Каким прибором измеряется направление и скорость ветра

Как определить силу ветра без приборов?

Скорость ветра можно определить и без приборов — наблюдая за полётом лёгких предметов, например маленького листочка бумаги, по ветру. Брошенный в воздушный поток такой предмет движется в нём примерно с той же скоростью, какую имеет ветер.

Интересные материалы:

Сколько детей у Тарзана? Сколько детей у учителя? Сколько диагоналей у выпуклого 16 угольника? Сколько дипломов у Пенкина? Сколько длилось ниспослание Корана? Сколько длился самый длинный бой? Сколько длится 1 Наносекунда? Сколько длится 2 часа? Сколько длится час на Луне? Сколько длится день и ночь 22 декабря?

Причины образования

Ни для кого не секрет, что ветер существует. Однако почему в некоторые дни ветра нет, в некоторые дни он слабый, в некоторые дни сильный, а в некоторые дни случаются настоящий ураган? Причина заключается в разном прогревании различных регионов суши, вследствие чего в этих регионах наблюдается различное атмосферное давление. Проще всего это показать на примере береговой зоны, где суша всегда нагревается быстрее, чем вода. Как итог воздух над земной поверхностью более горячий и по законам физики, становясь легче, поднимается вверх. Освободившееся место занимает холодный воздух с моря. Если говорить научным языком, то всё это связано напрямую с атмосферным давлением. Воздух всегда движется из области с более высоким атмосферным давлением к области с более низким атмосферным давлением. Если вернуться к примеру выше, то воздух над сушей прогревается быстрее, а значит атмосферное давление падает. Над морем воздух прогревается не так быстро, а значит атмосферное давление падает не так сильно. В результате образуется разброс между показателями. Как только между двумя регионами образуется разница в атмосферном давлении, начинает дуть ветер. Причем, чем сильнее эта разница, тем сильнее ветер.

Дистанционный психрометр

Рисунок 3.

Дистанционный психрометр – это уже промышленный психрометр, в котором для измерения влажности воздуха используются различные термометры сопротивления, а также термопары и термисторы. Основные типы таких приборов: манометрические и электрические психрометры. Тут все зависит от типа используемого термометра.

В манометрическом психрометре, как следует из названия, обычно используются либо двухканальный манометрический термометр, либо два одноканальных, где один из термобаллонов снабжен системой увлажнения.

Более широкое распространение получили психрометры, в которых используются термометры сопротивления, термопары, термисторы. Однако, также как и в других психрометрах, обязательным условием для надежной работы и точности показаний является использование сухого и увлажненного преобразователей и датчиков температуры.

Рейтинг лучших анемометров

Для чего необходимо измерение скорости воздуха?

Скорость движения воздуха является решающей характеристикой не только в метеорологии, но и в различных отраслях промышленности, таких как:

• горнодобывающая промышленность. Рудничная атмосфера – смесь газов, паров и пыли, появление которой свойственно при осуществлении горных работ. Контроль и фиксация таких явлений обеспечивают безопасную работу горнодобывающих предприятий.
• сельскохозяйственная промышленность. Замеры и расчет скорости движения воздушных потоков необходимы при распылении и капельном нанесении пестицидов, удобрений и биопрепаратов на различные культуры.
• строительство, ремонт, монтаж.Использование анемометров широко распространено при проведении строительных и ремонтных работ, например, оно необходимо для оценки функционирования систем вентиляции, а также для анализа помещений на соответствие санитарным требованиям.
• малая авиационная промышленность.Оценка качества работы механизмов двигателей в малой авиации невозможна без применения специального оборудования.
• энергетика. Анемометры применяются в двух направлениях энергетики – изучение ветрового потенциала в месте установки ветрогенератораи контроль ветряной турбины.

Применение приборов измерения воздушных потоков имеет особое значение во многих сферах, и при выборе модели анемометра важно учитывать сферу его использования и ряд особенностей прибора.

Тепловые или термические

Известно, что в жаркую погоду свежий ветерок приятно холодит кожу. И это не субъективные ощущения, а реальный факт. На этом принципе основано действие тепловых анемометров. Чувствительным элементом этого устройства служит нить из тугоплавкого материала, через которую пропускается электрический ток. Проводник нагревается до более высокой температуры, чем окружающая среда. Обдувающий воздух охлаждает проводник, в результате чего изменяется его сопротивление. Различают 3 схемы подключения датчика:

• с фиксированной величиной тока;
• с постоянным напряжением;
• термоконстантное подключение.

Такая конструкция используется в датчике массового расхода воздуха (ДМРВ), которым оснащаются все современные автомобильные двигатели.

Чем характеризуется ветер

Скорость

Каждый замечал, что ветер дует с различной скоростью. Иногда его нет вовсе, а иногда он настолько сильный, что даже “с ног сбивает”. Скорость ветра может сказать о многом, а в географии для изучения этого параметра используется специальная шкала Бофорта. Она состоит из 12 баллов, где 0 — штиль (ветра нет), а 12 — ураган.
Таблица: шкала Бофорта (сила ветра)

Скорость ветра всегда измеряется в метрах в секунду. Если говорить о земной поверхности, то чаще всего ветер здесь дует со скоростью до 8 м/с. Для измерения скорости ветра используется анемометр. Этот прибор устанавливается на высоте 2 метра на открытой местности.

Скорость ветра напрямую зависит от разницы атмосферного давления: чем больше разница, тем ветер дует сильнее. Для понимания того, как в географии это условие отрабатывает на практике, рассмотрим ситуацию когда у нас нет данных о скорости, но есть данные об уровне атмосферного давления в разных регионах:

1. НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 750 ммрт ст
2. НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 740 ммрт ст

Из условия выше мы можем посчитать разницу, которая для условия №1 составляет 20 пунктов, а для условия №2 — 30 пунктов. Поэтому только на основе этих данных можно утверждать, что при вторых данных скорость ветра будет выше.

Направление ветра

В географии для определения направления ветра используется прибор флюгер. Главная особенность этого прибора заключается в том, что он устанавливается на открытой местности, и может свободно вращаться на своей оси. В результате, по позиции, которую занимают флюгер можно определить господствующее направление ветра. Обычно флюгер устанавливаются на высоте от 10 до 13 м, и очень важно, чтобы место установки было на открытом пространстве.

Если говорить о направлении, то оно определяется по стороне откуда берет начало ветер. Например, если воздушные массы перемещаются с юга на север, можно говорить о южном ветре. Само по себе направление ветра может дать непосредственное знание о погоде, которая может с этим ветром прийти, а также позволяет метеорологом создавать карту розы ветров, чтобы понимать, какое направление движения ветра и воздушных масс является наиболее вероятным в конкретное время года в конкретном регионе. Роза ветров обычно строятся за месяц или больший период времени, а карта выглядит примерно следующим образом.

В одном из следующих материалов мы поговорим о том, что собой представляет роза ветров более подробно, а сейчас можно сказать только то, что этот график показывает доминирование определенного направления ветра. В данном случае мы видим доминирование северного ветра надо южном.

Типы ветров

Все ветры, которые дуют на Земле, можно разделить на 3 большие категории:

1. Переменные (муссоны, бризы).
2. Постоянные (пассаты, западные ветры).
3. Местные (фён, бора, сирокко, суховей, самум).

Переменные ветры

Бриз — ветер, меняющий направление 2 раза в сутки. Из-за этих свойств, бризы часто называют местными ветрами. Эти ветра возникают в прибрежных зонах и охватывают достаточно узкую полосу. Обычно бриз проникает на сушу не далее, чем на 3 км. Почему же на берегах рек постоянно дует ветер? Причина в прогревании поверхности: суша и вода прогреваются неравномерно; всегда существует разница в атмосферном давлении над водой и сушей.

Днем вода холодная, а суша достаточно быстро прогревается. Это означает, что над водой атмосферное давление выше, а над сушей ниже. Теплый воздух поднимается, и начинает дуть прохладный ветер с моря.

В ночное время ситуация меняется. На этот раз суша более прохладная, поскольку быстро остывает, а море продолжает сохранять тепло. Следовательно, теплый воздух над морем поднимается вверх и с суши дует прохладный ветерок.

Именно с этим свойством бриза связан тот факт, что раньше, когда корабли были в основном парусными, рыбки выходили на промысел ночью (был попутный ветер В море), а возвращались утром (был попутный ветер С моря).

Все, о чем мы говорили выше, характерно и для муссонов, представляющих собой аналог бриза, но со сменой цикла не 2 раза в сутки, а 2 раза в год. Эти ветра наиболее характерны для азиатского побережья Тихого океана. Летний муссон дует с моря и несет с собой сезон дождей. Зимний муссон, напротив, дует в море. В это время года влага минимальная, поскольку воздушные массы движутся в океан.

Постоянные ветры

Постоянными называются ветры, которые в течение года не меняют своего направления. Примерами таких ветром могут служить:

1. Пассаты — движутся от тропиков к экватору. В результате вращения земли, пассаты дуют не прямо, а образуют наклон в сторону запада.
2. Северо-западные (переходящие в западные) — дуют по направлению от тропиков на север к умеренным широтам. В результате вращения Земли, эти ветры отклоняются к востоку. Поэтому и говорят, что они дуют с запада. Они очень сильные и моряки часто их называют «ревущие сороковые», «лютые пятидесятые» и «визжащие шестидесятые» — по широте.
3. Северо-восточные — дуют от северного полюса.
4. Юго-восточные — дуют от антарктики.

Местные ветра

Выше уже отмечалось, что во многих источниках бриз называется главным местным ветром. Кроме него к этой категории относятся:

1. Бора — формируется в холодное время года (либо в теплое в период выпадения града) и дует с гор в море. Обычно достаточно сильный ветер.
2. Суховей — жаркий ветер, который дует в полупустынях.
3. Сирокко — ветер Северной Африки, отличающийся жарой и сухостью.
4. Самум — ветер Северной Африки и Аравийского полуострова. Знойный.
5. Фён — сильный ветер с гор в равнины.

Устройство

Метеостанция обладает довольно сложным устройством и состоит из большого количества составляющих. Для того чтобы понять работу аппарата с технической точки зрения, необходимо максимально детально ознакомиться с конструкцией погодной станции.

Если говорить об устройстве аналоговых метеостанций, то в их конструкцию входят такие приборы:

• термометры, предназначенные для измерения температуры воздуха и почвы;
• градусники для определения минимальных и максимальных показателей;
• барометр, в функциональные обязанности которого входит измерение давления;
• гигрометр – это устройство необходимо для определения уровня влажности атмосферного воздуха;
• анеморумбометр (или флюгер), с помощью которого осуществляются измерения показателей ветра (в частности, скорости и направления);
• осадкомер – устройство, которое определяет уровень и интенсивность атмосферных осадков (дождь, снег, град);
• плювиограф – этот технический элемент нужен для регистрации жидких осадков в теплое время года (причем процесс регистрации осуществляется непрерывно);
• термограф отвечает за постоянное наблюдение за показателями температуры воздуха;
• благодаря гигрографу осуществляется контроль за уровнем влажности атмосферного воздуха;
• комплексное устройство психрометра помогает определять температуру и влажность;
• для того чтобы измерять гололедно-изморозевые отложения, в устройстве метеостанции предусмотрено наличие специально предназначенного гололедного станка;
• благодаря ледоскопу осуществляется процесс измерения изморози и инея;
• барограф – это аппарат, который необходим для определения барометрической тенденции;
• чтобы измерять высоту снежного покрова, в метеостанции предусмотрено наличие рейки;
• трансмиссометр определяет метеорологическую оптическую дальность;
• облачный прожектор (или облакомер) определяет нижнюю границу облаков;
• испаромер ГГИ-3000 предназначен для измерения количества испарения с поверхности почвы;
• для регистрации солнечного сияния используется гелиограф.

При этом в зависимости от конкретной модели метеорологической станции ее устройство может изменяться. Перед покупкой очень важно изучить конструкцию аппарата.