Максимальная скорость ветра м с. Классификация силы ветра, волнения на море, и видимости на море

Основной величиной, характеризующей силу ветра, является его скорость. Величина скорости ветра определяется расстоянием в метрах, проходимым им в течение 1 сек. Например, если за 20 сек. ветер прошел расстояние 160 м, то его скорость v за данный промежуток времени была равна:

Скорость ветра отличается большим непостоянством: она изменяется не только за продолжительное время, но и за короткие промежутки времени (в течение часа, минуты и даже секунды) на большую величину. На фиг. 1 дана кривая, показывающая изменение скорости ветра в течение 6 мин. Из этой кривой можно заключить, что ветер движется с пульсирующей скоростью.

Фиг. 1. Характеристика скорости ветра.

Скорости ветра, наблюдаемые за короткие промежутки времени от нескольких секунд до 5 мин, называют мгновенными или действительными. Скорости же ветра, полученные как средние арифметические из мгновенных скоростей, называют средними скоростями ветра. Если сложить замеренные скорости ветра в течение суток и разделить на число замеров, то получится среднесуточная скорость ветра. Если же сложить среднесуточные скорости ветра за весь месяц и разделить эту сумму на число дней месяца, то получим среднемесячную скорость ветра. Сложив среднемесячные скорости и разделив сумму на двенадцать месяцев, получим среднегодовую скорость ветра. Интересный студенческий проект. Известные люди России. Очень большая база фамилий и все бесплатно.
Скорости ветра замеряют с помощью приборов, называемых анемометрами. Простейший анемометр, позволяющий определять мгновенные скорости ветра и называемый простейшим флюгером-анемометром, показан на фиг. 2.

Фиг. 2. Простейший флюгер-анемометр.

Он состоит из металлической доски, качающейся около горизонтальной оси а, закрепленной на вертикальной стойке б. Сбоку доски на той же оси а закреплен сектор в, с восемью штифтами. На стойке б ниже сектора закреплен флюгер г, который все время устанавливает доску плоскостью к ветру. При действии последнего доска отклоняется и проходит мимо штифтов, каждый из которых указывает при этом на определенную скорость ветра. Стойка б с флюгером г поворачивается ео втулке д, в которой закреплены в горизонтальной плоскости 4 длинных стержня, указывающих главные страны света: север, юг, восток и запад, и между ними 4 коротких, указывающих на северо-восток, северо-запад, юго-восток и юго-запад. Таким образом, с помощью флюгера-анемометра можно определять одновременно и скорость и направление ветра.
Значения скоростей ветра, соответствующих каждому штифту сектора в, приведены в табл. 1.

Средние скорости ветра за короткие и продолжительные промежутки времени удобно определять анемометром завода «Метрприбор» (фиг. 3). Он состоит из крестовины с полушариями, надетой на ось, которая находится в зацеплении с зубчатой передачей, помещенной в коробке с циферблатом.

Фиг. 3. Анемометр завода „Метрприбор".

Оси шестерен выведены на циферблат и на своих концах имеют стрелки, показывающие на шкале путь, пройденный ветром за данный промежуток времени. Разделив число, показываемое стрелками на циферблате, на число секунд, в течение которых вращался анемометр, получим скорость ветра в секунду за наблюдаемый период. Например, перед началом наблюдения стрелки на циферблате показывали 7170 м, a no истечении 2 мин., равных 120 сек., стрелки показали 7650 м. Следовательно, средняя скорость ветра за промежуток вре мени в 2 мин. была равна:

Если нет указанных выше приборов, то скорость ветра можно определить приблизительно по внешним признакам, наблюдаемым в природе (см. табл. 2).

Направление ветра научились измерять еще в античные времена. Для этого древние греки на крышах своих домов устанавливали башенки со шпилями и флюгерами на них. Но особенно преуспели в измерении направления и скорости ветра прибалтийские мастера. Их кормило море. И знать, что принесет тебе завтрашний день, был для них актуально как ни для кого.

Обычно флюгер делали в виде фигурки какого-нибудь животного, которая вращалась и показывала стрелкой направление ветра, а вертушка его примерную скорость.

Прибор для измерения скорости ветра.

Прибор для измерения скорости ветра — детский анемометр

Для измерения скорости ветра ещё в XVII в. ученый из Англии Роберт Гук изобрел специальный прибор - анемометр. Его название, состоящее из двух древнегреческих слов: «анемо» - «ветер» и «метр» - «измеряю» само говорило за себя. Вертушка анемометра вращалась, и по количеству ее оборотов вычисляли скорость ветра в данный момент в метрах в секунду. Зная направление и скорость ветра, можно предсказать, как в ближайшем будущем изменится погода.

Направление и скорость ветра - одно из лучших показателей изменений погоды. Различают 16 направлений ветра (румбов), обозначенных по сторонам света. Названия этих шестнадцати румбов, или направлений, откуда дует ветер, даны в следующей таблице:

Обозначение		Полное название ветра
международное	русское	международное	русское
N	С	Норд	Северный
NNE	ССВ	Норд-норд-ост	Северо-северо-восточный
NE	СВ	Норд-ост	Северо-восточный
ENE	ВСВ	Ост-норд-ост	Восточно-северо-восточный
E	В	Ост	Восточный
ESE	ВЮВ	Ост-зюйд-ост	Восточно-юго-восточный
SE	ЮВ	Зюйд-ост	Юго-восточный
SSE	ЮЮВ	Зюйд-зюйд-ост	Юго-юго-восточный
S	Ю	Зюйд	Южный
SSW	ЮЮЗ	Зюйд-зюйд-вест	Юго-юго-западный
SW	ЮЗ	Зюйд-вест	Юго-западный
WSW	ЗЮЗ	Вест-зюйд-вест	Западно-юго-западный
W	З	Вест	Западный
WNW	ЗСЗ	Вест-норд-вест	Западно-северо-западный
NW	СЗ	Норд-вест	Северо-западный
NNW	ССЗ	Норд-норд-вест	Северо-северо-западный

Ветер называют по той части горизнота, откуда он дует. Моряки говорят, что ветер "дует в компас". Это выражение облегчит запоминание приведённой выше таблицы.

Помимо этих названий, есть ещё и местные. Так, например, на побережье Белого моря и в районе Мурманска местные рыбаки называют северо-восточный ветер "полуночником", южный - "летником", юго-восточный - "обеденником", юго-западный - "шеловником", северо-западный - "побережником". Есть свои названия ветров также на Чёрном, Каспийском морях и на Волге. Большое значение для определения погоды имеют местные ветры, которые необходимо знать и учитывать.

Чтобы определить направление ветра, надо смочить указательный палец и поднять его вертикально вверх. На стороне его, обращённой к ветру, почувствуется холод.

Направление ветра можно определить и по вымпелу, дыму и компасу. Став лицом к ветру и держа перед собой компас, нулевое деление которого подведено под северный конец стрелки, кладут на его центр спичку или тонкую прямую палочку, направив её в ту сторону, в которую стоит лицом наблюдатель, то есть навстречу ветру.

Прижав в таком положении спичку или палочку к стеклу компаса, надо посмотреть, над каким делением шкалы она приходится. Это и будет та часть горизонта, откуда дует ветер.

Указанием направления ветра служит приземление птиц. Они приземляются всегда против ветра.

Скорость ветра измеряется расстоянием (в метрах или километрах), на которое перемещается масса воздуха в 1 сек. (час.), а также в баллах по двенадцатибалльной системе Бофорта. Скорость ветра непрерывно меняется, и поэтому чаще принимают во внимание среднее её значение за 10 мин. Скорость ветра определяется специальными приборами, но её можно достаточно точно определить и на глаз, пользуясь приведённой ниже таблицей.

Определение скорости ветра (по К.В.Покровскому):

Сила ветра (в баллах по Бофорту)	Названия ветров различной силы	Признаки для оценки	Скорость ветра (в м/сек.)	Скорость ветра (в км/час)
0	штиль	Листья на деревьях не колеблются, дым от труб поднимается вертикально, огонь от спички не отклоняется	0	0
1	тихий	Дым несколько отклоняется, но ветер не ощущается лицом	1	3,6
2	лёгкий	Ветер чувствуется лицом, листья на деревьях колышутся	2 - 3	5 - 12
3	слабый	Ветер качает мелкие ветки и колеблет флаг	4 - 5	13 - 19
4	умеренный	Качаются ветки средней величины, поднимается пыль	6 - 8	20 - 30
5	свежий	Качаются тонкие стволы деревьев и толстые ветки, образуется рябь на воде	9 - 10	31 - 37
6	сильный	Качаются толстые стволы деревьев	11 - 13	38 - 48
7	крепкий	Качаются большие деревья, против ветра трудно идти	14 - 17	49 - 63
8	очень крепкий	Ветер ломает толстые стволы	18 - 20	64 - 73
9	шторм	Ветер сносит лёгкие постройки, валит заборы	21 - 26	74 - 94
10	сильный шторм	Деревья вырвываются с корнем, сносятся более прочные постройки	27 - 31	95 - 112
11	жёсткий шторм	Ветер производит большие разрушения, валит телеграфные столбы, вагоны и т.д.	32 - 36	115 - 130
12	ураган	Ураган разрушает дома, опрокидывает каменные стены	Более 36	Более 120

Сила волнения моря (озера) определяется по следующей таблице (по А.Г.Комовскому):

Баллы	Признаки
0	Совершенно гладкая поверхность
1	Появляется рябь, не оставляющая следов пены
2	Крупная рябь. Образуются короткие волны. гребни которых начинают разбиваться. Оставляемая пена прозрачна.
3	Волны становятся длиннее. На поверхности моря появляется белая пена (барашки). Волны производят как бы шелест.
4	Волны заметно удлинняются. Гребни волн разбиваются с шумом. Появляются многочисленные барашки.
5	Начинается образование водяных гор. Поверхность моря вся покрыта барашками.
6	Появляется зыбь. Шум разбивающихся гребней слышен на некотором расстоянии. Появляются полосы из пены в направлении ветра.
7	Высота и длинна волны заметно увеличиваются. Разбивание гребней напоминает перекаты грома. Белая пена образует плотные полосы в направлении ветра.
8	Волны образуют высокие горы с длинными и сильно опрокидывающимися гребнями. Гребни перекатываются с грохотом и толчками. Море становится совершенно белым.
9	Горы волн становятся настолько высокими, что видимые суда на некоторое время совершенно теряются из виду. Перекаты гребней производят оглушительный шум. Ветер начинает срывать гребни волн, и в воздухе появляется водян

Определение силы, скорости и направления ветра, дальности видимости, направления и скорости течений крайне важно при планировании и выполнении погружений в открытом море и прибрежной зоне. Бороться с силой природы бессмысленно и порой крайне опасно, поэтому всегда нужно учитывать влияние природных явлений, таких как течение и ветер, при планировани погружений. Приведённая ниже информация поможет Вам оценить силу некоторых явлений природы для того, что бы учесть их при планировании погружений.

Сила и скорость ветра.

Ветер — это перемещение потока воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления, и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Ветер характеризуется скоростью (силой) и направлением. Н аправление определяется сторонами горизонта и измеряется градусами. Скорость ветра измеряется в метрах в секудну и километрах в час. Сила ветра измеряется в баллах.

Шкала бофорта — условная шкала для визуального определения и записи скорости (силы) ветра в баллах. Первоначально она была разработана английским адмиралом Френсисом Бофортом в 1806 г. для определения силы ветра по характеру его проявления на море. С 1874 г. принята для повсеместного (на суше и на море) использования в международной синоптической практике. В последующие годы менялась и уточнялась. За ноль баллов было принято состояние полного штиля на море. Изначально система была тринадцатибальная (0-12). В 1946 г. шкалу увеличили до семнадцати (0-17). Сила ветра в шкале определяется по взаимодействию ветра с различными предметами. В последние годы силу ветра чаще оценивают по скорости, измеряемой в метрах в секунду у земной поверхности, на высоте порядка 10 метров над открытой, ровной поверхностью.
В таблице 1 приведена шкала Бофорта, принятая в 1963 году Всемирной метеорологической организацией. Шкала волнения на море — девятибальная (параметры волнения даны для большой морской акватории, на малых акваториях волнение меньше). Приборов для измерения высоты волны не существует, поэтому и волнение моря в баллах определяется достаточно условно.

Сила ветра в баллах по шкале Бофорта и волнение на море.

таблица 1

Баллы	Словесное обозначение силы ветра	Скорость ветра		Действие ветра
		м/с	км/ч	На суше	На море (баллы, волнение, характеристика, высота и длина волны)
0	Штиль	0-0,2	менее 1	Полное отсутствие ветра, дым поднимается вертикально, листья деревьев не шевелятся.	0. Волнение отсутствует. Зеркально гладкое море, практически неподвижное. Над поверхностью воды может наблюдаться дымка. Край моря сливается с небом так, что границы не видно.
1	Тихий	0,3-1,5	2-5	Дым слегка отклоняется от вертикали, листья деревьев неподвижны.	1. Слабое волнение. На море лёгкая рябь, море по-прежнему может сливаться с небом. Высота волн до 0,1 м., длина 0,3 м.
2	Лёгкий	1,6-3,3	6-11	Ветер чувствуется лицом, листья временами слабо шелестят, флюгер начинает двигаться.	2. Слабое волнение. Гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными. На море короткие волны высотой до 0,3 м., длиной 1-2 м.
3	Слабый	3,4-5,4	12-19	Листья и тонкие ветки деревьев с листвой непрерывно колеблются, колышутся лёгкие флаги. Дым как бы слизывается с верхушки трубы (при скорости более 4 м/сек).	3. Легкое волнение Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки. Средняя высота волн до 0,6 м., длина — 6 м.
4	Умернный	5,5-7,9	20-28	Ветер поднимает пыль, бумажки. Качаются тонкие ветви деревьев и без листвы. Дым перемешивается в воздухе, теряя форму. Это лучший ветер для работы ветродвигателя.	4. Умеренное волнение. Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах. Высота волн 1-1,5 м., длина до 15 м.
5	Свежий	8,0-10,7	29-38	Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой. Вытягивает большие флаги. Свистит в ушах.	4. Неспокойное море. Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги). Высота волн 1,5-2 м., длина — 30 м.
6	Сильный	10,8-13,8	39-49	Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телеграфные провода, зонтики используются с трудом.	5. Крупное волнение. Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади. Образуется водяная пыль. Высота волн — 2-3 м., длина — 50 м.
7	Крепкий	13,9-17,1	50-61	Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра.	6. Сильное волнение. Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру. Высота волн до 3-5 м., длина — 70 м.
8	Очень крепкий	17,2-20,7	62-74	Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно.	7. Очень сильное волнение. Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра. Высота волн 5-7 м., длина — 100 м.
9	Шторм	20,8-24,4	75-88	Гнутся большие деревья, ломает большие ветки. Ветер срывает черепицу с крыш.	8. Очень сильное волнение. Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость. Высота волн до 10 м., длина до 150 м.
10	Сильный шторм	24,5-28,4	89-102	На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем.	8. Очень сильное волнение. 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. Высота волн — 8-11 м., длина — 200 м.
11	Жестокий шторм	28,5-32,6	103-117	Наблюдается очень редко. Сопровождается большими разрушениями на значительных пространствах.	9. 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. Высота волн до 16 м., длина до 250 м.
12	Ураган	≥32,7	более 117	Опустошительные разрушения. Отдельные порывы ветра достигают скорости 50—60 м/сек. Ураган может случиться перед сильной грозой.	9. Исключительное волнение. Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость. Высота волн >16 м., длина — 300 м.

Шкала дальности видимости.

Видимость — это предельное расстояние, на котором днём обнаруживаются предметы, а ночью навигационные огни. Видимость определяется прозрачностью атмосферы, зависит от погодных условий и характеризуется дальностью видимости. Ниже приведена таблица определения дальности видимости в светлое время суток.

Расстояние		Характеристика видимости
до 1/4 кабельтова	до 46 м	Очень плохая видимость, густой туман или пурга.
до 1 кабельтова	до 185 м	Плохая видимость, густой туман или мокрый снег.
2-3 кабельтова	370-550 м	Плохая видимость, туман,мокрый снег.
1/2 мили	до 1 км	Дымка, густая мгла, снег.
1/2-1 миля	1-1,85 км	Средняя видимость, снег или сильный дождь.
1-2 мили	1,85-3,7 км	Дымка, мгла или дождь.
2-5 миль	3,7-9,5 км	Лёгкая дымка, мгла, слабый дождь.
5-11 миль	9,5-20 км	Хорошая видимость, виден горизонт.
11-27 миль	20-50 км	Очень хорошая видимость, горизонт виден резко.
более 27 миль	более 50 км	Исключительная видимость, горизонт виден очень чётко, воздух прозрачный.

Ветра и определения направления его дуновения известен как обсерватор, или анемометр. Применяют такие устройство при необходимости контроля над параметрами перемещения воздушных масс.

Принцип функционирования

Несмотря на разнообразие анемометров, которые отличаются конструктивно, большинство из них работают по принципу определения характера действия воздушного потока на подвижные вращающиеся элементы.

Приборы данной категории способны определять максимальную текущую при дуновении потока в определенном направлении. Отдельные модели выдают показатели объемного расхода воздуха, температуры потока, влажности. Таким образом, функциональный прибор для измерения скорости ветра превращается в портативную метеостанцию.

Типы

Выделяют несколько отдельных разновидностей устройств, способных производить расчет скорости ветра. В настоящее время выделяют следующие типы приборов данного назначения:

• вращательные;
• вихревые;
• тепловые;
• динамометрические;
• оптические;
• ультразвуковые.

Давайте подробно рассмотрим устройства каждого типа, определим их возможности, способы эксплуатации.

Вращательные анемометры

Метеорологический прибор может быть оснащен чашками либо лопастями, которые играют роль чувствительного элемента. Последние подвижно закрепляются на вертикальном стержне и соединяются с измерителем. Перемещение воздушных потоков заставляет такие вертушки вращаться вокруг оси. По мере движения измерительный механизм фиксирует количество оборотов в течение определенного временного отрезка. Визуальную информацию выдает шкала скорости ветра либо цифровой дисплей.

Конструкции данного типа изобретены достаточно давно. Однако, несмотря на появление более совершенных приборов, вращательные анемометры до сих пор продолжают успешно эксплуатироваться метеорологами по всему миру.

Вихревые анемометры

В таких приборах измерение скорости и происходит за счет воздействия воздушных потоков на легкое лопастное колесо, расположенное в вертикальной плоскости. Как и в предыдущем случае, вращение крыльчатки посредством воздействия на систему передает данные к счетному механизму.

В настоящее время наиболее распространены ручные вихревые анемометры. Последние используются для измерения скорости воздушных потоков в вентиляционных системах и трубопроводах, устанавливаются в воздуховодах промышленных и жилых объектов.

Тепловые анемометры

Не слишком востребованы тепловые приборы. Чаще всего необходимость в их применении возникает при измерении показателей медленных воздушных потоков.

Функционирует тепловой ветра по принципу измерения температуры нити накаливания либо специальной пластины, на которую оказывается давление воздуха. При различных показателях потока выделяется определенное количество энергии, которое позволяет поддерживать ту или иную температуру теплового элемента. Таким нехитрым способом и определяется скорость ветра.

Динамометрические анемометры

Прибор для измерения скорости ветра может также функционировать благодаря определению показателей давления ветрового потока в средине запаянной с одной стороны Г-образной трубки. Данные получают на основе сравнения избыточного воздушного давления снаружи и внутри элемента.

Динамометрический прибор для измерения скорости ветра применяется не только в метеорологии. Устанавливаются подобные устройства вентиляционных системах и газоходах, где вычисляют объемный расход потоков и их скорость.

Ультразвуковые анемометры

Принцип функционирования устройств данной категории основывается на определении на приемнике в зависимости от показателей потока воздушных масс. Здесь представлены наиболее высокоточные, современные устройства, которые также позволяют фиксировать направление ветровых потоков.

Выделяют трехмерные и двухмерные ультразвуковые приборы. Первые дают возможность получать показатели направления перемещения потоков в трех компонентах. В свою очередь, двухмерный метеорологический прибор позволяет измерять направление и скорость ветра лишь в горизонтальной плоскости. Некоторые ультразвуковые системы производят вычисления температуры воздушных потоков.

Оптические анемометры

Ученые-физики, инженеры, задействованные в космических программах, часто прибегают к применению лазерных оптических приспособлений для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков. Работают подобные устройства согласно определению зависимости рассеянного либо отраженного подвижным объектом света от его скорости. Данный способ не предполагает непосредственного воздействия газообразных, твердых либо жидких веществ на элементы измерительного устройства.

Сфера применения оптических анемометров крайне широка, начиная с определения направлений перемещения веществ в живых клетках и капиллярах и заканчивая вычислением скорости движения газов в атмосфере.

Эксплуатация лазерных устройств помогает с высокой точностью рассчитывать скорость воздушных потоков вокруг подвижных объектов, в частности, автотранспорта, летательных аппаратов, космических тел. Полученные расчеты дают возможность исследователям, инженерам и механикам разрабатывать наиболее аэродинамические формы при конструировании техники.

На что следует обращать внимание при выборе прибора для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков? Определяющее значение здесь имеет перечень задач, что поставлены перед пользователем. В зависимости от этого, значение имеют такие технические характеристики прибора:

• максимальный измерительный диапазон;
• величина погрешностей;
• возможность применения в тех или иных температурных условиях;
• уровень безопасности для пользователя при воздействии на устройство агрессивных факторов окружающей среды;
• тип: стационарный либо переносной прибор;
• степень защищенности механизма от воздействий атмосферных осадков;
• характер питания устройства и способ формирования данных;
• габариты прибора;
• возможность вычисления показателей в ночное время суток (наличие подсветки).

В настоящее время для работы в условиях крайне пониженных температур возможно использование метеорологических приборов с подогревателями. Для рудников и шахт применяют специализированные анемометры, что способны исправно функционировать при высокой запыленности окружающего пространства и во взрывоопасной среде. Такие функциональные приборы переносят воздействие повышенной влажности и остаются работоспособными при значительных перепадах температур.

В итоге

Как видно, в зависимости от личных потребностей, имеется возможность выбрать наиболее подходящее устройство для фиксации показателей воздушных потоков. Однако здесь имеются свои сложности. Поскольку все анемометры являются измерительными приборами, они подлежат сертификации и аттестации в соответствующих государственных учреждениях.