Прибор для измерения скорости ветра. Метеорологический прибор. Как измеряют скорость и направление ветра? Измерение скорости ветра с помощью анемометра

Шкала Бофорта - условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 году и сначала применялась только им самим. В 1874 году Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.

Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)
Баллы Бофорта	Словесное определение силы ветра	Скорость ветра, м/сек	Действие ветра
			на суше	на море
0	Штиль	0-0,2	Штиль. Дым поднимается вертикально	Зеркально гладкое море
1	Тихий	0,3-1,5	Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру	Рябь, пены на гребнях нет
2	Лёгкий	1,6-3,3	Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер	Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными
3	Слабый	3,4-5,4	Листья и тонкие ветви деревьев всё время колышутся, ветер развевает верхние флаги	Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки
4	Умеренный	5,5-7,9	Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев	Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах
5	Свежий	8,0-10,7	Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями	Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги)
6	Сильный	10,8-13,8	Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода	Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги)
7	Крепкий	13,9-17,1	Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно	Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру
8	Очень крепкий	17,2-20,7	Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно	Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра
9	Шторм	20,8-24,4	Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу	Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость
10	Сильный шторм	24,5-28,4	Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко	Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая
11	Жестокий шторм	28,5-32,6	Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко	Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая
12	Ураган	32,7 и более		Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость

Ветер как явление природы известен каждому еще с раннего детства. Он радует свежим дуновением в знойный день, гоняет корабли по морю, а может и гнуть деревья, и ломать крыши на домах. Основным характеристиками, которые определяют ветер, являются его скорость и направление.

С научной точки зрения, ветром называется передвижение воздушных масс в горизонтальной плоскости. Такое движение возникает потому, что имеет место разность атмосферного давления и тепла между двумя точками. Воздух передвигается из областей высокого давления в те области, где уровень давления ниже. В результате и возникает ветер.

Характеристики ветра

Для того чтобы охарактеризовать ветер, используют два основных параметра: направление и скорость (силу). Направление определяется стороной горизонта, с которой он дует. Оно может указываться в румбах, в соответствии с 16-румбовой шкалой. Согласно ей, ветер может быть северным, юго-восточным, северо-северо-западным и так далее. может также измеряться в градусах, относительно линии меридиана. По этой шкале север определяется как 0 или 360 градусов, восток - 90 градусов, запад - 270 градусов, а юг - 180 градусов. В свою очередь, измеряют в метрах в секунду или в узлах. Узел равен приблизительно 0,5 километра в час. Сила ветра измеряется также в баллах, в соответствии со шкалой Бофорта.

В соответствии с которой определяется сила ветра

Эта шкала была введена в обращение в 1805 году. А в 1963 году Всемирная метеорологическая ассоциация приняла градацию, которая действует по сей день. В ее рамках 0 баллов соответствует штилю, при котором дым будет подниматься вертикально вверх, а листья на деревьях остаются неподвижными. Сила ветра в 4 балла соответствует умеренному ветру, при котором на поверхности воды образуются небольшие волны, могут колыхаться тонкие ветви и листья на деревьях. 9 баллов соответствуют штормовому ветру, при котором могут гнуться даже большие деревья, срываться черепица с крыш, подниматься высокие волны на море. И максимальная сила ветра в соответствии с этой шкалой, а именно - 12 баллов, приходится на ураган. Это - явление природы, при котором ветер причиняет серьезные разрешения, могут быть обрушены даже капитальные здания.

Использование силы ветра

Сила ветра достаточно широко используется в энергетике как один из восполнимых природных источников. С незапамятных времен человечество использовало этот ресурс. Достаточно вспомнить или парусные суда. Ветряки, с помощью которых ветра преобразуется для дальнейшего использования, широко применяются в тех местах, для которых характерны постоянные сильные ветры. Из различных областей применения такого явления как сила ветра, стоит упомянуть также аэродинамическую трубу.

Ветер - природное явление, которое может приносить удовольствие или разрушения, а также быть полезным для человечества. А конкретное действие его зависит от того, насколько большой окажется сила (или скорость) ветра.

Скорость перемещения воздушных потоков успешнее всего можно измерить, используя ветромер (анемометр ). Широкое распространение получил чашечный анемометр — измерительный прибор, на вертикальной оси которого крестообразно укреплены чашки — полушария, которые вращаются от любого, даже легкого, ветерка, и чем он сильнее, тем быстрее происходит вращение. От оси прибора идет передача к счетчику оборотов.

Наиболее известным ветромером является чашечный анемометр.
Чем больше скорость ветра, тем быстрее он вращает чашки.

Рядом с ветромерами обычно устанавливают флюгер, указывающий направление ветра. На аэродромах и возле мостов, где ветер может представлять опасность для автомобилей, устанавливаются ветроуказатели — большие конусообразные мешки из полосатой ткани, открытые с обеих сторон.

На аэродромах и возле мостов направление и силу ветра издали показывают
ветроуказатели - открытые с обоих концов большие полотняные полосатые конусы.

Прежде чем люди научились измерять скорость ветра в м/сек или км/ч, они пользовались для этой цели шкалой Бофорта - английского адмирала, который составил таблицу, описавшую и охарактеризовавшую разные ветры, сведенные в систему баллов от 0 (полный штиль) до 12 баллов (самый сильный ураганный ветер, доходящий до скорости 117 км/ч). Однако при смерчах и тропических циклонах скорость его бывает еще больше.

Флюгер

Для опыта нужны:

Длинный гвоздь
- деревянный шест
- деревянные бусинки
- фанера
- молоток
- линейка
- сапожный нож
- клей для дерева
- компас

1. Вырежи из фанеры детали, изображенные на чертеже внизу. Ширина прорезей должна быть равна толщине фанеры.

2. Собери флюгер, как показано на рисунке. Детали скрепи между собой клеем.

3. Уравновесь флюгер на шляпке гвоздя, чтобы найти его центр. Вбей в этом месте гвоздь, нанизав на него по бусине по обе стороны от флюгера, как показано на рисунке. Флюгер нужно укрепить на шесте так, чтобы он мог свободно вращаться.

4. С помощью флюгера определи направление ветра. Его нос указывает направление, откуда дует ветер. Ветер с юга называется южным ветром.

Анемометр

Для опыта нужны:

Чайная ложка
- отвертка
- проволока
- большой винт
- лист фанеры размером примерно 20x25 см
- несмываемый фломастер
- линейка
- гвозди или шурупы

1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см от краев.

2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободно качаться на проволоке.

3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и укрепи анемометр на заборе или шесте.

Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее ветер.

ИА сайт.

Шкала бофорта

0 баллов - штиль
Зеркально гладкое море, практически неподвижное. Волны практически не набегают на берег. Вода больше похожа на тихую заводь озера нежели на морское побережье. Над поверхностью воды может наблюдаться дымка. Край моря сливается с небом так, что границы не видно. Скорость ветра 0-0,2км/час.

1 балл - тихий
На море легкая рябь. Высота волн достигает до 0,1 метра. Море по-прежнему может сливаться с небом. Чувствуется легкий, почти незаметный ветерок.

2 балла - легкий
Небольшие волны, высотой не более 0,3 метра. Скорость ветра 1,6-3,3 м/с, его можно почувствовать лицом. При таком ветре флюгер начинает двигаться.

3 балла - слабый
Скорость ветра 3,4-5,4 м/с. Легкое волнение на воде, изредка появляются барашки. Средняя высота волн до 0,6 метров. Хорошо заметен слабый прибой. Флюгер крутится без частых остановок, колышатся листья на деревьях, флаги и проч.

4 балла - умеренный
Ветер - 5,5 - 7,9 м/с - подымает пыль и мелкие бумажки. Флюгер крутится беспрерывно, гнутся тонкие ветви деревьев. Море неспокойное, во многих местах видны барашки. Высота волн до 1,5 метра.

5 баллов - свежий
Почти все море покрыто белыми барашками. Скорость ветра 8 - 10,7 м/с, высота волны 2 метра. Качаются ветки и тонкие стволы деревьев.

6 баллов - сильный
Море во многих местах покрыто белыми гребнями. Высота волн достигает 4х метров, средняя высота 3 метра. Скорость ветра 10,8 - 13,8 м/с. Гнуться тонкие стволы деревьев, и толстые сучья деревьев, гудят телефонные провода.

7 баллов - крепкий
Море покрыто белыми пенистыми гребнями, которые время от времени срываются ветром с поверхности воды. Высота волн достигает 5,5 метров, средняя высота 4,7 метров. Скорость ветра 13,9 - 17,1 м/с. Качаются средние стволы деревьев, гнутся сучья.

8 баллов - очень крепкий
Сильные волны, на каждом гребне пена. Высота волн достигает 7,5 метров, средняя высота 5,5 метров. Скорость ветра 17,2 - 20 м/с. Идти против ветра трудно, разговаривать практически невозможно. Ломаются тонкие сучья деревьев.

9 баллов - шторм
Высокие волны на море, достигающие 10 метров; средняя высота 7 метров. Скорость ветра 20,8 - 24,4 м/с. Гнутся большие деревья, ломаются средние ветки. Ветер срывает плохо укрепленное покрытие с крыш.

10 баллов - сильный шторм
Море белого цвета. Волны обрушаются на берег или о скалы с грохотом. Максимальная высота волн 12 метров, средняя высота 9 метров. Ветер, со скоростью 24,5 - 28,4 м/с, срывает крыши, значительные повреждения строений.

11 баллов - жестокий шторм
Высокие волны достигают 16 метров, при средней высоте 11,5 метров. Скорость ветра 28,5 - 32,6 м/с. Сопровождается большими разрушениями на суше.

12 баллов - ураган
Скорость ветра 32,6 м/с. Серьезные повреждения капитальных строений. Высота волн более 16 метров.

Шкала волнения моря

В отличие от общепринятой двенадцати бальной системы оценки ветра, оценок волнения на море несколько. Общепринятыми являются британская, американская и русская системы оценивания. Все шкалы базируются на параметре, определяющем среднюю высоту значительных волн (по данным сайта savelyev.info). Этот параметр называется Significance Wave Height (SWH). В американской шкале берутся 30% значительных волн, в британской 10%, в русской 3%. Высота волны считается от гребня (верхняя точка волны) до подошвы (основание впадины).

Ниже представлено описание высоты волн:

• 0 баллов - штиль,
• 1 балл - рябь (SWH < 0,1 м),
• 2 балла - слабое волнение (SWH 0,1 - 0,5 м),
• 3 балла - легкое волнение (SWH 0,5 - 1,25 м),
• 4 балла - умеренное волнение (SWH 1,25 - 2,5 м),
• 5 баллов - бурное волнение (SWH 2,5 - 4,0 м),
• 6 баллов - очень бурное волнение (SWH 4,0 - 6,0 м),
• 7 баллов - сильное волнение (SWH 6,0 - 9,0 м),
• 8 баллов - очень сильное волнение (SWH 9,0 - 14,0 м),
• 9 баллов - феноменальное волнение (SWH > 14,0 м).

В этой шкале не применимо слово "шторм". Так как по ней определяется не сила шторма, а высота волны. Шторм определяется по Бофорту.
Для WH параметра для всех шкал берется именно часть волн (30%, 10%, 3%) потому, что величина волн неодинакова. На определенном временном отрезке присутствуют волны, например, 9 метров, а так же 5, 4 и т.д. Поэтому и была принята для каждой шкалы своя величина SWH, где берется определенный процент самых высоких волн. Приборов для измерения высоты волны не существует. Поэтому и нет точного определения балла. Определение условно.
На морях, как правило, высота волны достигает 5-6 метров в высоту, и до 80 метров в длину.

Шкала дальности видимости

Видимость - это предельное расстояние, с которым днем обнаруживаются предметы, а ночью навигационные огни.

Видимость зависит от погодных условий.

В метрологии влияние погодных условий на видимость определяется условной шкалой баллов.

Это шкала является способом указания прозрачности атмосферы.

Различают дневную и ночную дальность видимости.

Ниже приведена дневная шкала определения дальности видимости.

До 1/4 кабельтова
Около 46 метров. Очень плохая видимость. Густой туман или пурга.
До 1 кабельтова
Около 185 метров. Плохая видимость. Густой туман или мокрый снег.
2-3 кабельтова
370 - 550 метров. Плохая видимость. Туман, мокрый снег.
1/2 мили
Около 1 км. Дымка, густая мгла, снег.
1/2 - 1 миля
1 - 1,85 км. Средняя видимость. Снег, сильный дождь
1 - 2 мили
1,85 - 3,7 км. Дымка, мгла, дождь.
2 - 5 миль
3,7 - 9,5 км. Легкая дымка, мгла, слабый дождь.
5 - 11 миль
9,3 - 20 км. Хорошая видимость. Виден горизонт.
11 - 27 миль
20 - 50 км. Очень хорошая видимость. Горизонт виден резко.
27 миль
Свыше 50 км. Исключительная видимость. Горизонт виден четко, воздух прозрачный.

1. Возникновение ветра. Воздух прозрачен и бесцветен, но все мы знаем, что он существует, так как чувствуем его дви­жение. Воздух всегда находится в движении. Его перемещение в горизонтальном направлении и называется ветром .

Причиной возникновения ветра является разница в атмосферном давлении над участками земной поверхности. Стоит давлению на каком-либо участке увеличить­ся или уменьшиться, как воздух устремля­ется от места большего давления в сторону меньшего. Существуют различные причины, из-за которых нарушается равно­весие атмосферного давления. Главная - не­одинаковое нагревание земной поверхности и различие температур на разных участках.

Рассмотрим это явление на примере ветра бриза, который образуется на берегу моря или крупного озера. На про­тяжении суток бриз дважды меняет свое направление. Проис­ходит это из-за разницы температуры и атмосферного давления над сушей и водной поверхностью днем и ночью. Суша, в отличие от моря, быстро нагревается днем и быстро остывает ночью. Днем на сушей пониженное давление, а над водной поверхностью повышенное, ночью – наоборот. Поэтому дневной бриз дует с моря (озера) на более теплую сушу, ночной - с более охлажденной суши на море (рис. 20). (Объясните образование ночного бриза.) Эти ветры охватывают сравнительно узкую полосу побережья.

2. Направление и скорость ветра. Сила ветра. Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра определяется сто­роной горизонта, откуда он дует (рис. 21). (Как называется ветер, дующий на юг? на запад?) Скорость ветра зависит от атмосферного давления: чем больше разность давления, тем сильнее ветер. На этот показатель ветра влияет трение и плотность воздуха. На вершинах гор ветер усиливается. Любое препятствие (горные системы и горные хребты, здания, лесные полосы и др.) влияют на скорость и направления ветра. Обтекая препятствие, ветер перед ним ослабевает, но с боковых сторон усиливается. Значительно возрастает скорость ветра, например, между двумя близко расположенными горными хребтами. (Почему на открытой местности ветер сильнее, чем в лесу?)

Скорость ветра обычно измеряется в метрах в секунду (м/с). Силу ветра можно оценить по его воздействию на наземные предметы и море в баллах шкалы Бофорта (от 0 до 12 баллов) (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Шкала Бофорта для определения силы ветра

	Метры в секунду	Характери­стика ветра	Действие ветра
			Полное отсутствие ветра. Дым из труб поднимается отвесно
				Дым из труб поднимается не совсем отвесно
			Движение воздуха ощущается лицом. Шелестят листья
			Колеблются листья и мелкие ветви. Развеваются легкие флаги
		Умеренный	Колеблются тонкие ветки деревьев. Ветер подни-мает пыль и клочки бумаги
			Колеблются ветки и тонкие стволы деревьев. На воде появляются волны
			Колеблются большие ветки. Гудят телефонные провода
			Качаются небольшие деревья. На море поднимаются пенящиеся волны
			Ломаются ветки деревьев. Трудно идти против ветра
			Небольшие разрушения. Срываются домовые трубы и черепица
			Значительные разрушения. Деревья вырываются с корнем
		Жестокий	Большие разрушения
	более 32,7		Производит опустошительные действия

Вы уже знаете, что скорость и направление ветра устанавливают по флюгеру (рис. 22). Флюгер состоит из флюгарки, указателя сторон горизонта, металлической пластинки и дуги со штифтами. Флюгарка свободно вращается на вертикальной оси и устанавливается по ветру. По ней и указателю сторон горизонта определяется направление ветра. Скорость ветра устанавливается по отклонению металлической пластинки от вертикального положения до одного из штифтов дуги. Флюгер на метеорологических станциях устанавливается на высоте 10-12 м над земной поверхностью.

Для более точного измерения скорости ветра используют специальный прибор - анемометр (рис. 23).

Обычная скорость ветра у земной по­верхности составляет 4-8 м/с, и она ред­ко превышает 11 м/с (рис.24). Однако бывают ве­тры разрушительной силы - это штормы (скорость ветра более 18 м/с) и ураганы (более 29 м/с). Скорость ветра в тропиче­ских ураганах достигает 65 м/с, а при от­дельных порывах - даже до 100 м/с. Очень слабый ветер (со скоростью не более 0,5 м/с) или безветрие называется штилем. (При каких условиях наблюдается штиль?)

Скорость ветра, как и направление, постоянно меняется, как во времени, так и в пространстве. Характер движения воздуха можно увидеть, наблюдая за падением снежинок при ветре. Снежинки совершают беспорядочные движения: то взлетают вверх, то опускаются, то описывают сложные петли.

Наглядное представление о повто­ряемости ветров за определенное вре­мя (месяц, сезон, год) дает роза вет­ров (рис. 25). Строят ее следующим образом: проводят восемь главных направле­ний горизонта и на каждом по при­нятому масштабу откладывают повто­ряемость соответствующего ветра. Для этого берутся средние многолетние данные. Концы получен­ных отрезков соединяются. В центре (кружке) указывается по­вторяемость штилей.

? Проверь себя

Что такое ветер и как он возникает? От чего зависит скорость ветра? Установите соответствие между скоростью ветра и его характеристикой: 1) 0,6-1,7 м/с а) ураган 2) более 29,0 м/с б) тихий ветер 3) 9,9-12,4 м/с в) сильный ветер г) слабый ветер Определите, откуда и куда будет дуть ветер: 775 мм 761 мм 753 мм 760 мм 748 мм 758 мм *Как Вы думаете, откуда появилось пожелание «Попутного ветра!»? *По рисунку «Роза ветров для Минска» определите преобладающие ветры для нашей столицы. Подумайте, в какой части города или ее окрестностях лучше всего строить промышленные предприятия для сохранения чистоты воздуха в городе. Обоснуйте ответ. Практические задание Постройте розу ветров по следующим данным января (указывается повторяемость ветров в %): С-7, С-В-6, В-11, Ю-В-10, Ю-13, Ю-З-20, З-18, С-З-9, Штиль-6.

Это интересно

Сильные ветры вызывают большое разрушение на суше и волнение на море. В мощных атмосферных вихрях (смерчах) скорость ветра достигает 100 м/с. Они поднимают и перемещают автомобили, здания, мосты. Особенно разрушительные смерчи (торнадо) наблюдаются в США (рис.26). Ежегодно отмечается от 450 до 1500 торнадо с числом жертв в среднем около 100 человек.