Классификация силы ветра, волнения на море, и видимости на море. Как измеряют скорость и направление ветра? По какой шкале измеряется скорость ветра

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.

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.

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.

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.

Ветер - это горизонтальный поток воздуха, который отличается рядом определенных характеристик: силой, направлением и скоростью. Именно для определения скорости ветров ирландский адмирал еще в начале XIX века разработал специальную таблицу. Так называемая шкала Бофорта используется и в наши дни. Что представляет собой шкала? Как правильно нею пользоваться? И что шкала Бофорта не позволяет определить?

Что такое ветер?

Научное определение данного понятия следующее: ветер - это воздушный поток, который движется параллельно земной поверхности из области высокого в область низкого атмосферного давления. Это явление характерно не только для нашей планеты. Так, самые сильные в Солнечной системе ветра дуют на Нептуне и Сатурне. И земные ветра, по сравнению с ними, могут показаться легким и весьма приятным бризом.

Ветер всегда играл немаловажную роль в жизни человека. Он вдохновлял древних писателей на создание мифических сюжетов, легенд и сказок. Именно благодаря ветру у человека появилась возможность преодолевать значительные расстояния по морю (с помощью парусников) и по воздуху (посредством воздушных шаров). Ветер задействован и в «построении» многих земных ландшафтов. Так, он переносит с места на место миллионы песчинок, формируя тем самым уникальные эоловые формы рельефа: дюны, барханы и песчаные гряды.

В то же время, ветра способны не только созидать, но и разрушать. Их градиентные колебания способны спровоцировать потерю контроля над самолетом. Сильный ветер существенно расширяет масштабы лесных пожаров, а на крупных водоемах рождает огромные волны, которые разрушают дома и уносят жизни людей. Вот почему так важно изучать и измерять ветер.

Основные параметры ветра

Принято выделять четыре основных параметра ветра: сила, скорость, направление и продолжительность. Все они измеряются посредством специальных приспособлений. Силу и скорость ветра определяют при помощи так называемого анемометра, направление - с помощью флюгера.

Исходя из параметра продолжительности, метеорологи выделяют шквалы, бризы, штормы, ураганы, тайфуны и прочие типы ветров. Направление ветра определяется по той стороне горизонта, откуда он дует. Для удобства их сокращают следующими латинскими буквами:

• N (северный).
• S (южный).
• W (западный).
• E (восточный).
• C (затишье).

Наконец, скорость ветра измеряется на высоте 10 метров при помощи анемометров или специальных радаров. Причем продолжительность таких измерений в разных странах мира неодинакова. Например, на американских метеорологических станциях учитывается усредненная скорость воздушных потоков за 1 минуту, в Индии - за 3 минуты, а во многих европейских странах - за 10 минут. Классический инструмент представления данных по скорости и силе ветра - это так называемая шкала Бофорта. Как и когда она появилась?

Кто такой Фрэнсис Бофорт?

Фрэнсис Бофорт (1774-1857) - ирландский моряк, военный адмирал и картограф. Он родился в небольшом городке Ан-Уавь в Ирландии. Окончив школу, 12-летний мальчик продолжил свое обучение под предводительством известного профессора Ушера. В этот период он впервые проявил незаурядные способности к изучению «морских наук». В подростковом возрасте он поступил на службу в восточно-индийскую компанию и принял активное участие в съемке Яванского моря.

Следует отметить, что Фрэнсис Бофорт рос довольно смелым и отважным парнем. Так, во время крушения судна в 1789 году юноша проявил огромную самоотверженность. Растеряв всю свою еду и личные вещи, он сумел спасти ценные инструменты команды. В 1794 году Бофорт участвовал в морском сражении против французов и героически буксировал подбитое вражеским огнем судно.

Разработка ветровой шкалы

Фрэнсис Бофорт был на редкость трудолюбив. Каждый день он просыпался в пять часов утра и сразу же принимался за работу. Бофорт был значимым авторитетом среди военных и моряков. Однако всемирную славу он приобрел благодаря своей уникальной разработке. Будучи еще мичманом, любознательный юноша вел ежедневный дневник наблюдений за погодой. Позже все эти наблюдения помогли ему составить специальную шкалу ветров. В 1838 году она была официально утверждена британским адмиралтейством.

В честь знаменитого ученого и картографа названо одно из морей, остров в Антарктике, река и мыс в северной Канаде. А еще Фрэнсис Бофорт прославился тем, что создал полиалфавитный военный шифр, также получивший его имя.

Шкала Бофорта и ее особенности

Шкала представляет собой наиболее раннюю классификацию ветров по их силе и скорости. Она была разработана на основе метеорологических наблюдений в условиях открытого моря. Изначально классическая шкала ветров Бофорта является двенадцатибалльной. Лишь в середине ХХ века она была расширена до 17-ти уровней, чтобы можно было различать ветра ураганной силы.

Сила ветра по шкале Бофорта определяется по двум критериям:

1. По его воздействию на различные наземные предметы и объекты.
2. По степени волнения открытого моря.

Важно отметить, что шкала Бофорта не позволяет определять продолжительность и направление воздушных потоков. В ней содержится подробная классификация ветров по их силе и скорости.

Шкала Бофорта: таблица для суши

Ниже представлена таблица с подробным описанием воздействия ветра на наземные предметы и объекты. Шкала, разработанная ирландским ученым Ф. Бофортом, состоит из двенадцати уровней (баллов).

Таблица Бофорта по состоянию моря

В океанографии существует такое понятие, как состояние моря. Оно включает в себя высоту, периодичность и силу морских волн. Ниже представлена шкала Бофорта (таблица), которая поможет определить силу и скорость ветра, исходя из этих признаков.

Таким образом, благодаря шкале Бофорта люди могут наблюдать за ветром и оценивать его силу. Это дает возможность составлять максимально точные прогнозы погоды.