fluktuacijama.

Na kraju

Kao što vidite, u zavisnosti od ličnih potreba, moguće je izabrati najpogodniji uređaj za snimanje indikatora protoka vazduha. Međutim, ovdje postoje poteškoće. Jer svi anemometri jesu merni instrumenti, podliježu sertifikaciji i atestiranju u nadležnim državnim institucijama.

Smjer vjetra se mjeri od davnina. Za to su stari Grci na krovove svojih kuća postavljali kupole sa tornjevima i vjetrokazima. Ali baltički majstori su bili posebno uspješni u mjerenju smjera i brzine vjetra. More ih je hranilo. A znati šta će ti sutra donijeti bilo je važno za njih kao i za bilo koga drugog.

Obično se vjetrokaz izrađivao u obliku figurice neke životinje, koja se rotirala i strelicom pokazivala smjer vjetra, a spinner je pokazivao njegovu približnu brzinu.

Instrument za mjerenje brzine vjetra.

Instrument za mjerenje brzine vjetra - dječji anemometar

Za mjerenje brzine vjetra još u 17. vijeku. Engleski naučnik Robert Hooke izumio je poseban uređaj - anemometar. Njegovo ime, koje se sastoji od dvije starogrčke riječi: "anemo" - "vjetar" i "metar" - "mjerim" govorilo je samo za sebe. Anemometar se okretao, a brzina vjetra je izračunata iz broja njegovih okretaja. ovog trenutka u metrima u sekundi. Znajući smjer i brzinu vjetra, možete predvidjeti kako će se vrijeme promijeniti u bliskoj budućnosti.

Vjetar je horizontalni tok zraka koji ima niz specifičnih karakteristika: snagu, smjer i brzinu. Trebalo je odrediti brzinu vjetrova u koju se vratio irski admiral početkom XIX vijeka razvijena posebna tablica. Takozvana Beaufortova skala se i danas koristi. Šta je vaga? Kako ga pravilno koristiti? A šta vam Beaufortova skala ne dozvoljava da odredite?

Šta je vjetar?

naučna definicija ovaj koncept sljedeće: vjetar je strujanje zraka koje se kreće paralelno sa zemljinom površinom iz područja visokog u područje niskog atmosferskog tlaka. Ovaj fenomen je tipičan ne samo za našu planetu. Dakle, najmoćniji Solarni sistem vjetrovi pušu na Neptun i Saturn. A zemaljski vjetrovi, u poređenju s njima, mogu izgledati kao lagani i vrlo ugodni povjetarac.

Vjetar je oduvijek igrao važnu ulogu u ljudskom životu. On je inspirisao antičke pisce da stvaraju mitske priče, legende i bajke. Zahvaljujući vjetru osoba ima priliku savladati značajne udaljenosti morem (uz pomoć jedrilica) i zrakom (pomoću baloni). Vjetar je također uključen u "gradnju" mnogih zemaljskih pejzaža. Dakle, prenosi milione zrna peska sa mesta na mesto, formirajući tako jedinstvene eolske oblike reljefa: dine, dine i peščane grebene.

Istovremeno, vjetrovi mogu ne samo stvarati, već i uništavati. Njihove fluktuacije nagiba mogu izazvati gubitak kontrole nad avionom. Jak vjetar značajno proširuje obim šumski požari, a na velikim akumulacijama nastaje ogromni talasi koji uništavaju kuće i oduzimaju živote ljudi. Zato je toliko važno proučavati i mjeriti vjetar.

Osnovni parametri vjetra

Uobičajeno je razlikovati četiri glavna parametra vjetra: snagu, brzinu, smjer i trajanje. Svi se mjere pomoću posebnih uređaja. Jačina i brzina vjetra određuju se pomoću takozvanog anemometra, a smjer - uz pomoć vremenske lopatice.

Na osnovu parametra trajanja, meteorolozi razlikuju oluje, povjetarac, oluje, uragane, tajfune i druge vrste vjetrova. Smjer vjetra je određen strani horizonta s koje duva. Radi praktičnosti, oni su skraćeni sljedećim latiničnim slovima:

• N (sjeverni).
• S (južni).
• W (zapadni).
• E (istočni).
• C (mirno).

Konačno, brzina vjetra se mjeri na visini od 10 metara pomoću anemometara ili specijalnih radara. Štaviše, trajanje takvih mjerenja u različite zemlje svijet nije isti. Na primjer, na američkim meteorološkim stanicama uzima se u obzir prosječna brzina strujanja zraka za 1 minutu, u Indiji - za 3 minute, a u mnogim evropske zemlje- za 10 minuta. Klasični instrument za prikazivanje podataka o brzini i jačini vjetra je takozvana Beaufortova skala. Kako i kada se pojavila?

Ko je Francis Beaufort?

Francis Beaufort (1774-1857) - irski mornar, vojni admiral i kartograf. Rođen je u malom gradu An-Waw u Irskoj. Po završetku škole, 12-godišnji dječak je nastavio školovanje pod vodstvom poznatog profesora Ushera. Tokom ovog perioda, on je prvi put pokazao izuzetnu sposobnost učenja" morske nauke". AT adolescencija pridružio se Istočnoindijskoj kompaniji i preuzeo Aktivno učešće u istraživanju Javanskog mora.

Treba napomenuti da je Francis Beaufort odrastao kao prilično hrabar i hrabar momak. Dakle, tokom olupine broda 1789. godine, mladić je pokazao veliku posvećenost. Izgubivši svu hranu i lične stvari, uspio je spasiti vrijedne alate tima. Godine 1794. Beaufort je učestvovao u pomorska bitka protiv Francuza i herojski odvukao brod pogođen neprijateljskom vatrom.

Razvoj skale vjetra

Francis Beaufort je bio izuzetno marljiv. Svaki dan se budio u pet sati ujutru i odmah krenuo na posao. Beaufort je bio značajan autoritet među vojskom i mornarima. Međutim, stekao je svjetsku slavu zahvaljujući svom jedinstvenom razvoju. Još dok je bio vezist, radoznali mladić vodio je dnevni dnevnik zapažanja vremena. Kasnije su mu sva ova zapažanja pomogla da sastavi posebnu skalu vjetrova. Godine 1838. službeno je odobrena od strane Britanskog Admiraliteta.

U čast poznatog naučnika i kartografa, nazvano je jedno od mora, ostrvo na Antarktiku, reka i rt u severnoj Kanadi. A Francis Beaufort je postao poznat po stvaranju poliabecedne vojne šifre, koja je također nazvana po njemu.

Beaufortova skala i njene karakteristike

Skala predstavlja najraniju klasifikaciju vjetrova prema njihovoj jačini i brzini. Razvijen je na osnovu meteorološka posmatranja u uslovima otvorenog mora. U početku, klasična Beaufortova skala vjetra je skala od dvanaest tačaka. Tek sredinom 20. vijeka proširen je na 17 nivoa kako bi se razlikovali vjetrovi uraganske snage.

Jačina vjetra na Beaufortovoj skali određuje se prema dva kriterija:

1. Po svom uticaju na različite kopnene objekte i objekte.
2. Prema stepenu uzbuđenja otvorenog mora.

Važno je napomenuti da Beaufortova skala ne dozvoljava određivanje trajanja i smjera strujanja zraka. Sadrži detaljnu klasifikaciju vjetrova prema njihovoj jačini i brzini.

Beaufortova skala: sto za suši

Ispod je tabela sa Detaljan opis efekti vjetra na prizemne objekte i objekte. Skala, koju je razvio irski naučnik F. Beaufort, sastoji se od dvanaest nivoa (tačaka).

Beaufortova tabela stanja mora

U oceanografiji postoji takva stvar kao što je stanje mora. Uključuje visinu, frekvenciju i jačinu morskih valova. Ispod je Beaufortova skala (tabela), koja će vam pomoći da odredite snagu i brzinu vjetra, na osnovu ovih znakova.

Tako, zahvaljujući Beaufortovoj skali, ljudi mogu posmatrati vetar i proceniti njegovu snagu. Ovo omogućava postizanje maksimuma tačne prognoze vrijeme.