Przyrząd do pomiaru prędkości wiatru. przyrząd meteorologiczny. Prędkość wiatru i jak ją mierzyć Jak mierzyć prędkość wiatru w terenie

Kierunek i prędkość wiatru to jedne z najlepszych wskaźników zmian pogody. Istnieje 16 kierunków wiatru (rumby), wskazanych przez punkty kardynalne. Nazwy tych szesnastu punktów lub kierunków, z których wieje wiatr, podane są w poniższej tabeli:

Nazwa wiatru pochodzi od części horyzontu, z której wieje. Żeglarze mówią, że wiatr „wieje w kompas”. To wyrażenie ułatwi zapamiętanie powyższej tabeli.

Oprócz tych nazw istnieją również nazwy lokalne. Na przykład na wybrzeżu białe morze aw regionie Murmańska lokalni rybacy nazywają wiatr północno-wschodni „nocną sową”, południowy - „letnik”, południowy wschód - „lunch”, południowy zachód - „szelkownik”, północny zachód - „wiatr przybrzeżny”. Znane są również nazwy wiatrów na Morzu Czarnym, Kaspijskim i nad Wołgą. Bardzo ważne aby określić pogodę, należy znać lokalne wiatry, które muszą być znane i brane pod uwagę.

Aby określić kierunek wiatru, musisz zwilżyć palec wskazujący i podnieść go pionowo w górę. Będzie zimno po stronie zwróconej do wiatru.

Kierunek wiatru można również określić za pomocą proporczyka, dymu i kompasu. Stojąc przed wiatrem i trzymając przed sobą kompas, którego podział zerowy znajduje się pod północnym końcem strzałki, kładą na jej środku zapałkę lub cienki prosty kij, kierując go w kierunku, w którym znajduje się obserwator zwrócone, to znaczy w kierunku wiatru.

Dociskając zapałkę lub kij w tej pozycji do szkiełka kompasu, trzeba przyjrzeć się, na jaką podziałkę skali pada. To będzie ta część horyzontu, z której wieje wiatr.

Wskazaniem kierunku wiatru jest lądowanie ptaków. Zawsze lądują pod wiatr.

Prędkość wiatru mierzy się odległością (w metrach lub kilometrach), na której masa powietrza przemieszcza się w ciągu 1 sekundy. (w godzinach), a także w punktach według dwunastopunktowego systemu Beauforta. Prędkość wiatru ciągle się zmienia, dlatego coraz częściej uwzględnia się jego średnią wartość z 10 minut. Prędkość wiatru jest określana przez specjalne przyrządy, ale można ją dość dokładnie określić na oko, korzystając z poniższej tabeli.

Wyznaczanie prędkości wiatru (według K.V. Pokrovsky'ego):

Siłę fal morza (jeziora) określa się zgodnie z poniższą tabelą (według A.G. Komovsky'ego):

1. Pojawienie się wiatru. Powietrze jest przezroczyste i bezbarwne, ale wszyscy wiemy, że istnieje, ponieważ czujemy jego ruch. Powietrze jest zawsze w ruchu. Nazywa się jego ruch w kierunku poziomym przez wiatr.

Przyczyną wiatru jest różnica ciśnienia atmosferycznego nad obszarami powierzchnia ziemi. Gdy tylko ciśnienie w jakimkolwiek obszarze wzrośnie lub spadnie, powietrze pędzi z miejsca większego ciśnienia na stronę mniejszego. Jest wiele powodów, dla których równowaga jest zachwiana. ciśnienie atmosferyczne. Głównym z nich jest nierównomierne nagrzewanie się powierzchni ziemi i różnica temperatur w różnych obszarach.

Rozważmy to zjawisko na przykładzie bryzy wiatru, która tworzy się na wybrzeżu morza lub w dużym jeziorze. W ciągu dnia bryza dwukrotnie zmienia kierunek. Dzieje się tak ze względu na różnicę temperatur i ciśnienia atmosferycznego nad powierzchnią lądu i wody w dzień iw nocy. Ląd, w przeciwieństwie do morza, szybko się nagrzewa w ciągu dnia i szybko ochładza w nocy. W ciągu dnia ciśnienie na lądzie jest zmniejszone, a nad powierzchnią wody podwyższone, w nocy jest odwrotnie. Dlatego bryza dzienna wieje od morza (jeziora) do cieplejszego lądu, podczas gdy bryza nocna wieje z chłodniejszego lądu do morza (ryc. 20). (Wyjaśnij powstawanie bryzy nocnej.) Wiatry te pokrywają stosunkowo wąski pas wybrzeża.

2. Kierunek i prędkość wiatru. Siła wiatru. Wiatr charakteryzuje się kierunkiem i prędkością. Kierunek wiatru określa strona horyzontu, z której wieje (ryc. 21). (Jak nazywa się wiatr wiejący na południe? na zachód?) Prędkość wiatru zależy od ciśnienia atmosferycznego: im większa różnica ciśnień, tym silniejszy wiatr. Na ten wskaźnik wiatru wpływa tarcie i gęstość powietrza. Na szczytach gór wzmaga się wiatr. Wszelkie przeszkody (systemy górskie i pasma górskie, budynki, pasy leśne itp.) wpływają na prędkość i kierunek wiatru. Opływając przeszkodę wiatr przed nią słabnie, ale z boków nasila się. Prędkość wiatru znacznie wzrasta, na przykład między dwoma gęsto rozmieszczonymi pasmami górskimi. (Dlaczego wiatr jest silniejszy na otwartej przestrzeni niż w lesie?)

Prędkość wiatru jest zwykle mierzona w metrach na sekundę (m/s). Siłę wiatru można ocenić poprzez jego oddziaływanie na obiekty lądowe i morze w punktach w skali Beauforta (od 0 do 12 punktów) (tab. 1).

Tabela 1

Skala Beauforta do określania siły wiatru

Wiesz już, że wiatrowskaz wyznacza prędkość i kierunek wiatru (rys. 22). Wiatrowskaz składa się z wiatrowskazu, wskaźnika boków horyzontu, metalowej płytki i łuku z pinami. Wiatrowskaz obraca się swobodnie w osi pionowej i jest montowany z wiatrem. Zgodnie z nim i wskaźnikiem boków horyzontu określany jest kierunek wiatru. Prędkość wiatru jest ustawiana przez odchylenie metalowej płyty od pozycji pionowej do jednego z kołków łukowych. wiatrowskaz włączony stacje meteorologiczne jest zainstalowany na wysokości 10-12 m nad powierzchnią ziemi.

W celu dokładniejszego pomiaru prędkości wiatru stosuje się specjalne urządzenie - anemometr (ryc. 23).

Zwykle prędkość wiatru przy powierzchni ziemi wynosi 4-8 m/s, rzadko przekracza 11 m/s (rys. 24). Jednak zdarzają się wiatry destrukcyjne – są to sztormy (prędkość wiatru powyżej 18 m/s) i huragany (ponad 29 m/s). Prędkość wiatru w tropikalnych huraganach dochodzi do 65 m/s, a przy pojedynczych porywach nawet do 100 m/s. Bardzo słaby wiatr (o prędkości nie większej niż 0,5 m / s) lub spokój nazywa się spokojem . (W jakich warunkach obserwuje się spokój?)

Prędkość wiatru, podobnie jak kierunek, nieustannie się zmienia, zarówno w czasie, jak i przestrzeni. Charakter ruchu powietrza można zobaczyć, obserwując opadanie płatków śniegu na wietrze. Płatki śniegu wykonują losowe ruchy: wzlatują, potem opadają, a następnie opisują złożone pętle.

Wizualne przedstawienie częstotliwości wiatrów w określonym czasie (miesiąc, pora roku, rok) daje Róża wiatrów(rys. 25) . Jest zbudowana w następujący sposób: narysowanych jest osiem głównych kierunków horyzontu, a na każdym, zgodnie z przyjętą skalą, odkłada się częstotliwość odpowiadającego wiatru. W tym celu pobierane są średnie dane długoterminowe. Końce powstałych segmentów są połączone. W centrum (kółko) wskazana jest częstotliwość uspokojenia.

? Sprawdź się

To interesujące

Silne wiatry powodują ogromne zniszczenia na lądzie i wzburzonym morzu. W silnych trąbach atmosferycznych (tornadach) prędkość wiatru dochodzi do 100 m/s. Podnoszą i przenoszą samochody, budynki, mosty. Szczególnie destrukcyjne tornada (tornada) obserwuje się w USA (ryc. 26). Rocznie odnotowuje się od 450 do 1500 tornad, średnio około 100 ofiar.

Wiatr i określanie kierunku jego wiatru to obserwator, czyli anemometr. Takie urządzenie stosuje się w przypadku konieczności kontroli parametrów ruchu masy powietrza.

Zasada działania

Pomimo różnorodności anemometrów, różniących się konstrukcją, większość z nich działa na zasadzie określania charakteru działania przepływu powietrza na ruchome elementy wirujące.

Urządzenia tej kategorii są w stanie określić maksymalny prąd, gdy strumień wieje w określonym kierunku. Niektóre modele dają wskaźniki objętościowego przepływu powietrza, temperatury przepływu, wilgotności. W ten sposób funkcjonalny przyrząd do pomiaru prędkości wiatru zamienia się w przenośną stację pogodową.

Rodzaje

Istnieje kilka odrębnych typów urządzeń zdolnych do obliczania prędkości wiatru. Obecnie wyróżnia się następujące typy urządzeń do tego celu:

• rotacyjny;
• wir;
• termiczny;
• dynamometryczna;
• optyczny;
• ultradźwiękowy.

Przyjrzyjmy się bliżej urządzeniom każdego typu, określmy ich możliwości, metody działania.

Anemometry obrotowe

instrument pogodowy mogą być wyposażone w kubki lub ostrza, które pełnią rolę czułego elementu. Te ostatnie są ruchomo zamocowane na pionowym pręcie i połączone z licznikiem. Ruch prądów powietrza powoduje, że takie obrotnice obracają się wokół osi. Podczas ruchu mechanizm pomiarowy rejestruje liczbę obrotów w określonym czasie. Informacje wizualne są dostarczane przez skalę prędkości wiatru lub wyświetlacz cyfrowy.

Projekty tego typu były wymyślane od dawna. Jednak pomimo pojawienia się bardziej zaawansowanych instrumentów, anemometry rotacyjne nadal są z powodzeniem stosowane przez meteorologów na całym świecie.

Anemometry wirowe

W takich urządzeniach pomiar prędkości następuje dzięki działaniu przepływów powietrza na lekki wirnik umieszczony w płaszczyźnie pionowej. Podobnie jak w poprzednim przypadku obrót wirnika, poprzez uderzenie w układ, przekazuje dane do mechanizmu zliczającego.

Obecnie najpopularniejsze są ręczne anemometry wirowe. Te ostatnie służą do pomiaru prędkości przepływów powietrza w systemach wentylacyjnych i rurociągach oraz są instalowane w kanałach wentylacyjnych obiektów przemysłowych i mieszkalnych.

Anemometry termiczne

Urządzenia termiczne nie są bardzo poszukiwane. Najczęściej potrzeba ich użycia pojawia się przy pomiarach wskaźników powolnych przepływów powietrza.

Wiatr termiczny działa na zasadzie pomiaru temperatury żarnika lub specjalnej płyty, na którą przykładane jest ciśnienie powietrza. Przy różnych natężeniach przepływu uwalniana jest pewna ilość energii, która pozwala utrzymać taką lub inną temperaturę elementu termicznego. W ten prosty sposób określa się prędkość wiatru.

Anemometry momentu obrotowego

Urządzenie do pomiaru prędkości wiatru może również działać poprzez wyznaczanie wskaźników ciśnienia przepływu wiatru w środku zamkniętej z jednej strony rurki w kształcie litery L. Dane uzyskuje się poprzez porównanie nadciśnienia powietrza na zewnątrz i wewnątrz elementu.

Urządzenie dynamometryczne do pomiaru prędkości wiatru znajduje zastosowanie nie tylko w meteorologii. Podobne urządzenia są instalowane w systemach wentylacyjnych i kanałach gazowych, gdzie obliczane są objętościowe natężenie przepływu i ich prędkość.

Anemometry ultradźwiękowe

Zasada działania urządzeń tej kategorii opiera się na określeniu w odbiorniku, w zależności od wskaźników przepływu mas powietrza. Oto najbardziej precyzyjne, nowoczesne urządzenia, które pozwalają również ustalić kierunek przepływu wiatru.

Istnieją trójwymiarowe i dwuwymiarowe urządzenia ultradźwiękowe. Te pierwsze umożliwiają uzyskanie wskaźników kierunku ruchu przepływów w trzech składowych. Z kolei dwuwymiarowy przyrząd meteorologiczny umożliwia pomiar kierunku i prędkości wiatru tylko w płaszczyźnie poziomej. Niektóre systemy ultradźwiękowe obliczają temperaturę strumieni powietrza.

Anemometry optyczne

Fizycy, inżynierowie zaangażowani w programy kosmiczne, często uciekają się do stosowania laserowych urządzeń optycznych do pomiaru prędkości i kierunku ruchu przepływów powietrza. Takie urządzenia działają zgodnie z definicją zależności światła rozproszonego lub odbitego przez poruszający się obiekt od jego prędkości. Ta metoda nie oznacza bezpośredniego oddziaływania substancji gazowych, stałych lub ciekłych na elementy urządzenia pomiarowego.

Zakres anemometrów optycznych jest niezwykle szeroki, poczynając od wyznaczania kierunków ruchu substancji w żywych komórkach i naczyniach włosowatych, a kończąc na obliczaniu prędkości ruchu gazów w atmosferze.

Obsługa urządzeń laserowych pomaga w wysoka precyzja obliczyć prędkość opływów powietrza wokół poruszających się obiektów, w szczególności pojazdów, samolot, ciała kosmiczne. Uzyskane obliczenia umożliwiają naukowcom, inżynierom i mechanikom opracowanie najbardziej aerodynamicznych form w projektowaniu urządzeń.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze urządzenia do pomiaru prędkości i kierunku przepływu powietrza? Decydujące znaczenie ma tutaj lista zadań, które są ustawione dla użytkownika. W zależności od tego, takie specyfikacje urządzenie:

• maksymalny zakres pomiarowy;
• wielkość błędów;
• możliwość aplikacji w określonych warunkach temperaturowych;
• poziom bezpieczeństwa dla użytkownika, gdy urządzenie jest narażone na agresywne czynniki środowiskowe;
• typ: urządzenie stacjonarne lub przenośne;
• stopień ochrony mechanizmu przed skutkami opadów;
• charakter zasilania urządzenia i sposób generowania danych;
• wymiary urządzenia;
• możliwość obliczania wskaźników w nocy (obecność podświetlenia).

Obecnie do pracy w niezwykle niskie temperatury możliwe jest stosowanie przyrządów meteorologicznych z grzałkami. W przypadku kopalń i szybów stosuje się specjalistyczne anemometry, które są w stanie prawidłowo funkcjonować w środowisku o dużym zapyleniu oraz w środowisku wybuchowym. Takie funkcjonalne urządzenia wytrzymują wpływ wysoka wilgotność i pozostają sprawne przy znacznych wahaniach temperatury.

Ostatecznie

Jak widać, w zależności od osobistych potrzeb, istnieje możliwość dobrania najbardziej odpowiedniego urządzenia do rejestracji wskaźników przepływu powietrza. Jednak są tutaj trudności. Ponieważ wszystkie anemometry są urządzenia pomiarowe podlegają certyfikacji i atestacji w odpowiednich instytucjach państwowych.

Kierunek wiatru mierzono od czasów starożytnych. W tym celu starożytni Grecy zainstalowali wieżyczki z iglicami i wiatrowskazami na dachach swoich domów. Ale mistrzowie bałtyccy szczególnie skutecznie mierzyli kierunek i prędkość wiatru. Morze ich karmiło. A wiedza o tym, co przyniesie ci jutro, była dla nich równie ważna, jak dla każdego innego.

Zwykle wiatrowskaz wykonywany był w postaci figurki jakiegoś zwierzęcia, które obracało się i wskazywało strzałką kierunek wiatru, a błystka wskazywała przybliżoną prędkość.

Przyrząd do pomiaru prędkości wiatru.

Przyrząd do pomiaru prędkości wiatru - anemometr dla dzieci

Mierzyć prędkość wiatru już w XVII wieku. Angielski naukowiec Robert Hooke wynalazł specjalne urządzenie - anemometr. Jego nazwa, składająca się z dwóch starożytnych greckich słów: „anemo” – „wiatr” i „metr” – „mierzę” mówiła sama za siebie. Wirnik wiatromierza obrócił się, a prędkość wiatru obliczono z liczby jego obrotów. ten moment w metrach na sekundę. Znając kierunek i prędkość wiatru, możesz przewidzieć, jak zmieni się pogoda w najbliższej przyszłości.

Wiatr to poziomy przepływ powietrza, który ma szereg specyficznych cech: siłę, kierunek i prędkość. Miało to na celu określenie prędkości wiatrów, które irlandzki admirał wrócił do kraju początek XIX wieku opracował specjalny stół. Do dziś stosowana jest tak zwana skala Beauforta. Czym jest waga? Jak prawidłowo z niego korzystać? A czego nie pozwala określić skala Beauforta?

Czym jest wiatr?

definicja naukowa ta koncepcja następujące: wiatr to przepływ powietrza, który porusza się równolegle do powierzchni ziemi z obszaru o wysokim ciśnieniu do obszaru o niskim ciśnieniu atmosferycznym. To zjawisko typowe nie tylko dla naszej planety. Więc najpotężniejszy Układ Słoneczny wiatry wieją na Neptunie i Saturnie. A wiatry ziemskie w porównaniu z nimi mogą wydawać się lekkim i bardzo przyjemnym wiatrem.

Wiatr zawsze odgrywał ważną rolę w życiu człowieka. Zainspirował starożytnych pisarzy do tworzenia mitycznych opowieści, legend i baśni. To dzięki wiatrowi człowiek ma możliwość pokonywania znacznych odległości drogą morską (za pomocą żaglówek) oraz drogą powietrzną (za pomocą balony). Wiatr bierze również udział w „budowie” wielu ziemskich krajobrazów. Przenosi więc z miejsca na miejsce miliony ziaren piasku, tworząc w ten sposób unikalne eoliczne formy terenu: wydmy, wydmy i piaszczyste grzbiety.

Jednocześnie wiatry mogą nie tylko tworzyć, ale także niszczyć. Ich wahania gradientu mogą spowodować utratę kontroli nad samolotem. Silny wiatr znacznie rozszerza zakres Pożary lasów, a na dużych zbiornikach daje początek duże fale które niszczą domy i odbierają ludziom życie. Dlatego tak ważne jest badanie i pomiar wiatru.

Podstawowe parametry wiatru

Zwyczajowo wyróżnia się cztery główne parametry wiatru: siłę, prędkość, kierunek i czas trwania. Wszystkie są mierzone za pomocą specjalnych urządzeń. Siłę i prędkość wiatru określa się za pomocą tzw. anemometru, kierunek - za pomocą wiatrowskazu.

Na podstawie parametru czasu trwania meteorolodzy rozróżniają szkwały, bryzy, burze, huragany, tajfuny i inne rodzaje wiatrów. Kierunek wiatru określa strona horyzontu, z której wieje. Dla wygody są one skracane następującymi literami łacińskimi:

• N (północ).
• S (południowa).
• W (zachodnia).
• E (wschodni).
• C (spokój).

Wreszcie prędkość wiatru mierzy się na wysokości 10 metrów za pomocą anemometrów lub specjalnych radarów. Ponadto czas trwania takich pomiarów w różnych krajówświat nie jest taki sam. Np. na amerykańskich stacjach meteorologicznych brana jest pod uwagę średnia prędkość przepływu powietrza przez 1 minutę, w Indiach przez 3 minuty, a w wielu kraje europejskie- w 10 minut. Klasycznym instrumentem do prezentacji danych o prędkości i sile wiatru jest tak zwana skala Beauforta. Jak i kiedy się pojawiła?

Kim jest Franciszek Beaufort?

Francis Beaufort (1774-1857) - irlandzki marynarz, admirał wojskowy i kartograf. Urodził się w małym miasteczku An-Waw w Irlandii. Po ukończeniu szkoły 12-latek kontynuował naukę pod okiem słynnego profesora Ushera. W tym okresie po raz pierwszy wykazał się niezwykłą zdolnością do nauki ” nauki morskie”. W adolescencja wstąpił do Kompanii Wschodnioindyjskiej i wziął Aktywny udział w badaniu Morza Jawajskiego.

Należy zauważyć, że Francis Beaufort dorastał jako dość odważny i odważny facet. Tak więc podczas wraku statku w 1789 roku młody człowiek wykazał się wielkim poświęceniem. Straciwszy całe jedzenie i rzeczy osobiste, udało mu się uratować cenne narzędzia zespołu. W 1794 Beaufort uczestniczył w Bitwa morska przeciwko Francuzom i bohatersko holował statek trafiony ogniem wroga.

Rozwój skali wiatru

Francis Beaufort był niezwykle pracowity. Codziennie budził się o piątej rano i od razu zabierał się do pracy. Beaufort był znaczącym autorytetem wśród wojska i marynarzy. Światową sławę zyskał jednak dzięki swojemu wyjątkowemu rozwojowi. Dociekliwy młodzieniec, będąc jeszcze midszypmenem, prowadził codzienny dziennik obserwacji pogody. Później wszystkie te obserwacje pomogły mu w sporządzeniu specjalnej skali wiatrów. W 1838 została oficjalnie zatwierdzona przez Admiralicję Brytyjską.

Na cześć słynnego naukowca i kartografa nazwano jedno z mórz, wyspę na Antarktydzie, rzekę i przylądek w północnej Kanadzie. A Francis Beaufort zasłynął z tego, że stworzył polialfabetyczny szyfr wojskowy, również nazwany jego imieniem.

Skala Beauforta i jej cechy

Skala przedstawia najwcześniejszą klasyfikację wiatrów według ich siły i prędkości. Został opracowany w oparciu o obserwacje meteorologiczne w warunkach otwartego morza. Początkowo klasyczna skala wiatru Beauforta jest skalą dwunastopunktową. Dopiero w połowie XX wieku rozbudowano go do 17 poziomów, aby rozróżniać wiatry o sile huraganu.

Siłę wiatru w skali Beauforta określają dwa kryteria:

1. Według jego wpływu na różne obiekty i obiekty naziemne.
2. W zależności od stopnia podniecenia otwartego morza.

Należy zauważyć, że skala Beauforta nie pozwala na określenie czasu trwania i kierunku przepływów powietrza. Zawiera szczegółową klasyfikację wiatrów według ich siły i prędkości.

Skala Beauforta: stół do sushi

Poniżej znajduje się tabela z szczegółowy opis wpływ wiatru na obiekty i obiekty naziemne. Skala, opracowana przez irlandzkiego naukowca F. Beauforta, składa się z dwunastu poziomów (punktów).

Tabela Beauforta warunków morskich

W oceanografii istnieje coś takiego jak stan morza. Obejmuje wysokość, częstotliwość i siłę fal morskich. Poniżej znajduje się skala Beauforta (tabela), która pomoże określić siłę i prędkość wiatru na podstawie tych znaków.

Dzięki temu dzięki skali Beauforta można obserwować wiatr i oceniać jego siłę. Dzięki temu możliwe jest maksymalne wykorzystanie dokładne prognozy pogoda.