Tốc độ gió theo thang Beaufort và mét trên giây

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Gió là sự chuyển động của không khí theo phương ngang dọc theo bề mặt trái đất. Nó thổi theo hướng nào phụ thuộc vào sự phân bố của các đới áp suất trong bầu khí quyển của hành tinh. Bài viết đề cập đến các vấn đề liên quan đến tốc độ và hướng gió.

Cánh quạt thời tiết hoặc hải quỳ

Có lẽ một điều hiếm khi xảy ra trong tự nhiên sẽ là thời tiết tuyệt đối yên tĩnh, bởi vì bạn luôn có thể cảm nhận được một cơn gió nhẹ đang thổi qua. Từ thời cổ đại, loài người đã quan tâm đến hướng chuyển động của không khí, vì vậy cái gọi là cánh gió thời tiết hay hải quỳ đã được phát minh ra. Thiết bị là một mũi tên quay tự do trên trục thẳng đứng dưới tác dụng của lực gió. Cô chỉ hướng cho anh ta. Nếu bạn xác định điểm trên đường chân trời từ nơi gió thổi, thì đường vẽ giữa điểm này và người quan sát sẽ hiển thị hướng chuyển động của không khí.

Để một người quan sát có thể truyền thông tin về gió cho người khác, các khái niệm như bắc, nam, đông, tây và các kết hợp khác nhau của chúng được sử dụng. Vì tổng tất cả các hướng tạo thành một vòng tròn, nên công thức bằng lời nóicũng được nhân đôi với giá trị tương ứng tính bằng độ. Ví dụ, gió bắc có nghĩa là 0o(kim la bàn màu xanh lam chỉ hướng bắc).

Niệm hoa hồng

Nói về hướng và tốc độ chuyển động của các khối khí, có thể nói vài lời về gió tăng. Nó là một vòng tròn với các đường thể hiện cách thức không khí lưu thông. Lần đầu tiên đề cập đến biểu tượng này được tìm thấy trong sách của nhà triết học Latinh Pliny the Elder.

Toàn bộ vòng tròn, phản ánh các hướng ngang có thể có của chuyển động về phía trước của không khí, được chia thành 32 phần trên gió tăng. Các khu vực chính là phía bắc (0^ohoặc 360^o), phía nam (180^o), phía đông (90^o) và Tây (270^o). Kết quả là bốn phần của vòng tròn được chia nhỏ hơn nữa, tạo thành hướng tây bắc (315^o), đông bắc (45^o), tây nam (225 o ^{) và đông nam (135}o ^{). Kết quả là 8 phần của hình tròn lại được chia đôi mỗi phần, tạo thành các đường bổ sung trên bông hoa hồng. Vì cuối cùng có 32 dòng, khoảng cách góc giữa chúng là 11,25}o⁽³⁶⁰o^{/ 32).}

Lưu ý rằng đặc điểm nổi bật của hoa hồng là hình ảnh của một con bọ ngựa nằm phía trên ký hiệu phía bắc (N).

Gió thổi từ đâu?

Chuyển động ngang của các khối khí lớn luôn được thực hiện từ khu vực có áp suất cao đến khu vực có mật độ không khí thấp hơn. Đồng thời, bạn có thể trả lời câu hỏi tốc độ gió là gì bằng cách họcvị trí trên bản đồ địa lý của các đường đẳng áp, tức là các đường rộng trong đó áp suất không khí là không đổi. Tốc độ và hướng chuyển động của các khối khí được xác định bởi hai yếu tố chính:

• Gió luôn thổi từ những khu vực có lốc xoáy đến những khu vực có lốc xoáy. Bạn có thể hiểu điều này nếu bạn nhớ rằng trong trường hợp đầu tiên chúng ta đang nói về các vùng có áp suất cao và trong trường hợp thứ hai - thấp.
• Tốc độ gió tỷ lệ thuận với khoảng cách ngăn cách hai đường đẳng lượng liền kề. Thật vậy, khoảng cách này càng lớn thì sự sụt giảm áp suất càng yếu (trong toán học người ta nói là gradient), có nghĩa là chuyển động tịnh tiến của không khí sẽ chậm hơn so với trường hợp khoảng cách nhỏ giữa các đẳng áp và gradient áp suất lớn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ gió

Một trong số chúng và quan trọng nhất đã được nói ở trên - đây là độ dốc áp suất giữa các khối khí lân cận.

Bên cạnh đó, tốc độ gió trung bình còn phụ thuộc vào địa hình bề mặt mà nó thổi qua. Bất kỳ sự bất thường nào trên bề mặt này đều cản trở đáng kể sự chuyển động tịnh tiến của các khối khí. Ví dụ, ai đã từng lên núi ít nhất một lần nên nhận thấy rằng gió yếu dưới chân. Càng lên cao trên sườn núi, gió càng mạnh.

Vì lý do tương tự, gió thổi trên mặt biển mạnh hơn trên đất liền. Nó thường bị xói mòn bởi các khe núi, bao phủ bởi rừng, đồi và các dãy núi. Tất cả những điểm không đồng nhất này, không nằm trênbiển và đại dương, làm chậm mọi cơn gió.

Ở trên cao so với bề mặt trái đất (theo thứ tự vài km), không có chướng ngại vật nào đối với chuyển động ngang của không khí, vì vậy tốc độ gió ở tầng đối lưu trên cao.

Một yếu tố quan trọng khác cần được xem xét khi nói về tốc độ chuyển động của các khối khí là lực Coriolis. Nó được tạo ra do chuyển động quay của hành tinh của chúng ta, và vì khí quyển có đặc tính quán tính, nên bất kỳ chuyển động nào của không khí trong nó đều bị lệch hướng. Do thực tế là Trái đất quay từ tây sang đông quanh trục của chính nó, tác động của lực Coriolis dẫn đến sự lệch hướng của gió về bên phải ở bán cầu bắc và về bên trái ở nam bán cầu.

Thật kỳ lạ, tác động này của lực Coriolis, không đáng kể ở vĩ độ thấp (vùng nhiệt đới), có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khí hậu của những vùng này. Thực tế là tốc độ gió chậm lại ở các vùng nhiệt đới và ở xích đạo được bù đắp bởi các luồng gió cập nhật tăng lên. Đến lượt nó, dẫn đến sự hình thành dữ dội của các đám mây tích, là nguồn gây ra mưa rào nhiệt đới lớn.

Dụng cụ đo tốc độ gió

Nó là một máy đo gió, bao gồm ba cốc nằm ở góc 120oso với nhau và được cố định trên một trục thẳng đứng. Nguyên lý hoạt động của máy đo gió khá đơn giản. Khi gió thổi, những chiếc cốc chịu áp lực của nó và bắt đầu quay trên trục. Áp suất không khí càng mạnh, chúng quay càng nhanh. Đã đo lườngtốc độ của vòng quay này, bạn có thể xác định chính xác tốc độ gió tính bằng m / s (mét trên giây). Máy đo gió hiện đại được trang bị hệ thống điện đặc biệt có thể tính toán độc lập giá trị đo.

Thiết bị tốc độ gió dựa trên chuyển động quay của các cốc không phải là duy nhất. Có một công cụ đơn giản khác được gọi là ống pitot. Thiết bị này đo áp suất gió động và tĩnh, sự khác biệt giữa chúng có thể tính toán chính xác tốc độ của nó.

quy mô Beaufort

Thông tin về tốc độ gió, được biểu thị bằng mét trên giây hoặc ki lô mét trên giờ, đối với hầu hết mọi người - và đặc biệt là đối với các thủy thủ - nói rất ít. Do đó, vào thế kỷ 19, đô đốc người Anh Francis Beaufort đã đề xuất sử dụng một số thang điểm thực nghiệm để đánh giá, bao gồm hệ thống 12 điểm.

Thang Beaufort càng cao, gió thổi càng mạnh. Ví dụ:

• Số 0 tương ứng với sự bình tĩnh tuyệt đối. Với nó, gió thổi với tốc độ không quá 1 dặm / giờ, tức là dưới 2 km / h (dưới 1 m / s).
• Khoảng giữa (số 6) tương ứng với gió mạnh, tốc độ đạt 40-50 km / h (11-14 m / s). Một cơn gió như vậy có khả năng làm dậy sóng lớn trên biển.
• Beaufort Maximum (12) là cơn bão vượt quá 120 km / h (hơn 30 m / s).

Những cơn gió chính trên hành tinh Trái đất

Chúng thường được phân loại trong bầu khí quyển của hành tinh chúng ta thành một trong bốn loại:

• Toàn cầu. Được hình thànhlà kết quả của khả năng khác nhau của các lục địa và đại dương trong việc nóng lên từ tia nắng mặt trời.
• Theo mùa. Những cơn gió này thay đổi theo mùa trong năm, quyết định lượng năng lượng mặt trời mà một khu vực nhất định trên hành tinh nhận được.
• Địa phương. Chúng có liên quan đến các đặc thù về vị trí địa lý và địa hình của khu vực được đề cập.
• Xoay. Đây là những chuyển động mạnh nhất của các khối không khí dẫn đến sự hình thành các cơn bão.

Tại sao học gió lại quan trọng?

Ngoài thực tế là thông tin về tốc độ gió được đưa vào dự báo thời tiết mà mọi cư dân trên hành tinh đều tính đến trong cuộc sống của mình, chuyển động của không khí đóng một vai trò quan trọng trong một số quá trình tự nhiên.

Vì vậy, anh ấy là người vận chuyển phấn hoa thực vật và tham gia vào việc phân phối hạt giống của chúng. Ngoài ra, gió là một trong những nguồn chính gây xói mòn. Tác động tàn phá của nó rõ rệt nhất ở các sa mạc, khi địa hình thay đổi đột ngột trong ngày.

Chúng ta cũng không nên quên rằng gió là năng lượng mà con người sử dụng trong các hoạt động kinh tế. Theo ước tính chung, năng lượng gió chiếm khoảng 2% tổng năng lượng mặt trời rơi xuống hành tinh của chúng ta.