środa, 16 października 2019

Wiatr

Czym jest wiatr?

Wiatr jest ruchem powietrza wykonywanym w kierunku poziomym lub prawie poziomym względem powierzchni Ziemi. Promienie słoneczne ogrzewające Ziemię są w różnym stopniu pochłaniane przez jej powierzchnię, co skutkuje różną ilością energii wykorzystaną do ogrzania powietrza. Masy ciepłego powietrza unoszą się do góry, a pod nimi maleje ilość cząstek powietrza, czyli powstaje niż. Zimne powietrze opada nad powierzchnię ziemi, czego wynikiem jest wyż. Powstają wtedy obszary wysokiego i niskiego ciśnienia, będące bezpośrednią przyczyną powstawania wiatrów.

Fizyka wiatru

Energia wiatru pochodzi od Słońca. Słońce jako źródło ciepła i energii naszego układu planetarnego ogrzewa Ziemię. Należy pamiętać jednak, że ilość energii słonecznej docierającej do kuli ziemskiej nie jest jednolita dla całej planety. Obszary równikowe i podzwrotnikowe otrzymują jej o wiele więcej niż okolice bieguna północnego i południowego. Dodatkowo należy pamiętać o zdolności odbijania promieni przez daną powierzchnię. Parametr ten nosi nazwę albedo (odbijalności) i jest wyrażony stosunkiem ilości promieniowania odbitego do padającego. Albedo dla Ziemi wynosi 0,367, jednak jest to wartość uśredniona. Odbijalność promieniowania słonecznego dla naszej planety zależy od wielu czynników, np. rodzaju podłoża, grubości pokrywy chmur, obecności pokrywy śnieżnej, występowania i stanu roślinności (pory roku) oraz kąta padania promieni słonecznych (albedo wody ma wartość od 5% do 80% i jest w dużym stopniu zależne od kąta padania promieniowania) . Na dużych szerokościach geograficznych, gdzie występuje pokrywa lodowa czy śniegowa, albedo jest o wiele większe niż w okolicy równikowej. Nawet w tej samej strefie klimatycznej powierzchnia Ziemi w różny sposób absorbuje promieniowanie słoneczne. Inaczej energię Słońca pochłania ciemny las, inaczej jasne piaski pustyni, czy obszary jezior i oceanów. Im więcej promieniowania słonecznego pochłania powierzchnia, tym jest cieplejsza, a co za tym idzie bardziej ogrzewa powietrze znajdujące się nad tym obszarem. Przykładowo powietrze na pustyni jest o wiele cieplejsze niż powietrze w górach, gdzie zalega śnieg (także na obszarach o porównywalnej szerokości geograficznej). Wynikiem ogrzewania powietrza jest rozrzedzenie jego cząstek. Ciepłe powietrze się unosi do góry, natomiast masy zimnego powietrza opadają na dół w kierunku powierzchni ziemi. Powstające w ten sposób ruchy powietrza nazywamy wiatrem.

Określenie siły wiatru

Siłę wiatru, a co za tym idzie jego prędkość, możemy określić w metrach na sekundę (m/s) lub w węzłach. Jednak bardzo często spotyka się inny sposób, zwany skalą Beauforta. Pozwala on szacunkowo określić siłę wiatru na podstawie obserwacji powierzchni morza lub obiektów na lądzie. Skala Beauforta ma wartość od 0 (cisza) do 12 (huragan). Sposób określania siły wiatru przedstawia tabela poniżej. 

 

Skala Beauforta nie stopniuje bardzo silnych wiatrów takich jak tornada i huragany. W celu określenia siły huraganu używa się 5 stopniowej skali Saffira-Simpsona. Intensywność tornad określa się za pomocą 7 stopniowej skali Fujity. Pierwszy stopień obydwu przedstawionych tu skal jest równy 12 stopni w skali Beauforta. Znając prędkość wiatru (v) w węzłach możemy ją przeliczyć na skalę Beauforta za pomocą następującego wzoru.

 

Francis Beaufort – irlandzki fizyk i meteorolog,

w wieku 13 lat rozpoczął służbę na statkach floty brytyjskiej, początkowo jako chłopiec okrętowy. W 1806 roku opisał sposób, w jaki powinny pływać żaglowce przy odpowiedniej sile wiatru, stopniując go według skali od 0 do 12. Z czasem sposób ten zaczął służyć do opisu i oceny prędkości wiatru.

Skala stała się standardem w zapisach dzienników okrętowych floty królewskiej w latach 30-tych XIX wieku. W uznaniu zasług w zakresie badań hydrograficznych Beaufort otrzymał tytuł szlachecki oraz stopień admirała.

Jego imieniem jest także nazwane morze w pobliżu Alaski.