Прибор для измерения скорости ветра (анемометр): виды, инструкции. Анемометр крыльчатый. Скорость ветра и как ее измерить В каких баллах определяется сила ветра

В 1963 году Всемирная метеорологическая организация уточнила шкалу Бофорта и она была принята для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 метров над открытой ровной поверхностью.

Дым (от трубки капитана) поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны. Зеркально гладкое море.

Ветер 0 - 0,2м/с

Дым отклоняется от вертикального направления, на море легкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн до 0,1м.

Ветер чувствуется лицом, листья шелестят, флюгер начинает двигаться, на море короткие волны максимальной высотой до 0,3м.

Ветер 1,6 - 3,3м/с.

Листья и тонкие ветки деревьев колышутся, колышутся легкие флаги, легкое волне- ние на воде, изредка образуются маленькие барашки.

Средняя высота волн 0,6 м. Ветер 3,4 - 5,4 м/с.

Ветер поднимает пыль, бумажки; качаются тонкие ветви деревьев, белые барашки на море видны во многих местах.

Максимальная высота волн до 1,5 м. Ветер 5,5 - 7,9 м/с.

Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чуствуется рукой, повсюду видны белые барашки.

Максимальная высота волны 2,5 м, средняя - 2 м. Ветер 8,0 - 10,7 м/с.

В такую погоду мы пробовали уйти по Балтийскому морю из Дарлово. (Польша) против волны. За 30 минут прошли всего ок. 10км. и сильно вымокли от брызг. Возвращались по попутной - оч. весело.

Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телефонные провода, зонтики используются с трудом; белые пенистые гребни занимают значительные площади, образуется водяная пыль. Максимальная высота волн - до 4м, средняя - 3м. Ветер 10,8 - 13,8м/с.

Такую погоду застали на катерах перед Ростоком. Штурман боялся смотреть по стороннам, самое ценное было рассовано по карманам, рация привязана к жилету. Брызги от боковых волн нас постоянно накрывали. Для водкомоторного флота, не говоря уже о простой моторке - это наверное уже максимум...

Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра, гребни волн срываются ветром. Максимальная высота волн до 5,5м. ветер 13,9 - 17,1м/с.

Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно. Сильное волнение на море.

Максимальная высота волн до 7,5м, средняя - 5,5 м. Ветер 17,2 - 20,7м/с.

Гнутся большие деревья, ветер срывает черепицу с крыш, очень сильное волнение на море, высокие волны. Наблюдается очень редко. Сопровождается разрушениями на больших пространствах. На море исключительно высокие волны (максимальная высота - до 16м, средняя - 11,5м), суда небольших размеров временами скрываются из виду.

Ветер 28,5 - 32,6м/с. Жестокий шторм.

Море все покрыто полосами пены. Воздух наполнен пеной и брызгами. Видимость очень плохая. Полный п...ц судам небольших размеров, яхтам и прочим кораблям - лучше не попадать.

Ветер 32,7 м/с и более...

Ветер (горизонтальная составляющая движения воздуха относительно земной по-верхности) характеризуется направлением и скоростью.
Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), узлах или баллах Бофорта (сила ветра). Узел – морская мера скорости, 1 морская миля в час, приближенно 1 узел равен 0.5 м/с. Шкала Бофорта (Francis Beaufort, 1774-1875) была создана в 1805 году.

Направление ветра (откуда дует) указывается либо в румбах (по 16-румбовой шкале, например, северный ветер – С, северо-восточный – СВ, и др.), либо в углах (относительно меридиана, север – 360° или 0°, восток – 90°, юг – 180°, запад – 270°), рис. 1.

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.

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.

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.

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

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

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.

Каждое природное явление, имеющее разные степени выраженности, принято оценивать в соответствии с определенными критериями. Особенно если информацию о нем надо передавать быстро и точно. Для силы ветра баллы в шкале Бофорта стали единым международным ориентиром.

Разработанная британским контр-адмиралом, уроженцем Ирландии Фрэнсисом Бофортом (ударение приходится на второй слог) в 1806 году система, усовершенствованная в 1926-м добавлением информации об эквивалентности силы ветра в баллах его определенной скорости, позволяет полно и точно характеризовать данный атмосферный процесс, оставаясь актуальной и по сей день.

Что такое ветер?

Ветром называется движение воздушных масс параллельно поверхности планеты (горизонтально над ней). Этот механизм вызван разницей давления. Направление движения всегда исходит из области более высокого.

Для описания ветра принято использовать следующие характеристики:

• скорость (измеряется в метрах в секунду, километрах в час, узлах и баллах);
• сила ветра (в баллах и м. с. - метрах в секунду, соотношение примерно равно 1:2);
• направление (согласно сторонам света).

Первые два параметра тесно связаны. Они могут взаимно обозначаться единицами измерения друг друга.

Направление ветра определяют по той стороне света, откуда началось движение (с севера - северный ветер и т. п.). Скорость определяет барический градиент.

Бари́ческий градие́нт (иначе - барометрический градиент) - изменение атмосферного давления на единицу расстояния по нормали к поверхности равного давления (изобарической поверхности) в сторону убывания давления. В метеорологии обычно пользуются горизонтальным барометрическим градиентом, то есть его горизонтальной составляющей (Большая советская энциклопедия).

Скорость и силу ветра невозможно разделить. Большая разность показателей между зонами атмосферного давления порождает сильное и быстрое движение воздушных масс над поверхностью земли.

Особенности измерения ветров

Для того чтобы правильно соотнести данные метеорологических служб со своим реальным положением или корректно произвести измерение, нужно знать, какие стандартные условия используют профессионалы.

• Замер силы и скорости ветра происходит на десятиметровой высоте на открытой ровной поверхности.
• Название направлению ветра дает сторона света, откуда он дует.

Управляющие водным транспортом, а также любители проводить время на природе, часто приобретают приборы анемометры, которые определяют скорость, которую легко соотнести с силой ветра в баллах. Существуют водостойкие модели. Для удобства производятся приборы различной компактности.

В системе Бофорта описание высоты волн, соотносимых с определенной силой ветра в баллах, приводится для открытого морского пространства. Оно будет значительно меньше в мелких акваториях и прибрежных зонах.

От личного до всемирного пользования

Сэр Фрэнсис Бофорт не просто имел высокий военный чин на флоте, но и был успешным ученым-практиком, занимавшим важные посты, гидрографом и картографом, принесшим стране и миру огромную пользу. Его имя носит одно из морей в Северном Ледовитом океане, омывающее Канаду и Аляску. В честь Бофорта назван Антарктический остров.

Удобную систему оценки силы ветра в баллах, доступную для достаточно точного определения выраженности явления "на глаз", Фрэнсис Бофорт создал для собственного пользования в 1805 году. Шкала имела градацию от 0 до 12 баллов.

В 1838 году система визуальной оценки погоды и силы ветра в баллах стала официально применяться британским флотом. В 1874 году она была принята международным синоптическим сообществом.

В 20-м веке в шкалу Бофорта были внесены еще несколько усовершенствований - соотношение баллов и словесного описания проявления стихии со скоростью ветра (1926 год), а также добавлены еще пять делений - пунктов градации силы ураганов (США, 1955 год).

Критерии оценки силы ветра в баллах Бофорта

В современном виде шкала Бофорта имеет несколько характеристик, позволяющих в комплексе наиболее точно соотнести конкретное атмосферное явление с его показателями в баллах.

• Во-первых, это вербальная информация. Словесное описание погоды.
• Средний показатель скорости в метрах в секунду, километрах в час и узлах.
• Воздействие движущихся воздушных масс на характерные предметы на суше и море, определяется по типичным проявлениям.

Неопасный ветер

Безопасный ветер определяется в диапазоне от 0 до 4 баллов.

Пограничным можно назвать ветер в 5 баллов, характеризуемый как "свежий", или fresh breeze. Его скорость колеблется от 8 до 10,7 метров с секунду (29-38 км/ч, или от 17 до 21 узла). Тонкие деревья качаются вместе со стволами. Волны поднимаются до 2,5 (в среднем до двух) метров. Иногда проявляются брызги.

Ветер, приносящий неприятности

С силы ветра в 6 баллов начинаются явления сильные, способные нанести ущерб здоровью и имуществу.

Опасная сила ветра

Ветер силой от десяти до двенадцати баллов опасен и характеризуется как сильный (storm) и жестокий шторм (violent storm), а также ураган (hurricane).

Ветер вырывает деревья вместе с корнями, наносит ущерб строениям, уничтожает растительность, разрушает здания. Волны издают оглушающий шум от 9 метров и выше, длинные. На море они достигают опасной высоты даже для крупных судов - от девяти метров и выше. Пена покрывает водную поверхность, видимость - нулевая или приближенная к такому показателю.

Скорость движения воздушных масс составляет от 24,5 метров в секунду (89 км/ч) и достигает от 118 километров в час при ветре силой в 12 баллов. Жестокий шторм и ураган (ветра, равные 11 и 12 баллам) случаются очень редко.

Добавочные пять баллов к классической шкале Бофорта

Так как ураганы тоже не идентичны между собой по интенсивности и степени наносимого урона, в 1955 году в Бюро погоды Соединенных Штатов Америки было принято дополнение к стандартной классификации Бофорта в виде пяти единиц шкалы. Сила ветра от 13 до 17 баллов включительно - это уточняющие характеристики для разрушительных ураганных ветров и сопутствующих им явлений окружающей среды.

Как обезопасить себя, когда бушует стихия?

Если штормовое предупреждение МЧС застает на открытой местности, лучше последовать советам и снизить риск несчастных случаев.

Прежде всего, на предупреждения стоит обращать внимание каждый раз - нет гарантии, что атмосферный фронт придет в ту местность, где вы находитесь, но также нельзя быть уверенным, что он в очередной раз обойдет ее стороной. Все предметы стоит убрать или надежно закрепить, обезопасить домашних животных.

Если шквальный ветер застает в непрочном строении - садовый домик или другие легкие конструкции - окна со стороны движения воздуха лучше закрыть, а при необходимость укрепить ставнями или досками. С подветренной, наоборот, слегка приоткрыть и зафиксировать в таком положении. Это избавит от опасности взрывного эффекта от разницы давления.

Важно помнить, что любой сильный ветер может принести с собой нежелательные осадки - зимой это метели и пурга, летом возможны пылевые и песчаные бури. Также следует учитывать, что сильный ветер может возникнуть и в абсолютно ясную погоду.