Laite tuulen nopeuden mittaamiseen. meteorologinen väline. Tuulen nopeus ja sen mittaaminen Kuinka mitata tuulen nopeutta kentällä

Tuulen suunta ja nopeus ovat yksi parhaista säänmuutosten indikaattoreista. Tuulen suuntaa (rummuja) on 16, jotka on merkitty pääpisteillä. Näiden kuudentoista pisteen tai tuulen suunnan nimet on annettu seuraavassa taulukossa:

Tuuli on nimetty sen horisontin osan mukaan, josta se puhaltaa. Merimiehet sanovat, että tuuli "puhaltaa kompassiin". Tämä lauseke helpottaa yllä olevan taulukon muistamista.

Näiden nimien lisäksi on myös paikallisia. Esimerkiksi rannikolla Vienanmeri ja Murmanskin alueella paikalliset kalastajat kutsuvat koillistuulta "yökyöpeliksi", etelää - "letnik", kaakkoon - "lounas", lounaasta - "shelkovnik", luoteista - "rannikkotuulta". Tuulien nimiä on myös Mustalla, Kaspianmerellä ja Volgalla. Hyvin tärkeä sään määrittämiseksi on paikalliset tuulet, jotka on tiedettävä ja otettava huomioon.

Tuulen suunnan määrittämiseksi sinun on kostutettava etusormesi ja nostettava sitä pystysuunnassa ylöspäin. Tuuleen päin oleva puoli tuntuu kylmältä.

Tuulen suunta voidaan määrittää myös viirillä, savulla ja kompassilla. Tuuleen päin ja edessäsi kompassi, jonka nollajako on tuotu nuolen pohjoispään alle, laitetaan tulitikku tai ohut suora keppi sen keskelle osoittaen sitä suuntaan, johon tarkkailija on. kasvot eli tuulta päin.

Painamalla tulitikkua tai tikkua tässä asennossa kompassin lasiin, sinun on katsottava, mihin asteikon jakoon se osuu. Tämä on se osa horisonttia, josta tuuli puhaltaa.

Ilmaisu tuulen suunnasta on lintujen laskeutuminen. Ne laskeutuvat aina tuulta vasten.

Tuulen nopeus mitataan etäisyydellä (metreinä tai kilometreinä), jonka yli ilmamassa liikkuu 1 sekunnissa. (tuntia), sekä pisteissä kahdentoista pisteen Beaufort-järjestelmän mukaan. Tuulen nopeus muuttuu jatkuvasti, joten ota useammin huomioon sen 10 minuutin keskiarvo. Tuulen nopeus määritetään erikoisinstrumenteilla, mutta se voidaan määrittää melko tarkasti silmällä alla olevan taulukon avulla.

Tuulen nopeuden määrittäminen (K.V. Pokrovskyn mukaan):

Meren (järven) aaltojen voimakkuus määritetään seuraavan taulukon mukaan (A.G. Komovskin mukaan):

1. Tuulen syntyminen. Ilma on läpinäkyvää ja väritöntä, mutta me kaikki tiedämme sen olevan olemassa, koska tunnemme sen liikkeen. Ilma on aina liikkeessä. Sen liikettä vaakasuunnassa kutsutaan tuulen mukana.

Tuulen syynä on ilmanpaineen ero alueilla maanpinta. Heti kun paine jollakin alueella kasvaa tai laskee, ilma ryntää suuremman paineen paikalta pienemmän puolelle. Tasapainon häiriintymiseen on useita syitä. ilmakehän paine. Tärkein niistä on maan pinnan epätasainen lämpeneminen ja lämpötilojen erot eri alueilla.

Harkitse tätä ilmiötä esimerkiksi meren tai suuren järven rannikolle muodostuvan tuulituulen avulla. Päivän aikana tuuli muuttaa suuntaa kahdesti. Tämä johtuu lämpötilan ja ilmanpaineen eroista maan ja veden pinnalla päivällä ja yöllä. Maa, toisin kuin meri, lämpenee nopeasti päivällä ja jäähtyy nopeasti yöllä. Päivällä paine maalla laskee ja paine vedenpinnan yläpuolella kasvaa, yöllä päinvastoin. Siksi päivätuuli puhaltaa mereltä (järveltä) lämpimämpään maahan, kun taas yötuuli puhaltaa viileämmältä maalta mereen (kuva 20). (Selitä yötuulen muodostuminen.) Nämä tuulet kattavat suhteellisen kapean kaistaleen rannikkoa.

2. Tuulen suunta ja nopeus. Tuulen voima. Tuulelle on ominaista suunta ja nopeus. Tuulen suunta määräytyy sen horisontin puolen mukaan, josta se puhaltaa (kuva 21). (Mikä on etelän tuulen nimi? länteen?) Tuulen nopeus riippuu ilmanpaineesta: mitä suurempi paine-ero, sitä voimakkaampi tuuli. Tähän tuulen indikaattoriin vaikuttavat kitka ja ilman tiheys. Vuorten huipulla tuuli voimistuu. Kaikki esteet (vuoristot ja vuoristot, rakennukset, metsäkaistaleet jne.) vaikuttavat tuulen nopeuteen ja suuntaan. Esteen ympäri kiertäessä tuuli sen edessä heikkenee, mutta sivulta se voimistuu. Tuulen nopeus kasvaa merkittävästi esimerkiksi kahden lähekkäin olevan vuorijonon välillä. (Miksi tuuli on voimakkaampi avoimilla alueilla kuin metsässä?)

Tuulen nopeus mitataan yleensä metreinä sekunnissa (m/s). Tuulen voimakkuutta voidaan arvioida sen vaikutuksesta maakohteisiin ja mereen Beaufortin asteikon pisteissä (0-12 pistettä) (taulukko 1).

pöytä 1

Beaufort-asteikko tuulen voimakkuuden määrittämiseen

Tiedät jo, että tuuliviiri määrittää tuulen nopeuden ja suunnan (kuva 22). Tuuliviiri koostuu tuulisiivistä, horisontin sivujen osoittimesta, metallilevystä ja kaaresta, jossa on tapit. Tuuliviiri pyörii vapaasti pystyakselilla ja asennetaan myötätuuleen. Sen ja horisontin sivujen osoittimen mukaan tuulen suunta määritetään. Tuulen nopeus asetetaan metallilevyn poikkeamalla pystyasennosta yhteen kaaritappiin. tuuliviiri päällä sääasemat asennetaan 10-12 m korkeudelle maanpinnasta.

Tuulen nopeuden tarkempaan mittaamiseen käytetään erityistä laitetta - tuulimittaria (kuva 23).

Tavanomainen tuulen nopeus maanpinnalla on 4-8 m/s ja harvoin ylittää 11 m/s (kuva 24). On kuitenkin tuhoisia tuulia - näitä ovat myrskyt (tuulen nopeus yli 18 m/s) ja hurrikaanit (yli 29 m/s). Tuulen nopeus trooppisissa hurrikaaneissa saavuttaa 65 m/s ja yksittäisillä puuskilla jopa 100 m/s. Erittäin heikkoa tuulta (nopeudella enintään 0,5 m / s) tai tyyntä kutsutaan tyynyksi . (Missä olosuhteissa rauhallinen havaitaan?)

Tuulen nopeus, kuten suunta, muuttuu jatkuvasti sekä ajallisesti että avaruudessa. Ilman liikkeen luonne voidaan nähdä katsomalla lumihiutaleiden putoamista tuulessa. Lumihiutaleet tekevät satunnaisia ​​liikkeitä: ne lentävät ylös, sitten ne putoavat, sitten ne kuvaavat monimutkaisia ​​​​silmukoita.

Visuaalinen esitys tuulien taajuudesta tietyn ajan (kuukausi, kausi, vuosi) antaa Tuuli ruusu(Kuva 25) . Se on rakennettu seuraavasti: horisontin kahdeksan pääsuuntaa piirretään ja jokaisessa hyväksytyn mittakaavan mukaan vastaavan tuulen taajuutta lykätään. Tätä varten otetaan keskimääräiset pitkän aikavälin tiedot. Tuloksena olevien segmenttien päät on yhdistetty. Keskellä (ympyrä) näkyy rauhoittumistaajuus.

? Tarkista itse

Se on kiinnostavaa

Voimakkaat tuulet aiheuttavat suurta tuhoa maalla ja kovassa meressä. Voimakkaissa ilmakehän pyörteissä (tornadoissa) tuulen nopeus saavuttaa 100 m/s. He nostavat ja siirtävät autoja, rakennuksia, siltoja. Erityisen tuhoisia tornadoja (tornadoja) havaitaan Yhdysvalloissa (kuva 26). Vuosittain rekisteröidään 450–1500 tornadoa ja keskimäärin noin 100 uhria.

Tuuli ja sen puhallussuunnan määrittäminen tunnetaan observaattorina tai tuulimittarina. Tällaista laitetta käytetään, jos on tarpeen ohjata liikeparametreja ilmamassat.

Toimintaperiaate

Huolimatta erilaisista tuulimittareista, jotka eroavat suunnittelusta, suurin osa niistä toimii periaatteella, joka määrittää ilmavirran toiminnan luonteen liikkuviin pyöriviin elementteihin.

Tämän luokan laitteet pystyvät määrittämään maksimivirran, kun virtaus puhaltaa tiettyyn suuntaan. Jotkut mallit antavat ilmaisimet tilavuusilmavirrasta, menoveden lämpötilasta ja kosteudesta. Siten toimiva tuulennopeuden mittauslaite muuttuu kannettavaksi sääasemaksi.

Tyypit

On olemassa useita erityyppisiä laitteita, jotka pystyvät laskemaan tuulen nopeuden. Tällä hetkellä tähän tarkoitukseen erotellaan seuraavat laitteet:

• pyörivä;
• pyörre;
• lämpö;
• dynamometrinen;
• optinen;
• ultraääni.

Tarkastellaan lähemmin kunkin tyyppisiä laitteita, määritetään niiden ominaisuudet, toimintatavat.

Pyörivät tuulimittarit

sääinstrumentti voidaan varustaa kupeilla tai terillä, jotka toimivat herkänä elementtinä. Jälkimmäiset on kiinnitetty liikkuvasti pystysuoraan tankoon ja yhdistetty mittariin. Ilmavirtojen liike saa tällaiset kääntöpöydät pyörimään akselin ympäri. Kun liikut, mittausmekanismi tallentaa kierrosten määrän tietyn ajanjakson aikana. Visuaalista tietoa tuottaa tuulennopeusasteikko tai digitaalinen näyttö.

Tämän tyyppisiä malleja on keksitty pitkään. Huolimatta kehittyneempien laitteiden käyttöönotosta, meteorologit käyttävät edelleen menestyksekkäästi pyöriviä tuulimittareita ympäri maailmaa.

Vortex-anemometrit

Tällaisissa laitteissa nopeuden mittaus tapahtuu ilmavirtojen vaikutuksesta pystytasossa sijaitsevaan kevyeen juoksupyörään. Kuten edellisessä tapauksessa, juoksupyörän pyöriminen järjestelmään kohdistuvan iskun kautta välittää dataa laskentamekanismiin.

Kädessä pidettävät vortex-anemometrit ovat tällä hetkellä yleisimpiä. Jälkimmäisiä käytetään ilmanvaihtojärjestelmien ja putkistojen ilmavirran nopeuden mittaamiseen, ja ne asennetaan teollisuus- ja asuinrakennusten ilmakanaviin.

Lämpöanemometrit

Lämpölaitteilla ei ole suurta kysyntää. Useimmiten niiden käytön tarve syntyy, kun mitataan hitaiden ilmavirtojen indikaattoreita.

Lämpötuuli toimii periaatteella, joka mittaa hehkulangan tai erityisen levyn lämpötilaa, johon kohdistetaan ilmanpainetta. Eri virtausnopeuksilla vapautuu tietty määrä energiaa, mikä mahdollistaa lämpöelementin yhden tai toisen lämpötilan ylläpitämisen. Tällä yksinkertaisella tavalla tuulen nopeus määritetään.

Vääntömomentin anemometrit

Tuulen nopeuden mittauslaite voi toimia myös määrittämällä tuulen virtauksen painemittarit yhdeltä puolelta suljetun L-muotoisen putken keskeltä. Tiedot saadaan vertaamalla ylimääräistä ilmanpainetta elementin ulkopuolella ja sisällä.

Dynamometristä laitetta tuulen nopeuden mittaamiseen ei käytetä vain meteorologiassa. Vastaavia laitteita asennetaan ilmanvaihtojärjestelmiin ja kaasukanaviin, joissa lasketaan tilavuusvirta ja niiden nopeus.

Ultraääni anemometrit

Tämän luokan laitteiden toimintaperiaate perustuu vastaanottimen määrittämiseen ilmamassojen virtauksen indikaattoreista riippuen. Tässä ovat tarkimmat, nykyaikaisimmat laitteet, joiden avulla voit myös määrittää tuulen virtauksen suunnan.

On olemassa kolmiulotteisia ja kaksiulotteisia ultraäänilaitteita. Ensin mainitut mahdollistavat kolmen komponentin virtausten liikesuunnan indikaattoreiden saamisen. Kaksiulotteinen meteorologinen instrumentti puolestaan ​​mahdollistaa tuulen suunnan ja nopeuden mittaamisen vain vaakatasossa. Jotkut ultraäänijärjestelmät laskevat ilmavirtojen lämpötilan.

Optiset tuulimittarit

Fyysikot, insinöörit mukana avaruusohjelmat, turvautuvat usein laseroptisten laitteiden käyttöön ilmavirtojen nopeuden ja liikesuunnan mittaamiseen. Tällaiset laitteet toimivat liikkuvan kohteen sirottaman tai heijastaman valon riippuvuuden määritelmän mukaan sen nopeudesta. Tämä menetelmä ei tarkoita kaasumaisten, kiinteiden tai nestemäisten aineiden suoraa vaikutusta mittauslaitteen elementteihin.

Optisten tuulimittareiden kattavuus on erittäin laaja alkaen aineiden liikesuuntien määrittämisestä elävissä soluissa ja kapillaareissa ja päättyen kaasujen liikkumisnopeuden laskemiseen ilmakehässä.

Laserlaitteiden käyttö auttaa korkean tarkkuuden laskea ilmavirran nopeuden liikkuvien esineiden, erityisesti ajoneuvojen, ympärillä, ilma-alus, avaruuskappaleita. Saatujen laskelmien avulla tutkijat, insinöörit ja mekaanikot voivat kehittää aerodynaamisimpia muotoja laitteiden suunnittelussa.

Mihin tulee kiinnittää huomiota valittaessa laitetta ilmavirran nopeuden ja suunnan mittaamiseen? Ratkaisevaa tässä on käyttäjälle asetettujen tehtävien luettelo. Tästä riippuen sellainen tekniset tiedot laite:

• suurin mittausalue;
• virheiden suuruus;
• käyttömahdollisuus tietyissä lämpötilaolosuhteissa;
• käyttäjän turvallisuustaso, kun laite altistuu aggressiivisille ympäristötekijöille;
• tyyppi: kiinteä tai kannettava laite;
• mekanismin suojausaste sateen vaikutuksilta;
• laitteen virtalähteen luonne ja tiedon tuottotapa;
• laitteen mitat;
• kyky laskea indikaattoreita yöllä (taustavalon läsnäolo).

Tällä hetkellä työskennellä erittäin matalat lämpötilat lämmittimien kanssa on mahdollista käyttää säälaitteita. Kaivoksissa ja kuiluissa käytetään erikoistuneita tuulimittareita, jotka pystyvät toimimaan kunnolla ympäristön erittäin pölyisissä olosuhteissa ja räjähdysalttiissa ympäristössä. Tällaiset toiminnalliset laitteet kestävät iskun korkea ilmankosteus ja pysyvät toimintakunnossa merkittävissä lämpötilanvaihteluissa.

Lopulta

Kuten näet, henkilökohtaisista tarpeista riippuen on mahdollista valita sopivin laite ilmavirran ilmaisimien tallentamiseen. Tässä on kuitenkin vaikeuksia. Koska kaikki tuulimittarit ovat mittauslaitteet, ne edellyttävät asianomaisten valtion laitosten sertifiointia ja todistusta.

Tuulen suuntaa on mitattu muinaisista ajoista lähtien. Tätä varten muinaiset kreikkalaiset asensivat torneja, joissa oli tornit ja tuuliviirit talojen katoille. Mutta Baltian mestarit menestyivät erityisen hyvin tuulen suunnan ja nopeuden mittaamisessa. Meri ruokki heitä. Ja tietää, mitä huominen tuo sinulle, oli heille yhtä tärkeää kuin kenellekään muulle.

Yleensä tuuliviiri tehtiin jonkin eläimen hahmosta, joka kiertyi ja osoitti tuulen suunnan nuolella ja spinner näytti likimääräistä nopeuttaan.

Laite tuulen nopeuden mittaamiseen.

Laite tuulen nopeuden mittaamiseen - lasten tuulimittari

Tuulen nopeuden mittaamiseen jo 1600-luvulla. Englantilainen tiedemies Robert Hooke keksi erityisen laitteen - tuulimittarin. Sen nimi, joka koostuu kahdesta antiikin kreikkalaisesta sanasta: "anemo" - "tuuli" ja "mittari" - "mittaan" puhui puolestaan. Tuulimittarin spinner pyöri, ja tuulen nopeus laskettiin sen kierrosten lukumäärästä. Tämä hetki metreinä sekunnissa. Kun tiedät tuulen suunnan ja nopeuden, voit ennustaa, kuinka sää muuttuu lähitulevaisuudessa.

Tuuli on vaakasuora ilmavirta, jolla on useita erityispiirteitä: voimakkuus, suunta ja nopeus. Sen tarkoituksena oli määrittää tuulen nopeus, johon irlantilainen amiraali palasi alku XIX vuosisadalla kehitetty erityinen pöytä. Niin kutsuttua Beaufortin asteikkoa käytetään edelleen. Mikä on vaaka? Kuinka käyttää sitä oikein? Ja mitä Beaufort-asteikko ei salli sinun määrittää?

Mikä on tuuli?

tieteellinen määritelmä tämä käsite seuraavat: tuuli on ilmavirta, joka liikkuu maanpinnan suuntaisesti korkean ilmanpaineen alueelta matalan ilmanpaineen alueelle. Tämä ilmiö ei ole tyypillinen vain planeetallemme. Eli tehokkain aurinkokunta tuulet puhaltavat Neptunuksella ja Saturnuksella. Ja maan tuulet, niihin verrattuna, voivat tuntua kevyeltä ja erittäin miellyttävältä tuulelta.

Tuulella on aina ollut tärkeä rooli ihmisen elämässä. Hän inspiroi muinaisia ​​kirjailijoita luomaan myyttisiä tarinoita, legendoja ja satuja. Tuulen ansiosta ihmisellä on mahdollisuus ylittää huomattavia etäisyyksiä merellä (purjeveneiden avulla) ja ilmassa (avulla ilmapalloja). Tuuli on myös mukana monien maallisten maisemien "rakentamisessa". Joten se siirtää miljoonia hiekanjyviä paikasta toiseen muodostaen näin ainutlaatuisia eolisia maamuotoja: dyynejä, dyynejä ja hiekkaharjuja.

Samaan aikaan tuulet eivät voi vain luoda, vaan myös tuhota. Niiden gradientin vaihtelut voivat aiheuttaa lentokoneen hallinnan menettämisen. Kova tuuli laajentaa merkittävästi soveltamisalaa metsäpaloja, ja suurilla altailla aiheuttaa valtavia aaltoja jotka tuhoavat taloja ja vaativat ihmishenkiä. Siksi on niin tärkeää tutkia ja mitata tuulta.

Tuulen perusparametrit

On tapana erottaa neljä tuulen pääparametria: voimakkuus, nopeus, suunta ja kesto. Kaikki ne mitataan erityisillä laitteilla. Tuulen voimakkuus ja nopeus määritetään ns. tuulimittarilla, suunta - tuuliviiren avulla.

Kestoparametrin perusteella meteorologit erottavat myrskyt, tuulet, myrskyt, hurrikaanit, taifuunit ja muut tuulet. Tuulen suunta määräytyy sen horisontin puolen mukaan, josta se puhaltaa. Mukavuuden vuoksi ne on lyhennetty seuraavilla latinalaisilla kirjaimilla:

• N (pohjoinen).
• S (eteläinen).
• W (länsi).
• E (itäinen).
• C (rauhallinen).

Lopuksi tuulen nopeus mitataan 10 metrin korkeudelta tuulimittareiden tai erikoistutkien avulla. Lisäksi tällaisten mittausten kesto eri maat maailma ei ole sama. Esimerkiksi amerikkalaisilla sääasemilla ilmavirtojen keskinopeus otetaan huomioon 1 minuutin ajan, Intiassa - 3 minuutin ajan ja monissa eurooppalaiset maat-10 minuutissa. Klassinen väline tuulen nopeuden ja voimakkuuden tietojen esittämiseen on ns. Beaufort-asteikko. Miten ja milloin hän ilmestyi?

Kuka on Francis Beaufort?

Francis Beaufort (1774-1857) - irlantilainen merimies, sotilaamiraali ja kartografi. Hän syntyi pikkukaupungissa An-Wawissa Irlannissa. Valmistuttuaan koulusta 12-vuotias poika jatkoi opintojaan kuuluisan professori Usherin johdolla. Tänä aikana hän osoitti ensin poikkeuksellisen kyvyn opiskella " meritieteet". AT teini-iässä hän liittyi East India Companyyn ja otti Aktiivinen osallistuminen Jaavanmeren tutkimuksessa.

On huomattava, että Francis Beaufort kasvoi melko rohkeana ja rohkeana kaverina. Niinpä nuori mies osoitti suurta omistautumista aluksen hylyn aikana vuonna 1789. Menetettyään kaikki ruokansa ja henkilökohtaiset tavaransa hän onnistui pelastamaan joukkueen arvokkaat työkalut. Vuonna 1794 Beaufort osallistui meritaistelu ranskalaisia ​​vastaan ​​ja hinasivat sankarillisesti vihollisen tulen osumaa laivaa.

Tuulen mittakaavan kehitys

Francis Beaufort oli erittäin ahkera. Joka päivä hän heräsi kello viisi aamulla ja ryhtyi heti töihin. Beaufort oli merkittävä auktoriteetti armeijan ja merimiesten keskuudessa. Hän saavutti kuitenkin maailmanlaajuista mainetta ainutlaatuisen kehityksensä ansiosta. Vielä keskilaivamiehenä utelias nuori mies piti päivittäin päiväkirjaa säähavainnoista. Myöhemmin kaikki nämä havainnot auttoivat häntä laatimaan erityisen tuuliasteikon. Vuonna 1838 Britannian amiraliteetti hyväksyi hänet virallisesti.

Kuuluisan tiedemiehen ja kartografin kunniaksi on nimetty yksi merestä, saari Etelämantereella, joki ja niemi Pohjois-Kanadassa. Ja Francis Beaufortista tuli kuuluisa moniaakkosisen sotilassalauksen luomisesta, joka on myös nimetty hänen mukaansa.

Beaufort-vaaka ja sen ominaisuudet

Asteikko edustaa varhaisinta tuulien luokitusta niiden voimakkuuden ja nopeuden mukaan. Se on kehitetty perustuen meteorologiset havainnot avomeren olosuhteissa. Aluksi klassinen Beaufortin tuuliasteikko on kahdentoista pisteen asteikko. Vasta 1900-luvun puolivälissä se laajennettiin 17 tasoon, jotta voidaan erottaa hurrikaanivoimaiset tuulet.

Tuulen voimakkuus Beaufortin asteikolla määräytyy kahdella kriteerillä:

1. Sen vaikutuksen mukaan erilaisiin maanpinnan esineisiin ja esineisiin.
2. Avomeren jännitysasteen mukaan.

On tärkeää huomata, että Beaufort-asteikko ei mahdollista ilmavirtojen keston ja suunnan määrittämistä. Se sisältää yksityiskohtaisen tuulien luokituksen niiden voimakkuuden ja nopeuden mukaan.

Beaufort-asteikko: sushipöytä

Alla on taulukko, jossa Yksityiskohtainen kuvaus tuulen vaikutukset maahan ja esineisiin. Irlantilaisen tiedemiehen F. Beaufortin kehittämä asteikko koostuu kahdestatoista tasosta (pisteestä).

Beaufort-taulukko meriolosuhteista

Oceanografiassa on sellainen asia kuin meren tila. Se sisältää meren aaltojen korkeuden, taajuuden ja voimakkuuden. Alla on Beaufort-asteikko (taulukko), joka auttaa määrittämään tuulen voimakkuuden ja nopeuden näiden merkkien perusteella.

Siten Beaufort-asteikon ansiosta ihmiset voivat tarkkailla tuulta ja arvioida sen voimakkuutta. Tämä mahdollistaa maksimaalisen ottamisen tarkkoja ennusteita sää.