Ačkoli něco jako nepříjemné slovo,anemometrodkazuje na jednoduchý, ale překvapivě všestranný nástroj, který se nachází v nejzákladnějších meteorologických stanicích po celém světě. Překlad z řečtiny je přímočarý: „anem-“ je kořenem „větru“ a „metru“, což znamená (obecně, nikoli jako veličina) „míra“.
Když přemýšlíte o samotném slově „počasí“, pokud nežijete ve vesmíru, jedno z prvních slov nebo smyslových obrazů, které vám přijde na mysl, je téměř jistévítr,fenomén, který může způsobit katastrofické škody, přesto zůstává cennou součástí téměř každého člověka životní zkušenosti, pokud mají být poezie a literatura zkoumající dosah tohoto jevu důvěryhodný.
Z důvodu bezpečnosti, rekreačního plánování a prosté zvědavosti, kdykoli znát rychlost počasí - nebo alespoň směr, kterým fouká pokud se z nějakého důvodu nemůžete dostat ven, abyste to zjistili svými vlastními smysly - ve vaší oblasti nebo na místě, kam hodláte brzy cestovat, je užitečná informace Vskutku. Pro tento účel je k dispozici mnoho různých typů anemometrů, některé se spoléhají na obzvláště chytré metody nepřímého měření rychlosti větru.
Odkud vítr pochází?
Malé dítě řeklo, že Země se točí kolem 1 000 mil za hodinu na svém rovníku a přibližně 800 mil za hodinu při 40 stupních zeměpisné šířky (asi kde je většina obyvatel USA soustředěna), by se dalo předpokládat, že vítr pochází z prostého bičování objektu na zdánlivě nemožné rychlosti. I když to dává intuitivní smysl, skutečný obraz je mnohem složitější, ale také nabízí cenné výukové body o povětrnostních jevech souvisejících, ale nezávislých na samotném větru.
Slunce je hlavním zdrojem energie pro mnoho procesů na Zemi a vítr není výjimkou. Vítr je výsledkem hlavně toho, že různé části zemského povrchu absorbují různé množství tepla ze slunce. Tato energie je vyjádřena jako vítrproudění,přenos tepla pohybem v tekutině. Horký vzduch má tendenci stoupat, zatímco chladnější vzduch klesá, což vytváří nepřetržitě se otáčející výměny vzduchu mezi sousedními oblastmi vzduchu s různými teplotami.
Vítr obíhá po celém světě ve známých „proudech“, které jsou jako slavné řeky vzduchu: proudové proudy, pasáty, polární trysky. Větry jsou kategorizovány na základě jejich konkrétních zdrojů původu jakogeostrofické větry, tepelné větrynebosklon větru.
Fyzika větrné energie
Vzduch má hmotnost, takže je možné vypočítat kinetickou energii pohybujícího se vzduchu jako každý jiný objekt. Rovnice proKinetická energieje KE = (1/2) mv2 kdeproti= rychlost. (Rychlost větru je zřídka po dlouhou dobu konstantní, takže rychlost větru se obvykle zprůměruje za krátké časové období, aby se generovala smysluplná data.)
Hmotnost daného objemu vzduchu je jeho hustota krát jeho objem, nebo ρV. Ale s větremNapájení,nebo energie za jednotku času, proměnnou, která nás zajímá, je „hmotnostní tok větru“ nebo kolik vzduchu proudí přes průřezovou plochu A turbíny (často kruh). Therovnice pro větrnou energiise ukáže být
P_w = \ frac {1} {2} \ rho Av ^ 3
což znamená, že síla roste s krychlí rychlosti větru. To znamená, že vítr o rychlosti 30 MPH poskytuje 103 = tisíckráttolik energie jako vítr 10 MPH!
- Pokud jde o jednotky anemometru, rychlost větru je obvykle v mílích za hodinu (mi / h, nebo v každodenním jazyce, MPH) nebo kilometrech za hodinu, ačkoli jednotky SI by byly metry za sekundu (m / s). Pokud máte zájem o rychlou konverzi z MPH na m / s, vydělte asi dvě a čtvrtinu:
(1 \ text {mi / hr}) = (\ text {mi} / 1609 \ text {m}) (3600 \ text {s / hr}) = 0,447 \ text {m / s}
Druhy anemometru
Už víte, co je to anemometr. Ale na granulární úrovni, jaké zařízení lidé měří rychlost větru?
- Šálky a vrtule:Jedná se o nejpoužívanější typ anemometru a je snadno vyrobitelný. Problémy mohou nastat při nízké rychlosti větru a mrznoucím dešti.
- Pitotova trubice:Používají se v letadlech a v „aerodynamických tunelech“ v laboratořích.
- Přetáhněte válec nebo kouli:Nejsou běžné, ale je třeba je zmínit.
- Ztrátový anemometr:Jedná se zejména o robustní verze.
- Rychlostní anemometr:Jsou drahé a nejsou určeny pro použití v domácnosti, ale jsou rychlé a spolehlivé.
Někdy je hlavním zájmem směr větru, rychlost je méně důležitá. S ohledem na to mají letiště větrné ponožky, které hodně vypovídají o počasí, které se brzy stane. Například vítr ze severozápadu (SZ vítr) obvykle znamená chladnější a sušší počasí, zatímco JV vítr často přináší teplejší a vlhčí vzduch.
Jak fungují anemometry
Thepohár a vrtulestyl anemometru je, jak již bylo uvedeno, nejběžnějším typem; jeho činnost je naštěstí snadno vysvětlitelná. Když vítr roztáčí rameno vrtule, poháry „zachycující“ vítr se otáčejí kruhem o známém poloměru (2 krát π krát délka ramene vrtule nebo obvod) ve známé době, protože otáčky centrální tyče jsou počítáno. Celková vzdálenost (otáčky krát obvod) vydělená časem je rychlost větru.
Jiné druhy anemometrů určují rychlost větru více zapojenými způsoby. Aanemometr s horkým drátemvyužívá skutečnost, že když vzduch proudí přes objekt zahřátý na teplotu teplejší než vzduch, bude objekt ochlazován, protože teplo je odváděno konvekcí.
V anemometru s horkým drátem je kovový drát, který byl elektricky ohřátý, vystaven větru, zatímco výkon se zvyšuje nebo snižuje, aby se udržovala konstantní teplota na špičce drátu. Čím vyšší je rychlost větru, tím více energie je potřeba k udržení tepelné rovnováhy.
Měření tlaku vzduchu - které samo o sobě měří přístroj zvaný abarometr- lze také použít k výpočtu rychlosti větru. Trubkový anemometr například měří tlak vzduchu uvnitř skleněné trubice, která je otevřená pouze na jednom konci. Rychlost větru lze vypočítat z rozdílu tlaku mezi vnitřkem trubky a vnějškem.
- Pokud byste si chtěli vyzkoušet vlastní anemometr z běžných předmětů, příklad toho, jak to udělat, je uveden ve zdrojích.
Další použití anemometru: Sport
Při běžeckých akcích v mezinárodních mezinárodních závodech na trati, kde se běžci pohybují jedním čistým směrem, může vítr pomáhat (nebo bránit) závodníkům a produkovat lepší časy. Z tohoto důvodu je během těchto událostí u traťového zařízení umístěn anemometr. Maximální povolená čistá rychlost větru ve směru běžců pro nastavení nových rekordů je 2,0 m / s, Pokud tedy měřič větru čte nad touto hodnotou kdykoli během závodu, značka je nezpůsobilá k záznamu účely.
Z předchozí části víte, že rychlost větru v mílích za hodinu (MPH) je o něco více než dvojnásobná oproti hodnotě v m / s. Vítr 5 MPH, který by byl podle každodenního standardu považován za poměrně skromný, je tedy dostatečný k tomu, aby poskytl dostatečnou podporu k tomu, aby vytvořil známku mimo oblast „pravého“ lidského úspěchu. Když v závodě trvajícím méně než 10 sekund dojdete o 0,01 sekundy rychleji, než kdy běžel kdokoli, je každý faktor rozhodující. Nyní si představte stopu bez moderního časovacího zařízení, natož anemometrů!