Nors kažkas nepatogaus žodžio,anemometrasreiškia paprastą, bet stebėtinai universalų instrumentą, kurį galima rasti pačiose pagrindinėse meteorologinėse stotyse visame pasaulyje. Vertimas iš graikų kalbos yra paprastas: „anem-“ yra „vėjo“ šaknis ir „metras“, reiškiantis (paprastai, ne kaip kiekį) „matas“.
Pagalvojus apie patį žodį „oras“, nebent jūs gyvenate kosminėje erdvėje, vienas iš pirmųjų žodžių ar jutiminių vaizdų, kuris ateina į galvą, beveik neabejotinaivėjas,fenomenas, galintis padaryti katastrofišką žalą, vis dėlto išlieka puoselėjama beveik kiekvieno žmogaus dalimi gyvenimo patirtis, jei reikia poezijos ir literatūros, tiriančios reiškinio pasiekiamumą pasitikėjo.
Saugumo, poilsio planavimo ir paprasto smalsumo sumetimais, žinant bet kuriuo metu orų greitį ar bent jau kryptį, kuria jis pučia jei dėl kokių nors priežasčių negalite išeiti į lauką, kad aptiktumėte tai savo jausmais - jūsų vietovėje ar vietoje, į kurią ketinate keliauti netrukus, yra naudinga informacija iš tikrųjų. Šiuo tikslu yra daugybė skirtingų anemometrų tipų, kai kurie iš jų netiesiogiai matuoja vėjo greitį pasitelkdami ypač sumanius metodus.
Iš kur kyla vėjas?
Mažas vaikas pasakojo, kad Žemė maždaug pusantros mylios per valandą sukasi ties pusiauju ir maždaug 800 mylių per valandą 40 laipsnių platumoje (apie kur susitelkusi dauguma JAV gyventojų), galima manyti, kad vėjas kyla dėl paprasto daužymo aplink objektą, atrodo, greičiu. Nors tai turi intuityvią prasmę, tikrasis vaizdas yra žymiai sudėtingesnis, bet taip pat siūlo vertingų dalykų apie orų reiškinius, susijusius su pačiu vėju, tačiau nepriklausantį nuo jo.
Saulė yra galutinis daugelio procesų Žemėje energijos šaltinis, o vėjas nėra išimtis. Vėjas daugiausia atsiranda dėl to, kad skirtingos Žemės paviršiaus dalys sugeria skirtingą saulės šilumos kiekį. Ši energija išreiškiama kaip vėjaskonvekcija,šilumos perdavimas judant skysčiu. Karštesnis oras linkęs kilti, o vėsesnis oras skęsta, sukurdamas nuolat besikeičiančius oro mainus tarp gretimų skirtingos temperatūros oro regionų.
Vėjas aplink pasaulį sklando gerai žinomais „srautais“, kurie yra tarsi garsios oro upės: reaktyviniai srautai, prekybiniai vėjai, poliarinės srovės. Vėjai skirstomi į kategorijas pagal jų specifinius kilmės šaltiniusgeostrofiniai vėjai, šiluminiai vėjaiarbagradientiniai vėjai.
Vėjo jėgos fizika
Oras turi masę, todėl galima apskaičiuoti judančio oro kinetinę energiją, kaip ir bet kurį kitą objektą. Lygtiskinetinė energijayra KE = (1/2) mv2 kurv= greitis. (Vėjo greitis retai būna pastovus ilgą laiką, todėl norint gauti reikšmingų duomenų, vėjo greitis paprastai yra vidutinis per trumpą laiką.)
Tam tikro oro tūrio masė yra jo tankis, padaugintas iš jo tūrio, arba ρV. Bet su vėjugalia,arba energijos per laiko vienetą, dominantis kintamasis yra „vėjo masės srautas“ arba tai, kiek oro teka turbinos A skerspjūvio plote (dažnai apskritime). Thevėjo jėgos lygtispasirodo esąs
P_w = \ frac {1} {2} \ rho Av ^ 3
tai reiškia, kad galia didėja kartu su vėjo greičio kubu. Tai reiškia, kad 30 MPH vėjas suteikia 103 = tūkstantį kartųtiek galios, kiek 10 MPH vėjas!
- Kalbant apie anemometro vienetus, vėjo greitis paprastai yra myliomis per valandą (mi / hr, arba kasdienėje kalboje, MPH) arba kilometrais per valandą, nors SI vienetai būtų metrai per sekundę (m / s). Jei norite greitai konvertuoti iš MPH į m / s, padalykite iš maždaug dviejų ir ketvirčio:
(1 \ text {mi / hr}) = (\ text {mi} / 1 609 \ text {m}) (3600 \ text {s / hr}) = 0,447 \ text {m / s}
Anemometro tipai
Jūs jau žinote, kas yra anemometras. Bet granulių lygiu, kokius prietaisus žmonės matuoja vėjo greitį?
- Puodeliai ir sraigtai:Tai yra dažniausiai naudojamas anemometro tipas, kurį lengva pagaminti. Problemos gali kilti esant mažam vėjo greičiui ir esant šaltam lietui.
- Pitoto vamzdis:Jie naudojami orlaiviuose ir laboratorijų „vėjo tuneliuose“.
- Vilkite cilindrą ar rutulį:Tai nėra įprasta, tačiau jas reikia paminėti.
- Išsisklaidymo anemometras:Tai ypač tvirtos versijos.
- Garso greičio anemometras:Tai brangu ir nėra skirti naudoti buityje, tačiau yra greiti ir patikimi.
Kartais vėjo kryptis kelia didžiausią rūpestį, o greitis yra mažiau svarbus. Atsižvelgiant į tai, oro uostuose yra vėjo kojinės, kurios daug pasakoja apie netrukus pasirodysiantį orą. Pavyzdžiui, vėjas iš šiaurės vakarų (šiaurės vakarų vėjas) paprastai reiškia vėsesnį, sausesnį orą, o DA vėjas dažnai atneša šiltesnį, drėgnesnį orą.
Kaip veikia anemometrai
Thetaurė ir sraigtasanemometro stilius, kaip pažymėta, yra labiausiai paplitęs tipas; netyčia jo veikimą lengva paaiškinti. Vėjui sukant sraigto ranką aplink, puodeliai, „gaudantys“ vėją, sukasi žinomo spindulio apskritimu (2 kartus π kartus didesnė už sraigto rankenos ilgį arba perimetrą) per žinomą laiką, nes centrinio strypo sukimai yra suskaičiuota. Bendras atstumas (apsisukimų ir apskritimo apimtis), padalytas iš laiko, yra vėjo greitis.
Kiti anemometrų tipai labiau nustato vėjo greitį. Akaršto laido anemometrasnaudoja faktą, kad kai oras teka virš daikto, įkaitinto iki šiltesnės nei oras, objekto bus aušinama, nes šiluma pašalinama konvekcijos būdu.
Karšto laido anemometre elektriniu būdu pašildyta metalinė viela veikiama vėjo, tuo tarpu galia padidinama arba sumažinama, kad temperatūra vielos antgalyje būtų pastovi. Taigi kuo didesnis vėjo greitis, tuo daugiau energijos reikia šilumos palaikymui.
Oro slėgio matavimas - kuris pats matuojamas prietaisu, vadinamu abarometras- taip pat gali būti naudojamas apskaičiuojant vėjo greitį. Pavyzdžiui, vamzdinis anemometras matuoja oro slėgį stiklinio vamzdžio viduje, kuris atidarytas tik viename gale. Vėjo greitį galima apskaičiuoti pagal slėgio skirtumą tarp vamzdžio vidaus ir išorės.
- Jei norite išbandyti savo jėgas ir pasigaminti savo anemometrą iš įprastų daiktų, pavyzdys, kaip tai padaryti, pateikiamas šaltiniuose.
Kiti anemometro naudojimo būdai: sportas
Bėgimo varžybose tarptautinėse lauko trasos varžybose, kur bėgikai juda viena tinklo kryptimi, vėjas gali padėti (arba trukdyti) konkurentams ir pasiekti pranašesnį laiką. Dėl šios priežasties šių įvykių metu anemometras dedamas ant bėgių kelio. Didžiausias leistinas gryno vėjo greitis bėgikų kryptimi siekiant naujų rekordų yra 2,0 m / s, taigi, jei vėjo matuoklis bet kuriuo varžybų metu viršija šią vertę, žymė yra netinkama įrašyti tikslai.
Iš ankstesnio skyriaus žinote, kad vėjo greitis myliomis per valandą (MPH) yra šiek tiek daugiau nei dvigubai didesnis nei jo vertė m / s. Taigi 5 MPH vėjo, kuris pagal kasdienį standartą būtų laikomas gana kukliu, pakanka, kad būtų pakankamai postūmio, kad ženklas būtų už „tikrųjų“ žmogaus pasiekimų srities ribų. Kai finišuojate tik 0,01 sekundės greičiau nei bet kas dar yra bėgęs lenktynėse, trunkančiose mažiau nei 10 sekundžių, kiekvienas veiksnys yra labai svarbus. Dabar įsivaizduokite trasą be modernios laiko nustatymo įrangos, jau nekalbant apie anemometrus!