Instruments vēja ātruma mērīšanai. meteoroloģiskais instruments. Vēja ātrums un kā to izmērīt Kā izmērīt vēja ātrumu uz lauka

Vēja virziens un ātrums ir viens no labākajiem laikapstākļu izmaiņu rādītājiem. Ir 16 vēja virzieni (rumbi), kas norādīti ar galvenajiem punktiem. Šo sešpadsmit punktu nosaukumi jeb virzieni, no kuriem pūš vējš, ir doti šajā tabulā:

Vējš ir nosaukts pēc tās horizonta daļas, no kuras tas pūš. Jūrnieki stāsta, ka vējš "iepūš kompasā". Šis izteiciens ļaus vieglāk atcerēties iepriekš minēto tabulu.

Papildus šiem nosaukumiem ir arī vietējie. Piemēram, piekrastē baltā jūra un Murmanskas reģionā vietējie zvejnieki ziemeļaustrumu vēju sauc par "nakts pūci", dienvidu - "letnik", dienvidaustrumu - "vakariņas", dienvidrietumu - "shelovnik", ziemeļrietumu - "piekrastes vēju". Vēju nosaukumi ir arī Melnajā, Kaspijas jūrā un Volgā. Liela nozīme Lai noteiktu laikapstākļus, ir vietējie vēji, kas jāzina un jāņem vērā.

Lai noteiktu vēja virzienu, ir nepieciešams samitrināt rādītājpirkstu un pacelt to vertikāli uz augšu. Vēja pusē būs auksts.

Vēja virzienu var noteikt arī pēc vimpeļa, dūmiem un kompasa. Pagriežoties pret vēju un turot sev priekšā kompasu, kura nulles dalījums ir novietots zem bultas ziemeļu gala, viņi uzliek sērkociņu vai tievu taisnu nūju tā centrā, vēršot to virzienā, kurā atrodas novērotājs. vērsta, tas ir, pret vēju.

Piespiežot sērkociņu vai nūju šādā stāvoklī pie kompasa stikla, jāskatās, uz kādu skalas sadalījumu tas krīt. Šī būs tā horizonta daļa, no kuras pūš vējš.

Vēja virziena norāde ir putnu piezemēšanās. Viņi vienmēr piezemējas pret vēju.

Vēja ātrumu mēra ar attālumu (metros vai kilometros), kādu gaisa masa pārvietojas 1 sekundē. (stundās), kā arī punktos pēc divpadsmit punktu Boforta sistēmas. Vēja ātrums pastāvīgi mainās, un tāpēc biežāk ņem vērā tā vidējo vērtību virs 10 minūtēm. Vēja ātrumu nosaka ar speciāliem instrumentiem, taču diezgan precīzi to var noteikt ar aci, izmantojot tabulu zemāk.

Vēja ātruma noteikšana (pēc K.V. Pokrovska):

Jūras (ezera) viļņu stiprumu nosaka pēc šādas tabulas (pēc A.G. Komovska):

1. Vēja parādīšanās. Gaiss ir caurspīdīgs un bezkrāsains, bet mēs visi zinām, ka tas pastāv, jo jūtam tā kustību. Gaiss vienmēr ir kustībā. Tā kustību horizontālā virzienā sauc ar vēju.

Vēja cēlonis ir atmosfēras spiediena atšķirības apgabalos zemes virsma. Tiklīdz spiediens kādā apgabalā palielinās vai samazinās, gaiss plūst no lielāka spiediena vietas uz mazāku pusi. Ir dažādi iemesli, kāpēc līdzsvars tiek traucēts. atmosfēras spiediens. Galvenais no tiem ir nevienmērīga zemes virsmas sasilšana un temperatūras atšķirības dažādās vietās.

Apsveriet šo parādību, piemēram, vēja brīzes piemēru, kas veidojas jūras vai liela ezera piekrastē. Dienas laikā vējš savu virzienu maina divas reizes. Tas notiek temperatūras un atmosfēras spiediena atšķirības dēļ uz zemes un ūdens virsmas dienā un naktī. Zeme, atšķirībā no jūras, dienā ātri uzsilst un naktī ātri atdziest. Dienā uz sauszemes ir pazemināts spiediens, virs ūdens virsmas paaugstināts, naktīs ir otrādi. Līdz ar to dienas brīze no jūras (ezera) pūš uz siltāku zemi, savukārt nakts vējš no vēsākas zemes uz jūru (20. att.). (Paskaidrojiet nakts vēsmas veidošanos.)Šie vēji aptver salīdzinoši šauru piekrastes joslu.

2. Vēja virziens un ātrums. Vēja spēks. Vēju raksturo virziens un ātrums. Vēja virzienu nosaka tā horizonta puse, no kuras tas pūš (21. att.). (Kā sauc vēju, kas pūš uz dienvidiem? Rietumiem?) Vēja ātrums atkarīgs no atmosfēras spiediena: jo lielāka spiediena starpība, jo stiprāks vējš. Šo vēja indikatoru ietekmē berze un gaisa blīvums. Kalnu virsotnēs pastiprinās vējš. Jebkuri šķēršļi (kalnu sistēmas un kalnu grēdas, ēkas, meža joslas utt.) ietekmē vēja ātrumu un virzienu. Aplidojot šķērsli, vējš tā priekšā vājinās, bet no sāniem pastiprinās. Vēja ātrums ievērojami palielinās, piemēram, starp divām cieši izvietotām kalnu grēdām. (Kāpēc atklātās vietās vējš ir stiprāks nekā mežā?)

Vēja ātrumu parasti mēra metros sekundē (m/s). Vēja stiprumu var novērtēt pēc tā ietekmes uz sauszemes objektiem un jūru Bofora skalas punktos (no 0 līdz 12 ballēm) (1. tabula).

1. tabula

Boforta skala vēja stipruma noteikšanai

Jūs jau zināt, ka vēja ātrumu un virzienu nosaka vējrādītājs (22. att.). Vējrādis sastāv no vējrādītāja, horizonta malu indikatora, metāla plāksnes un loka ar tapām. Vējrādītājs brīvi griežas pa vertikālo asi un ir uzstādīts pa vējam. Pēc tā un horizonta malu indikatora tiek noteikts vēja virziens. Vēja ātrumu nosaka metāla plāksnes novirze no vertikālā stāvokļa uz vienu no loka tapām. vējrādītājs ieslēgts meteoroloģiskās stacijas ir uzstādīts 10-12 m augstumā virs zemes virsmas.

Vēja ātruma precīzākai mērīšanai tiek izmantota speciāla ierīce - anemometrs (23. att.).

Parastais vēja ātrums pie zemes virsmas ir 4-8 m/s, un tas reti pārsniedz 11 m/s (24. att.). Taču ir postoši vēji – tās ir vētras (vēja ātrums virs 18 m/s) un viesuļvētras (virs 29 m/s). Vēja ātrums tropu viesuļvētrās sasniedz 65 m/s, un ar atsevišķām brāzmām - pat līdz 100 m/s. Ļoti vāju vēju (ar ātrumu ne vairāk kā 0,5 m / s) vai mierīgu sauc par mierīgu . (Kādos apstākļos tiek novērots miers?)

Vēja ātrums, tāpat kā virziens, pastāvīgi mainās gan laikā, gan telpā. Gaisa kustības raksturu var redzēt, vērojot sniegpārslu krišanu vējā. Sniegpārslas veic nejaušas kustības: tās uzlido, tad nokrīt, tad apraksta sarežģītas cilpas.

Vēja biežuma vizuāls attēlojums noteiktā laika periodā (mēnesis, sezona, gads). vēja roze(25. att.) . Tā veidota šādi: uzzīmēti astoņi galvenie horizonta virzieni un katrā pēc pieņemtā mēroga tiek pārcelts atbilstošā vēja biežums. Šim nolūkam tiek ņemti vidējie ilgtermiņa dati. Iegūto segmentu gali ir savienoti. Centrā (aplī) ir norādīts nomierināšanas biežums.

? pārbaudi pats

Tas ir interesanti

Spēcīgi vēji rada lielus postījumus uz sauszemes un nelīdzenām jūrām. Spēcīgos atmosfēras viesuļos (tornado) vēja ātrums sasniedz 100 m/s. Viņi ceļ un pārvieto automašīnas, ēkas, tiltus. Īpaši postoši tornado (tornado) ir novērojami ASV (26. att.). Ik gadu tiek reģistrēti no 450 līdz 1500 viesuļvētru ar vidēji aptuveni 100 upuriem.

Vējš un tā trieciena virziena noteikšana ir pazīstams kā observators vai anemometrs. Šāda ierīce tiek izmantota, ja ir nepieciešams kontrolēt kustības parametrus gaisa masas.

Darbības princips

Neskatoties uz dažādiem anemometriem, kas atšķiras pēc konstrukcijas, lielākā daļa no tiem darbojas pēc principa, kas nosaka gaisa plūsmas darbības raksturu uz kustīgiem rotējošiem elementiem.

Šīs kategorijas ierīces spēj noteikt maksimālo strāvu, kad plūsma pūš noteiktā virzienā. Daži modeļi nodrošina tilpuma gaisa plūsmas, plūsmas temperatūras, mitruma rādītājus. Tādējādi funkcionāls instruments vēja ātruma mērīšanai pārvēršas par pārnēsājamu meteoroloģisko staciju.

Veidi

Ir vairāki atsevišķi ierīču veidi, kas spēj aprēķināt vēja ātrumu. Pašlaik šim nolūkam tiek izdalīti šādi ierīču veidi:

• rotācijas;
• virpulis;
• termiski;
• dinamometrisks;
• optiskais;
• ultraskaņas.

Sīkāk apskatīsim katra veida ierīces, noteiksim to iespējas, darbības metodes.

Rotējošie anemometri

laika instruments var aprīkot ar krūzītēm vai asmeņiem, kas spēlē jutīga elementa lomu. Pēdējie ir kustīgi nostiprināti uz vertikāla stieņa un savienoti ar skaitītāju. Gaisa straumju kustība liek šādiem pagrieziena galdiem griezties ap asi. Kustības laikā mērīšanas mehānisms fiksē apgriezienu skaitu noteiktā laika periodā. Vizuālo informāciju nodrošina vēja ātruma skala vai digitālais displejs.

Šāda veida dizaini ir izgudroti jau ilgu laiku. Tomēr, neskatoties uz progresīvāku instrumentu parādīšanos, meteorologi visā pasaulē joprojām turpina veiksmīgi izmantot rotācijas anemometrus.

Vortex anemometri

Šādās ierīcēs ātruma mērīšana notiek gaisa plūsmu darbības dēļ uz gaismas lāpstiņriteņa, kas atrodas vertikālā plaknē. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, lāpstiņriteņa griešanās, iedarbojoties uz sistēmu, pārsūta datus uz skaitīšanas mehānismu.

Pašlaik visizplatītākie ir rokas virpuļanemometri. Pēdējie tiek izmantoti gaisa plūsmas ātruma mērīšanai ventilācijas sistēmās un cauruļvados, kā arī tiek uzstādīti rūpniecisko un dzīvojamo objektu gaisa kanālos.

Termiskie anemometri

Siltuma ierīces nav ļoti pieprasītas. Visbiežāk to izmantošanas nepieciešamība rodas, mērot lēnas gaisa plūsmas rādītājus.

Termiskais vējš darbojas pēc kvēlspuldzes kvēldiega vai īpašas plāksnes, uz kuras tiek pielietots gaisa spiediens, temperatūras mērīšanas principa. Pie dažādiem plūsmas ātrumiem izdalās noteikts enerģijas daudzums, kas ļauj uzturēt vienu vai otru termoelementa temperatūru. Šādā vienkāršā veidā tiek noteikts vēja ātrums.

Griezes momenta anemometri

Ierīce vēja ātruma mērīšanai var darboties arī, nosakot vēja plūsmas spiediena rādītājus vienā pusē noslēgtas L formas caurules vidū. Dati tiek iegūti, salīdzinot gaisa pārspiedienu elementa ārpusē un iekšpusē.

dinamometriskā ierīce vēja ātruma mērīšanai tiek izmantota ne tikai meteoroloģijā. Līdzīgas ierīces tiek uzstādītas ventilācijas sistēmās un gāzes kanālos, kur tiek aprēķināts tilpuma plūsmas ātrums un to ātrums.

Ultraskaņas anemometri

Šīs kategorijas ierīču darbības princips ir balstīts uz noteikšanu uztvērējā atkarībā no gaisa masu plūsmas rādītājiem. Šeit ir visprecīzākās, modernākās ierīces, kas ļauj arī fiksēt vēja plūsmu virzienu.

Ir trīsdimensiju un divdimensiju ultraskaņas ierīces. Pirmie ļauj iegūt plūsmu kustības virziena rādītājus trīs komponentos. Savukārt divdimensiju meteoroloģiskais instruments ļauj izmērīt vēja virzienu un ātrumu tikai horizontālā plaknē. Dažas ultraskaņas sistēmas aprēķina gaisa plūsmu temperatūru.

Optiskie anemometri

Fiziķi, inženieri, kas iesaistīti kosmosa programmas, bieži vien izmanto lāzera optiskās ierīces, lai izmērītu gaisa plūsmu kustības ātrumu un virzienu. Šādas ierīces darbojas saskaņā ar kustīga objekta izkliedētās vai atstarotās gaismas atkarības definīciju no tā ātruma. Šī metode nenozīmē tiešu gāzveida, cietu vai šķidru vielu ietekmi uz mērierīces elementiem.

Optisko anemometru darbības joma ir ārkārtīgi plaša, sākot ar vielu kustības virzienu noteikšanu dzīvās šūnās un kapilāros un beidzot ar gāzu kustības ātruma aprēķināšanu atmosfērā.

Lāzerierīču darbība palīdz ar augsta precizitāte aprēķināt gaisa plūsmas ātrumu ap kustīgiem objektiem, jo ​​īpaši transportlīdzekļiem, lidmašīna, kosmosa ķermeņi. Iegūtie aprēķini dod iespēju pētniekiem, inženieriem un mehāniķiem izstrādāt aerodinamiskākās formas iekārtu projektēšanā.

Kam jāpievērš uzmanība, izvēloties ierīci gaisa plūsmas ātruma un virziena mērīšanai? Šeit izšķiroša nozīme ir lietotājam iestatīto uzdevumu sarakstam. Atkarībā no tā, tādas specifikācijas ierīce:

• maksimālais mērīšanas diapazons;
• kļūdu lielums;
• pielietošanas iespēja noteiktos temperatūras apstākļos;
• lietotāja drošības līmenis, kad ierīce ir pakļauta agresīviem vides faktoriem;
• tips: stacionāra vai pārnēsājama ierīce;
• mehānisma aizsardzības pakāpe no nokrišņu ietekmes;
• ierīces barošanas avota raksturs un datu ģenerēšanas metode;
• ierīces izmēri;
• spēja aprēķināt rādītājus naktī (fona apgaismojuma klātbūtne).

Šobrīd strādāt ārkārtīgi zemas temperatūras iespējams izmantot meteoroloģiskos instrumentus ar sildītājiem. Raktuvēm un šahtām tiek izmantoti specializēti anemometri, kas spēj pareizi darboties augsta putekļainā vidē un sprādzienbīstamā vidē. Šādas funkcionālas ierīces iztur triecienu augsts mitrums un paliek darbināms pie ievērojamām temperatūras svārstībām.

Galu galā

Kā redzams, atkarībā no personīgajām vajadzībām ir iespējams izvēlēties piemērotāko ierīci gaisa plūsmas indikatoru ierakstīšanai. Tomēr šeit ir grūtības. Jo visi anemometri ir mērinstrumenti, tie ir pakļauti sertifikācijai un atestācijai attiecīgajās valsts institūcijās.

Vēja virziens ir mērīts kopš seniem laikiem. Šim nolūkam senie grieķi uz savu māju jumtiem uzstādīja torņus ar smailēm un vējrādītājiem. Bet īpaši veiksmīgi Baltijas meistariem veicās vēja virziena un ātruma mērīšanā. Jūra viņus baroja. Un zināt, ko rītdiena jums nesīs, viņiem bija tikpat svarīgi kā jebkuram citam.

Parasti vējrādītājs tika izgatavots kāda dzīvnieka figūriņas formā, kas griezās un ar bultiņu rādīja vēja virzienu, un vērpējs rādīja savu aptuveno ātrumu.

Instruments vēja ātruma mērīšanai.

Instruments vēja ātruma mērīšanai - bērnu anemometrs

Vēja ātrumu mērīt jau 17. gs. Angļu zinātnieks Roberts Huks izgudroja īpašu ierīci - anemometru. Tās nosaukums, kas sastāv no diviem sengrieķu vārdiem: "anemo" - "vējš" un "metrs" - "es mēru" runāja pats par sevi. Anemometra griezējs griezās, un vēja ātrums tika aprēķināts no tā apgriezienu skaita. Šis brīdis metros sekundē. Zinot vēja virzienu un ātrumu, var paredzēt, kā tuvākajā laikā mainīsies laikapstākļi.

Vējš ir horizontāla gaisa plūsma, kurai ir vairākas specifiskas īpašības: stiprums, virziens un ātrums. Tas bija paredzēts, lai noteiktu vēja ātrumu, kurā Īrijas admirālis atgriezās XIX sākums gadsimtā izstrādāja īpašu tabulu. Tā sauktā Boforta skala tiek izmantota arī mūsdienās. Kas ir skala? Kā to pareizi lietot? Un ko neļauj noteikt Boforta skala?

Kas ir vējš?

zinātniskā definīcija šo koncepcijušādi: vējš ir gaisa plūsma, kas virzās paralēli zemes virsmai no augsta atmosfēras spiediena zonas uz zemu atmosfēras spiedienu. Šī parādība ir raksturīga ne tikai mūsu planētai. Tātad, visspēcīgākais Saules sistēma vēji pūš uz Neptūnu un Saturnu. Un sauszemes vēji, salīdzinot ar tiem, var šķist viegls un ļoti patīkams vējš.

Vējš vienmēr ir spēlējis nozīmīgu lomu cilvēka dzīvē. Viņš iedvesmoja senos rakstniekus radīt mītiskus stāstus, leģendas un pasakas. Pateicoties vējam, cilvēkam ir iespēja pārvarēt ievērojamus attālumus pa jūru (ar buru laivu palīdzību) un pa gaisu (ar baloni). Vējš ir iesaistīts arī daudzu zemes ainavu "celšanā". Tādējādi tas pārvieto miljoniem smilšu graudu no vietas uz vietu, veidojot unikālas eoliskās reljefa formas: kāpas, kāpas un smilšainas grēdas.

Tajā pašā laikā vēji var ne tikai radīt, bet arī iznīcināt. To gradienta svārstības var izraisīt kontroles zaudēšanu pār lidmašīnu. Stiprs vējš ievērojami paplašina darbības jomu mežu ugunsgrēki, un uz lieliem rezervuāriem rada milzīgi viļņi kas iznīcina mājas un prasa cilvēku dzīvības. Tāpēc ir tik svarīgi pētīt un izmērīt vēju.

Vēja pamatparametri

Ir pieņemts izšķirt četrus galvenos vēja parametrus: stiprumu, ātrumu, virzienu un ilgumu. Tos visus mēra, izmantojot īpašas ierīces. Vēja stiprumu un ātrumu nosaka, izmantojot tā saukto anemometru, virzienu - ar vējrādītāja palīdzību.

Balstoties uz ilguma parametru, meteorologi izšķir vētras, vēsmas, vētras, viesuļvētras, taifūnus un citus vēja veidus. Vēja virzienu nosaka tā horizonta puse, no kuras tas pūš. Ērtības labad tie ir saīsināti ar šādiem latīņu burtiem:

• N (ziemeļu).
• S (dienvidu).
• W (rietumu).
• E (austrumi).
• C (mierīgs).

Visbeidzot, vēja ātrumu mēra 10 metru augstumā, izmantojot anemometrus vai īpašus radarus. Turklāt šādu mērījumu ilgums dažādas valstis pasaule nav vienāda. Piemēram, Amerikas meteoroloģiskajās stacijās tiek ņemts vērā vidējais gaisa plūsmas ātrums 1 minūti, Indijā - 3 minūtes un daudzās Eiropas valstis- pēc 10 minūtēm. Klasiskais instruments datu uzrādīšanai par vēja ātrumu un stiprumu ir tā sauktā Boforta skala. Kā un kad viņa parādījās?

Kas ir Frensiss Boforts?

Frānsiss Bofors (1774-1857) - īru jūrnieks, militārais admirālis un kartogrāfs. Viņš dzimis mazajā An-Waw pilsētiņā Īrijā. Pēc skolas beigšanas 12 gadus vecais zēns turpināja mācības slavenā profesora Ašera vadībā. Šajā periodā viņš pirmo reizi parādīja ārkārtēju spēju mācīties " jūras zinātnes". AT pusaudža gados viņš pievienojās Austrumindijas kompānijai un paņēma Aktīva līdzdalība Javas jūras izpētē.

Jāatzīmē, ka Frensiss Boforts uzauga kā diezgan drosmīgs un drosmīgs puisis. Tātad kuģa vraka laikā 1789. gadā jauneklis izrādīja lielu centību. Pazaudējis visu pārtiku un personīgās mantas, viņam izdevās izglābt komandas vērtīgos darbarīkus. 1794. gadā Boforts piedalījās jūras kauja pret frančiem un varonīgi vilka kuģi, kuru skāra ienaidnieka uguns.

Vēja mēroga attīstība

Frensiss Boforts bija ārkārtīgi strādīgs. Katru dienu viņš pamodās pulksten piecos no rīta un nekavējoties ķērās pie darba. Boforts bija ievērojama autoritāte starp militārpersonām un jūrniekiem. Tomēr pasaules slavu viņš ieguva, pateicoties savai unikālajai attīstībai. Vēl būdams starpnieks, zinātkārais jauneklis katru dienu glabāja laikapstākļu novērojumu dienasgrāmatu. Vēlāk visi šie novērojumi viņam palīdzēja sastādīt īpašu vēju skalu. 1838. gadā viņu oficiāli apstiprināja Lielbritānijas Admiralitāte.

Par godu slavenajam zinātniekam un kartogrāfam nosaukta viena no jūrām, sala Antarktīdā, upe un zemesrags Kanādas ziemeļos. Un Frānsiss Boforts kļuva slavens ar daudz alfabētiskā militārā šifra izveidi, kas arī tika nosaukts viņa vārdā.

Boforta skala un to īpašības

Skala atspoguļo senāko vēju klasifikāciju pēc to stipruma un ātruma. Tas tika izstrādāts, pamatojoties uz meteoroloģiskie novērojumi atklātas jūras apstākļos. Sākotnēji klasiskā Boforta vēja skala ir divpadsmit punktu skala. Tikai 20. gadsimta vidū tas tika paplašināts līdz 17 līmeņiem, lai atšķirtu viesuļvētras spēkus.

Vēja stiprumu pēc Boforta skalas nosaka divi kritēriji:

1. Pēc tās ietekmes uz dažādiem zemes objektiem un objektiem.
2. Atbilstoši atklātās jūras uztraukuma pakāpei.

Svarīgi atzīmēt, ka Boforta skala neļauj noteikt gaisa plūsmu ilgumu un virzienu. Tajā ir detalizēta vēju klasifikācija pēc to stipruma un ātruma.

Beaufort skalas: galds suši

Zemāk ir tabula ar Detalizēts apraksts vēja ietekme uz zemes objektiem un objektiem. Īru zinātnieka F. Boforta izstrādātā skala sastāv no divpadsmit līmeņiem (punktiem).

Beaufort jūras apstākļu tabula

Okeanogrāfijā ir tāda lieta kā jūras stāvoklis. Tas ietver jūras viļņu augstumu, biežumu un stiprumu. Zemāk ir Boforta skala (tabula), kas palīdzēs noteikt vēja stiprumu un ātrumu, pamatojoties uz šīm zīmēm.

Tādējādi, pateicoties Boforta skalai, cilvēki var novērot vēju un novērtēt tā stiprumu. Tas ļauj sasniegt maksimumu precīzas prognozes laikapstākļi.