Ett instrument för att mäta vindhastighet. meteorologiskt instrument. Vindhastighet och hur man mäter den Hur man mäter vindhastighet i fält

Vindriktning och hastighet är en av de bästa indikatorerna på väderförändringar. Det finns 16 vindriktningar (rummar), indikerade av kardinalpunkterna. Namnen på dessa sexton punkter, eller riktningar från vilka vinden blåser, anges i följande tabell:

Vinden är uppkallad efter den del av horisonten som den blåser från. Sjömän säger att vinden "blåser in i kompassen". Detta uttryck gör det lättare att komma ihåg tabellen ovan.

Utöver dessa namn finns det även lokala. Till exempel vid kusten vitt hav och i regionen Murmansk kallar lokala fiskare nordostvinden "nattuggla", söder - "letnik", sydost - "lunch", sydväst - "shelkovnik", nordväst - "kustvind". Det finns också namn på vindar på Svarta havet, Kaspiska havet och på Volga. Stor betydelse för att bestämma vädret har lokala vindar som måste vara kända och beaktas.

För att bestämma vindens riktning måste du fukta ditt pekfinger och höja det vertikalt uppåt. Det kommer att kännas kallt på den sida som är vänd mot vinden.

Vindriktningen kan också bestämmas av vimpel, rök och kompass. Mot vinden och med en kompass framför dig, vars nolldelning förs under den norra änden av pilen, sätter de en tändsticka eller en tunn rak pinne på dess mitt och pekar den i den riktning i vilken observatören är vända, det vill säga mot vinden.

Genom att trycka en tändsticka eller pinne i det här läget mot kompassens glas, måste du titta på vilken division av skalan den faller på. Detta kommer att vara den del av horisonten som vinden blåser från.

En indikation på vindens riktning är fåglarnas landning. De landar alltid mot vinden.

Vindhastigheten mäts av det avstånd (i meter eller kilometer) över vilket luftmassan rör sig på 1 sekund. (timmar), samt i poäng enligt Beaufort-systemet med tolv punkter. Vindhastigheten förändras ständigt, och tar därför oftare hänsyn till dess medelvärde över 10 minuter. Vindhastigheten bestäms av speciella instrument, men den kan bestämmas ganska exakt med ögat, med hjälp av tabellen nedan.

Bestämning av vindhastighet (enligt K.V. Pokrovsky):

Styrkan hos havets (sjöns) vågor bestäms enligt följande tabell (enligt A.G. Komovsky):

1. Vindens uppkomst. Luft är genomskinlig och färglös, men vi vet alla att den finns för att vi känner dess rörelse. Luft är alltid i rörelse. Dess rörelse i horisontell riktning kallas av vinden.

Orsaken till vinden är skillnaden i atmosfärstryck över områdena jordens yta. Så snart trycket i något område ökar eller minskar, rusar luften från platsen för större tryck till sidan av mindre. Det finns olika anledningar till att balansen rubbas. atmosfärstryck. Den viktigaste är den ojämna uppvärmningen av jordytan och skillnaden i temperaturer i olika områden.

Betrakta detta fenomen med exemplet med en vindbris som bildas vid havets kust eller en stor sjö. Under dagen ändrar vinden riktning två gånger. Detta sker på grund av skillnaden i temperatur och atmosfärstryck över land och vattenyta dag och natt. Land, till skillnad från havet, värms snabbt upp under dagen och svalnar snabbt på natten. På dagen är det minskat tryck på land, och ökat tryck över vattenytan, på natten är det tvärtom. Därför blåser dagbrisen från havet (sjön) till varmare land, medan nattbrisen blåser från svalare land till havet (fig. 20). (Förklara bildandet av en nattbris.) Dessa vindar täcker en relativt smal remsa av kusten.

2. Vindens riktning och hastighet. Vindens kraft. Vinden kännetecknas av riktning och hastighet. Vindens riktning bestäms av den sida av horisonten från vilken den blåser (fig. 21). (Vad heter vinden som blåser syd? väst?) Vindhastighet beror på atmosfärstrycket: ju större tryckskillnaden är, desto starkare vind. Denna vindindikator påverkas av friktion och luftdensitet. På toppen av bergen tilltar vinden. Alla hinder (bergsystem och bergskedjor, byggnader, skogsremsor etc.) påverkar vindens hastighet och riktning. Flytande runt ett hinder försvagas vinden framför det, men från sidorna förstärks den. Vindhastigheten ökar avsevärt, till exempel mellan två tätt belägna bergskedjor. (Varför är vinden starkare i öppna områden än i skogen?)

Vindhastigheten mäts vanligtvis i meter per sekund (m/s). Vindstyrkan kan bedömas genom dess påverkan på landobjekt och havet i punkter på Beaufortskalan (från 0 till 12 poäng) (tabell 1).

bord 1

Beaufort-skala för bestämning av vindstyrka

Du vet redan att vindhastigheten och vindriktningen ställs in av väderflöjeln (Fig. 22). Väderflöjeln består av en väderflöjel, en indikator på horisontens sidor, en metallplatta och en båge med stift. Vindflöjeln roterar fritt på en vertikal axel och installeras medvind. Enligt den och indikatorn för horisontens sidor bestäms vindens riktning. Vindhastigheten ställs in av metallplattans avvikelse från vertikalt läge till en av bågstiften. väderflöjel på meteorologiska stationer installeras på en höjd av 10-12 m över jordens yta.

För en mer exakt mätning av vindhastigheten används en speciell anordning - en vindmätare (fig. 23).

Den vanliga vindhastigheten vid jordytan är 4-8 m/s, och den överstiger sällan 11 m/s (bild 24). Det finns dock destruktiva vindar - det är stormar (vindhastighet över 18 m/s) och orkaner (över 29 m/s). Vindhastigheten i tropiska orkaner når 65 m/s, och med individuella vindbyar - till och med upp till 100 m/s. Mycket svag vind (med en hastighet av högst 0,5 m/s) eller lugn kallas lugn . (Under vilka förhållanden iakttas lugn?)

Vindhastigheten, liksom riktningen, förändras ständigt, både i tid och rum. Naturen hos luftens rörelse kan ses genom att se snöflingornas fall i vinden. Snöflingor gör slumpmässiga rörelser: de flyger upp, sedan faller de, sedan beskriver de komplexa slingor.

En visuell representation av vindfrekvensen för en viss tid (månad, årstid, år) ger vindros(Fig. 25) . Den är uppbyggd enligt följande: åtta huvudriktningar av horisonten ritas och på varje, enligt den accepterade skalan, skjuts frekvensen av motsvarande vind upp. För detta tas genomsnittliga långtidsdata. Ändarna av de resulterande segmenten är anslutna. I mitten (cirkeln) anges frekvensen av lugn.

? kontrollera dig själv

Det är intressant

Starka vindar orsakar stor förstörelse på land och grov sjö. I kraftiga atmosfäriska virvelvindar (tornados) når vindhastigheten 100 m/s. De lyfter och flyttar bilar, byggnader, broar. Särskilt destruktiva tornados (tornados) observeras i USA (bild 26). Från 450 till 1500 tornados registreras årligen, med ett genomsnitt på cirka 100 offer.

Vinden och att bestämma riktningen för dess blås är känd som en observator eller vindmätare. En sådan anordning används om det är nödvändigt att kontrollera rörelseparametrarna luftmassor.

Funktionsprincip

Trots mångfalden av vindmätare, som skiljer sig i design, arbetar de flesta av dem enligt principen att bestämma karaktären av luftflödets verkan på rörliga roterande element.

Enheter av denna kategori kan bestämma den maximala strömmen när flödet blåser i en viss riktning. Vissa modeller ger indikatorer på volymetriskt luftflöde, flödestemperatur, luftfuktighet. Således förvandlas ett funktionellt instrument för att mäta vindhastigheten till en bärbar väderstation.

Typer

Det finns flera olika typer av enheter som kan beräkna vindhastighet. För närvarande särskiljs följande typer av enheter för detta ändamål:

• roterande;
• virvel;
• termisk;
• dynamometrisk;
• optisk;
• ultraljuds.

Låt oss ta en närmare titt på enheter av varje typ, bestämma deras kapacitet, driftsätt.

Roterande vindmätare

väderinstrument kan utrustas med koppar eller blad som spelar rollen som ett känsligt element. De senare är rörligt fixerade på en vertikal stång och anslutna till mätaren. Rörelsen av luftströmmar gör att sådana skivspelare roterar runt en axel. När du rör dig registrerar mätmekanismen antalet varv under en viss tidsperiod. Visuell information tillhandahålls av en vindhastighetsskala eller en digital display.

Design av denna typ har uppfunnits under lång tid. Men trots tillkomsten av mer avancerade instrument fortsätter roterande anemometrar fortfarande att användas framgångsrikt av meteorologer runt om i världen.

Vortex vindmätare

I sådana anordningar sker mätningen av hastighet på grund av verkan av luftflöden på ett lätt pumphjul som är beläget i ett vertikalt plan. Som i föregående fall överför rotationen av pumphjulet genom påverkan på systemet data till räknemekanismen.

Handhållna vortexanemometrar är för närvarande vanligast. De senare används för att mäta luftflödenas hastighet i ventilationssystem och rörledningar och installeras i luftkanalerna i industri- och bostadsanläggningar.

Termiska vindmätare

Termiska apparater är inte efterfrågade. Oftast uppstår behovet av deras användning vid mätning av indikatorer för långsamma luftflöden.

Den termiska vinden fungerar enligt principen att mäta temperaturen på en glödtråd eller en speciell platta på vilken lufttryck appliceras. Vid olika flödeshastigheter frigörs en viss mängd energi, vilket gör det möjligt att upprätthålla en eller annan temperatur på det termiska elementet. På detta enkla sätt bestäms vindhastigheten.

Vridmoment anemometer

En anordning för att mäta vindhastighet kan också fungera genom att bestämma tryckindikatorerna för vindflödet i mitten av ett L-format rör tätt på ena sidan. Uppgifterna erhålls genom att jämföra överskottslufttrycket utanför och inuti elementet.

En dynamometrisk anordning för att mäta vindhastighet används inte bara inom meteorologi. Liknande enheter installeras i ventilationssystem och gaskanaler, där volymflödet och deras hastighet beräknas.

Ultraljudsvindmätare

Principen för drift av enheter i denna kategori är baserad på bestämningen vid mottagaren, beroende på indikatorerna för flödet av luftmassor. Här är de mest högprecisions moderna enheterna som också låter dig fixa vindriktningen.

Det finns tredimensionella och tvådimensionella ultraljudsenheter. De förra gör det möjligt att erhålla indikatorer på flödesriktningen i tre komponenter. I sin tur gör ett tvådimensionellt meteorologiskt instrument det möjligt att mäta vindens riktning och hastighet endast i horisontalplanet. Vissa ultraljudssystem beräknar temperaturen på luftströmmarna.

Optiska vindmätare

Fysiker, ingenjörer involverade i rymdprogram, tillgriper ofta användningen av laseroptiska enheter för att mäta hastigheten och rörelseriktningen för luftflöden. Sådana enheter fungerar enligt definitionen av beroendet av ljus som sprids eller reflekteras av ett rörligt föremål på dess hastighet. Den här metoden innebär inte direkt påverkan av gasformiga, fasta eller flytande ämnen på mätanordningens delar.

Omfattningen av optiska anemometrar är extremt brett, och börjar med att bestämma rörelseriktningarna för ämnen i levande celler och kapillärer och slutar med beräkningen av gasernas hastighet i atmosfären.

Drift av laserapparater hjälper till med hög precision beräkna hastigheten för luftflöden runt rörliga föremål, i synnerhet fordon, flygplan, rymdkroppar. De erhållna beräkningarna gör det möjligt för forskare, ingenjörer och mekaniker att utveckla de mest aerodynamiska formerna vid design av utrustning.

Vad ska jag vara uppmärksam på när jag väljer en enhet för att mäta luftflödets hastighet och riktning? Av avgörande betydelse här är listan över uppgifter som ställs in för användaren. Beroende på detta, t.ex specifikationer enhet:

• maximalt mätområde;
• storleken på felen;
• möjlighet till applicering under vissa temperaturförhållanden;
• säkerhetsnivån för användaren när enheten utsätts för aggressiva miljöfaktorer;
• typ: stationär eller bärbar enhet;
• graden av skydd av mekanismen från effekterna av nederbörd;
• arten av enhetens strömförsörjning och metoden för datagenerering;
• anordningsdimensioner;
• förmågan att beräkna indikatorer på natten (närvaron av bakgrundsbelysning).

För närvarande att arbeta i extremt låga temperaturer det är möjligt att använda meteorologiska instrument med värmare. För gruvor och schakt används specialiserade vindmätare, som kan fungera korrekt i hög dammighet i miljön och i en explosiv miljö. Sådana funktionella enheter tål påverkan hög luftfuktighet och förbli funktionsduglig vid betydande temperaturfluktuationer.

Så småningom

Som du kan se, beroende på personliga behov, är det möjligt att välja den mest lämpliga enheten för att registrera luftflödesindikatorer. Det finns dock svårigheter här. För det är alla vindmätare mätinstrument, de är föremål för certifiering och attestering i relevanta statliga institutioner.

Vindriktningen har mätts sedan urminnes tider. För detta installerade de gamla grekerna torn med spiror och väderflöjlar på taken av sina hus. Men de baltiska mästarna var särskilt framgångsrika med att mäta vindens riktning och hastighet. Havet matade dem. Och att veta vad morgondagen kommer att ge dig var lika viktigt för dem som för alla andra.

Vanligtvis gjordes väderflöjeln i form av en figur av något djur, som roterade och visade vindens riktning med en pil, och spinnern visade sin ungefärliga hastighet.

Ett instrument för att mäta vindhastighet.

Instrument för att mäta vindhastighet - barnvindmätare

Att mäta vindhastigheten redan på 1600-talet. Den engelske vetenskapsmannen Robert Hooke uppfann en speciell anordning - en vindmätare. Dess namn, som består av två antika grekiska ord: "anemo" - "vind" och "meter" - "jag mäter" talade för sig själv. Vindmätarsnurran roterade och vindhastigheten beräknades utifrån antalet varv. det här ögonblicket i meter per sekund. Genom att känna till vindens riktning och hastighet kan du förutsäga hur vädret kommer att förändras inom en snar framtid.

Vind är ett horisontellt luftflöde som har ett antal specifika egenskaper: styrka, riktning och hastighet. Det var för att bestämma hastigheten på vindarna som den irländska amiralen, tillbaka i tidiga XIX talet utvecklat ett speciellt bord. Den så kallade Beaufortskalan används än idag. Vad är en våg? Hur använder man det på rätt sätt? Och vad låter Beaufortskalan dig inte avgöra?

Vad är vind?

vetenskaplig definition detta koncept följande: vind är ett luftflöde som rör sig parallellt med jordens yta från ett område med högt till ett område med lågt atmosfärstryck. Detta fenomen är typiskt inte bara för vår planet. Alltså den mest kraftfulla solsystem vindar blåser på Neptunus och Saturnus. Och de terrestra vindarna, i jämförelse med dem, kan verka som en lätt och mycket behaglig bris.

Vinden har alltid spelat en viktig roll i människors liv. Han inspirerade antika författare att skapa mytiska berättelser, legender och sagor. Det är tack vare vinden som en person har möjlighet att övervinna betydande avstånd till sjöss (med hjälp av segelbåtar) och med flyg (med hjälp av ballonger). Vinden är också involverad i "byggandet" av många jordiska landskap. Så den överför miljontals sandkorn från plats till plats och bildar därigenom unika eoliska landformer: sanddyner, sanddyner och sandiga åsar.

Samtidigt kan vindar inte bara skapa, utan också förstöra. Deras gradientfluktuationer kan framkalla en förlust av kontroll över flygplanet. Stark vind utökar omfattningen avsevärt skogsbränder, och på stora reservoarer ger upphov till enorma vågor som förstör hus och kräver människors liv. Det är därför det är så viktigt att studera och mäta vinden.

Grundläggande vindparametrar

Det är vanligt att särskilja fyra huvudvindparametrar: styrka, hastighet, riktning och varaktighet. Alla av dem mäts med hjälp av speciella enheter. Vindstyrkan och hastigheten bestäms med hjälp av den så kallade vindmätaren, riktningen - med hjälp av en väderflöjel.

Baserat på varaktighetsparametern urskiljer meteorologer stormar, vindar, stormar, orkaner, tyfoner och andra typer av vindar. Vindens riktning bestäms av den sida av horisonten från vilken den blåser. För enkelhetens skull är de förkortade med följande latinska bokstäver:

• N (norra).
• S (södra).
• W (västra).
• E (östra).
• C (lugnt).

Slutligen mäts vindhastigheten på en höjd av 10 meter med hjälp av vindmätare eller speciella radar. Dessutom varaktigheten av sådana mätningar i olika länder världen är inte densamma. Till exempel, vid amerikanska meteorologiska stationer, beaktas medelhastigheten för luftflöden under 1 minut, i Indien - i 3 minuter, och i många europeiska länder- om 10 minuter. Det klassiska instrumentet för att presentera data om vindhastighet och styrka är den så kallade Beaufort-skalan. Hur och när dök hon upp?

Vem är Francis Beaufort?

Francis Beaufort (1774-1857) - irländsk sjöman, militäramiral och kartograf. Han föddes i den lilla staden An-Waw på Irland. Efter examen från skolan fortsatte den 12-åriga pojken sina studier under ledning av den berömda professorn Usher. Under denna period visade han först en extraordinär förmåga att studera " marina vetenskaper". PÅ ungdom han gick med i Ostindiska kompaniet och tog Aktiv medverkan i en undersökning av Javahavet.

Det bör noteras att Francis Beaufort växte upp som en ganska djärv och modig kille. Så under förlisningen av fartyget 1789 visade den unge mannen stort engagemang. Efter att ha förlorat all sin mat och personliga tillhörigheter lyckades han rädda lagets värdefulla verktyg. 1794 deltog Beaufort i sjöslag mot fransmännen och bogserade heroiskt ett fartyg som träffats av fiendens eld.

Utveckling av vindskalan

Francis Beaufort var extremt arbetsam. Varje dag vaknade han vid femtiden på morgonen och satte genast igång arbetet. Beaufort var en betydande auktoritet bland militären och sjömän. Han fick dock världsberömdhet tack vare sin unika utveckling. Medan han fortfarande var midskepp, förde den nyfikna unge mannen en daglig dagbok över observationer av vädret. Senare hjälpte alla dessa observationer honom att rita upp en speciell vindskala. 1838 godkändes hon officiellt av det brittiska amiralitetet.

För att hedra den berömda vetenskapsmannen och kartografen namnges ett av haven, en ö i Antarktis, en flod och en udde i norra Kanada. Och Francis Beaufort blev känd för att skapa ett polyalfabetiskt militärt chiffer, också uppkallat efter honom.

Beaufort skala och dess egenskaper

Skalan representerar den tidigaste klassificeringen av vindar enligt deras styrka och hastighet. Den utvecklades utifrån meteorologiska observationer i öppet hav. Inledningsvis är den klassiska Beaufort-vindskalan en tolvgradig skala. Det var först i mitten av 1900-talet som den byggdes ut till 17 nivåer för att kunna skilja på orkanvindar.

Vindstyrkan på Beaufort-skalan bestäms av två kriterier:

1. Enligt dess påverkan på olika markföremål och föremål.
2. Enligt graden av spänning i det öppna havet.

Det är viktigt att notera att Beaufort-skalan inte tillåter bestämning av varaktigheten och riktningen för luftflöden. Den innehåller en detaljerad klassificering av vindar efter deras styrka och hastighet.

Beaufortvåg: bord för sushi

Nedan finns en tabell med detaljerad beskrivning vindeffekter på markföremål och föremål. Skalan, utvecklad av den irländska vetenskapsmannen F. Beaufort, består av tolv nivåer (punkter).

Beaufort tabell över havets förhållanden

Inom oceanografi finns det något sådant som havets tillstånd. Det inkluderar havsvågornas höjd, frekvens och styrka. Nedan är Beaufort-skalan (tabell), som hjälper till att bestämma vindens styrka och hastighet, baserat på dessa tecken.

Således, tack vare Beaufort-skalan, kan människor observera vinden och utvärdera dess styrka. Detta gör det möjligt att göra det maximala exakta prognoser väder.