Vėjas yra oro srautas, kuris, kaip taisyklė, juda horizontalia kryptimi nuo aukšto atmosferos slėgio zonos iki žemos zonos. Pagrindinės jo savybės yra kryptis, stiprumas ir trukmė.
Kaip susidaro vėjas?
Pagrindinė vėjo susidarymo priežastis yra netolygus atmosferos slėgio pasiskirstymas. Saulės spinduliai, pasiekdami Žemės paviršių, kaitina vandenyną ir žemę. Be to, temperatūra skirtingose mūsų planetos vietose netolygiai didėja.
Pavyzdžiui, labiausiai pašildoma pusiaujo zona ir atitinkami diržai. Vandenynų vandens temperatūra pakyla ne taip intensyviai kaip sausumos temperatūra, tačiau vandens telkiniai ilgiau išlaiko šilumą.
Taigi oro masės taip pat kaitinamos nevienodai. Susidaro skirtingo slėgio zonos, todėl cirkuliuoja oras. Taigi, šildomi srautai (kylantys) iš žemo slėgio zonos kyla aukštyn. Tuo tarpu atvėsęs oras (srautas žemyn) nusileidžia ir nubėga į žemo slėgio zoną.
Žemės atmosfera nė akimirkos nesustoja. Oro cirkuliacijos procesas yra globalus. Kai susiduria masyvūs šilto ir šalto oro srautai, atsiranda skirtingo intensyvumo vėjai.
Vėjo greičio klasifikavimas taškais pagal Boforto skalę
Pasaulyje įprasta vėją pagal greitį ir jėgą atskirti taškais nuo 0 iki 12. Tam naudojama Beauforto skalė, kurią sukūrė Airijos jūreivis, kartografas ir karinis admirolas Francis Beaufort.
Beaufortas turėjo daug nuopelnų ir talentų, tačiau visame pasaulyje išgarsėjo būtent dėl šios skalės. Tarnaudamas kariniame jūrų laivyne, Pranciškus reguliariai stebėjo vėją. Duomenis jis užrašė į dienoraštį. Ateityje stebėjimas padėjo jam sukurti skalę, kuri buvo oficialiai patvirtinta 1838 m.
Įdomus faktas: Norėdami pagerbti iškilias Pranciškaus Beauforto tarnybas, jis buvo pavadintas jūros, Antarktidos salos ir kyšulio šiaurinėje Kanadoje vardu.
XX amžiuje buvo baigta rengti Beauforto skalė: 12 balų sistema buvo išplėsta iki 17, kad būtų galima klasifikuoti ypač stiprų vėją, pavyzdžiui, taifūnus. Tačiau išplėstinė versija naudojama tik tose vietose, kur tokie taifūnai pasitaiko gana dažnai (Kinija, Taivanas ir kt.).
Pagal Beauforto skalę vėjo stiprumas nustatomas pagal 2 kriterijus:
- jaudulys atviroje jūroje;
- vėjo poveikis sausumos objektams.
Atitinkamai, yra 2 lentelės: viena skirta sausumai, kita - atviram vandenynui. Žemės sausumos lentelė rodo vėjo stiprumą ir greitį metrais per sekundę. Antrame variante vėjo greitis nurodomas mazgais. Abi skalės nurodo bendras savybes, kurios gali nulemti oro srauto stiprumą.
Vėjo kryptis
Vėjo kryptis daugiausia priklauso nuo atmosferos slėgio skirtumo ir Žemės sukimosi. Pastebėta, kad planetos poliuose vyrauja rytų vėjai. Abiejų pusrutulių vidutinio klimato juostoje vėjai pučia į vakarus.
Atogrąžų zonoje yra rytų oro srovių. Taip pat yra didelių plotų, kuriuose vėjas juda vertikaliai, stebėdamas žemo ir aukšto atmosferos slėgio taisyklę. Tai yra subtropinės ir subpolinės zonos.
Klimatologijoje ir meteorologijoje yra vėjo rožės sąvoka. Tai vektoriaus tipo schema, parodanti vėjo režimą tam tikroje srityje, remiantis nuolatiniu stebėjimu.
Vėjo rožė yra daugiakampis, kurio spinduliai skiriasi nuo diagramos centro. Pagal kiekvieno spindulio ilgį galima spręsti, kaip dažnai vėjas pučia tam tikra kryptimi. Į šią informaciją atsižvelgiama statant infrastruktūros objektus (kelius, nusileidimo juostas ir kt.) Bei daugelyje kitų pramonės šakų.
Įdomus faktas: tikra vėjo rožė būtinai turi skirtingus spindulius. Jei visi vaizdo spinduliai pasiskirsto tolygiai, tai yra tik grafinis pagrindinių taškų vaizdas.
Vėjų tipai
Pagal pagrindinę klasifikaciją vėjai skirstomi į pastovius (arba vyraujančius) ir sezoninius.
Kviečiami nuolatiniai vėjai, kurie nekeičia jų krypties. Jie susidaro dėl aukšto ir žemo slėgio zonų sąlyčio. Sezoniniai vėjai atitinkamai keičia savo kryptį, priklausomai nuo dabartinio sezono.
Atskirą kategoriją taip pat sudaro vietiniai vėjai. Tai oro masės, kurios cirkuliuoja tik tam tikrose planetos vietose. Be to, jie nustato šios zonos klimato sąlygas.
Nuolatinis
Vyraujančios vėjų veislės:
- prekybiniai vėjai;
- Vakarų
- rytinė.
Prekybos vėjai - vėjai, pučiantys iš rytų tarp atogrąžų ir skubantys į pusiaują. Jie yra atskirti be vėjo juostele. Būtent prekybos vėjai nukreipia atogrąžų ciklonus vakarų kryptimi.
Vidutinio stiprumo vakarų vėjai atspindi oro sroves, vyraujančias vidutinio stiprumo platumoje - nuo 35 iki 65 laipsnių šiaurės ir pietų. Jie juda iš vakarų į rytus.
Poliarinių regionų rytų vėjai yra nukreipti iš aukšto slėgio zonų į žemo slėgio zonas.
Sezoninis
Sezoninius vėjus atstovauja viena kategorija - musonai. Jie keletą mėnesių pučia tropikuose. Tuo pačiu metu du kartus per metus musonai staigiai keičia savo kryptį.
Vasarą oras teka iš vandenyno į sausumą, o žiemą atvirkščiai - iš žemyno į vandenyną. Musonai atneša daug kritulių šiltuoju metų laiku. Vėjų susidarymas vyksta Azijos rytuose ir pietryčiuose.
Vietinis
Vietiniai vėjai yra patys įvairiausi. Tarp jų galima išskirti šiuos tipus:
- Vėjas - šiltas oro srautas jūros vandens telkinių ir pakrantės sankirtoje. Keičia kryptį du kartus per dieną. Dienos metu vėjas pūs iš jūros į sausumą, naktį - iš kranto į jūrą.
- Samumas yra dykumos tipo sausas vėjas, nešantis milžiniškas smėlio mases. Jis randamas Afrikos dykumose ir Arabijos pusiasalyje.
- Sirocco - oras teka per Šiaurės Afriką ir Viduržemio jūrą, kurios turi pietvakarių ir pietų kryptis.
- Bora - vėjai, susiformavę tose vietose, kur kalnai ribojasi su jūromis. Upelių temperatūra priklauso nuo sezono. Kryptis yra nuo kalnų iki jūros.
- Fönn - vėjas pučia gūsius nuo kalnų link slėnių. Jis būdingas sausumu ir atsiranda dėl aukščio skirtumų mažame plote. Paplitęs kalnuotuose Šiaurės Amerikos, Eurazijos regionuose.
- Sausas vėjas - būna vidutinio klimato zonoje virš stepių ir dykumų. Oras sausas ir karštas.
- Norderis yra vėjas, stebimas Meksikos įlankoje ir pūtęs iš šiaurės.
- Zuydas - vardas nurodo pietų vėją, sutiktą ties šiaurės ašigaliu.
- Zefyrai - oro srautas rytinėje Viduržemio jūros dalyje, atsirandantis šiltuoju metų laiku.
Taip pat yra neįprastų vėjų rūšių, tokių kaip tornado (Šiaurės Amerikoje aptiktas uraganas), habubo (Afrikos smėlio audros), pūgos (Kanados sniego audra kaip Sibiro sniego audra), hamsino (karšta gale Saudo Arabijoje trunka apie 50 dienų) ir kt. .
Kaip matuojamas vėjo greitis?
Vėjo greičiui matuoti buvo išrasti specialūs prietaisai, vadinami anemometrais. Jie yra mechaniniai, ultragarsiniai ir šiluminiai. Mechaniniai skirstomi į taurę ir mentę.
Taurės anemometras laikomas labiausiai paplitusiu. Tokį prietaisą sudaro pusrutulio dubenys ir rotorius. Tokiu atveju dubenys yra sumontuoti ant rotoriaus ir, pučiant vėjui, jie pradeda suktis.
Šio matavimo metodo pagrindas yra slėgio skirtumas, kurį vėjas sukuria išgaubtoje ir įgaubtoje dubenėlių pusėse. Rotoriaus greitis atitinka vėjo greitį.
Kas lemia vėjo greitį ir stiprumą?
Vėjo greitis priklauso nuo to, koks didelis yra atmosferos slėgio skirtumas tarp teritorijų. Taigi, kuo greičiau vėjas juda, tuo didesnis yra jo stiprumo rodiklis, kuriuo srautas veikia aplinkinius objektus.
Pavyzdžiui, galime paimti tris teritorijas: viename barometro rodinyje yra 765 mm gyvsidabrio stulpelio, kitame - 760, trečiame - 750. Trečiojoje vietoje iš pirmosios teritorijos pučiamas vėjas bus stipresnis ir greitesnis nei antroje dėl didesnio slėgio skirtumo. .
Kokie vėjai sukelia įvairių srovių susidarymą?
Jūros srovės yra galingi vandens srautai, kurie nuolat juda arba periodiškai kyla jūrose ir vandenynuose. Srovės atsiranda dėl įvairių priežasčių, iš kurių viena yra vėjas.
Dėl vėjo srovės yra suskirstytos į dvi rūšis:
- Driftas - susidaro tik veikiant vėjui.
- Vėjas (kombinuotas) - kyla ne tik dėl vėjo stiprumo, bet kartu su skirtingu vandens tankiu, jūros lygio nuolydžiu.
Srauto kryptis priklauso nuo to, kuria kryptimi juda oro srautas. Vėjo srovės visada būna tik paviršutiniškos. Galingiausi iš jų yra Vakarų vėjai, kurių ilgis siekia apie 30 000 km, taip pat „South Passat“ srovės.
Įdomus faktas: Vakarų vėjų ar Antarkties žiedinė kryptis yra vienintelis vandens srautas, einantis per visus dienovidinius.
Taigi jūros srovės sukelia musonus, prekybinius ir vakarinius vėjus.
Kodėl žiemą žiemos slėgis yra didesnis nei virš vandenyno, o atvirkščiai - vasarą?
Žiemą žemynas atvėsta greičiau nei vandenyno vandenys. Taigi oras atvėsta virš žemyno, o slėgio lygis padidėja. Virš vandens kolonos oras šiltesnis, o slėgis mažesnis.
Vasarą pastebima priešinga situacija. Žemės paviršius įkaista greičiau, todėl virš jo susidaro žemo slėgio sritis. Virš šalto vandenyno - aukštas slėgis.
Tai taip pat lemia musonų kryptį skirtingais metų laikais. Vasarinis musonas pučia žemyno link, o žieminis musonas - vandenyno link.
Žmonėms naudojamas vėjas
Vėjas yra pagrindinis energijos šaltinis, kuris, be to, nekenkia aplinkai. O ekologijos išsaugojimas yra vienas pagrindinių dabartinių žmonijos uždavinių. Įdomu tai, kad vėjo energija ilgą laiką tarnavo žmonėms.
Anksčiau tai buvo patys paprasčiausi prietaisai, tokie kaip malūnai. Statomos integruotos vėjo jėgainės, kurių pagalba vėjo energija paverčiama elektra.
Vėjo energiją galima paversti šių tipų energija:
- kinetinis - burinių laivų judėjimui (praeityje), oro balionų skrydžiams;
- mechaninis - įrenginiams, siurbiantiems vandenį ir šlifuojantiems grūdus (pasenę metodai);
- elektrinis - elektros energijai gaminti.
Pagal potencialą vėjo energija yra šeštoje vietoje galimų šaltinių sąraše po saulės radiacijos, anglių, urano, naftos ir gamtinių dujų. Taigi galimas vėjo jėgainių elektros energijos kiekis yra apie 25–700 TW per metus.
Įdomus faktas: Remiantis Pasaulinės vėjo energijos tarybos skaičiavimais, aktyvus vėjo energijos vystymas sumažins į atmosferą išmetamo anglies dioksido kiekį 1,5 milijardo tonų per metus.
Pirmaujančios šalys vėjo energetikos srityje (2015 m.):
- Kinija - 115 000 MW.
- JAV - 65 000 MW.
- Vokietija - 39 000 MW.
- Ispanija - 22 000 MW.
- Indija - 22 000 MW.
- Didžioji Britanija - 12 000 MW.
- Kanada - 10 000 MW.
- Prancūzija - 9000 MW.
- Italija - 8000 MW.
- Brazilija - 6000 MW.
Rusijoje vėjo energija yra menkai išplėtota ir tam yra keletas priežasčių. Pirma, vidutinis vėjo greitis visoje teritorijoje yra apie 5 m / s (metiniai skaičiavimai). Tai yra nepakankamas standartinių įrenginių rodiklis, todėl pridedama papildomos įrangos kaina.
Antra, geriau pasirinkti stabilius energijos šaltinius, kurie nepriklauso nuo įvairių veiksnių (ypač natūralių). Vėjo energija mūsų šalyje yra susijusi su daugeliu kitų trūkumų, ypač kai tai susiję su mažais kiekiais. Pavyzdžiui, brangi įranga, problematiškas veikimas, sistemų priežiūra ir kt.
Vertė gamtoje
Vėjas yra svarbiausias gamtos veiksnys, turintis įtakos gamtos komponentams: klimato sąlygos, geologiniai procesai, augalai, gyvūnai ir kt.
Pagrindiniai vėjų padariniai:
- Atsiranda stiprios vandenyno srovės, lemiančios aplinkinių vietovių klimatą.
- Dirvožemio erozija dėl mažų dalelių pūtimo.
- Naujų sausumos formų formavimas. Pavyzdžiui, smėlio perkėlimas ir klojimas vėjo dėka sukelia smėlio kopos.
- Dykumų transportas ir oro tarša. Pavyzdžiui, vasarą pučia prekybos vėjai Šiaurės pusrutulyje. Tuo pačiu metu jie pamažu artėja prie subtropinių dykumų sričių. Dėl to viso sezono Sacharos dulkės pasiekia Šiaurės Amerikos pietrytines dalis.
- Gaisrų plitimas. Vėjas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, darančių įtaką greitam gaisrų, ypač miškų gaisrų, plitimui.
- Poveikis augalams. Oro srautai paskleidžia kai kurių augalų sėklas, riboja medžių augimą, o perneštos kietosios dalelės taip pat gali sukelti mechaninius pažeidimus.
- Poveikis gyvūnams. Vėjas stiprina šaltį kartu su žema temperatūra - tai yra pagrindinis jo poveikis gyvūnų pasauliui. Pavyzdžiui, pingvinai, paukščiai, vabzdžiai yra priversti prisitaikyti prie vėjo įtakos. Oro masių judėjimas yra naudingas kai kurioms rūšims - elniai atpažįsta plėšrūnus iš tolo dėl ūmaus kvapo.
Įdomus faktas: žinomiausi augalai, kurie plinta dėl vėjo, yra kiaulpienės, klevas, sausmedis. Daugelio augalų apdulkinimas įvyksta dėl žiedadulkių perdavimo.
Kodėl dienos metu vėjas pučia iš jūros į sausumą, o naktį atvirkščiai?
Pagrindinis faktorius yra temperatūra ir atitinkamas atmosferos slėgis, kaip tai daroma žiemos / vasaros musonų atveju. Bet sausumos ir jūros rezervuaro pasienyje susidaręs vėjas turi savo pavadinimą - vėjas.
Dienos metu žemė įšyla greičiau nei vanduo, todėl vėjas pučia į žemo slėgio zoną. Naktį žemės paviršius atvėsta greičiau, o vanduo išlieka šiltas, todėl vėjas keičia kryptį ir pučia jūros link.
Už žemės
Už mūsų planetos pusės išskiriami keli vėjų tipai:
- saulės;
- planetinis;
- svetimas.
Saulės vėjas yra ne oro srovių judėjimas, o plazma, kurią skleidžia saulės atmosfera. Šis reiškinys atsiranda maždaug 400 km / s greičiu. Heliosfera yra didelė tarpžvaigždinės erdvės dalis, kuri supa Saulės sistemą ir yra suformuota saulės vėjo.
Įdomus faktas: Žemės magnetinis laukas neleidžia vėjui patekti į atmosferą. Tačiau kartais Saulės blyksniai būna tokie stiprūs, kad saulės vėjas vis dėlto prasiskverbia pro šią apsaugą ir sukelia aurorines, magnetines audras.
Planetos vėjas yra dujų judėjimas viršutinėje planetos atmosferoje. Dėl šios priežasties planeta praranda galimybę sąveikauti su kitomis dujų dalelėmis. Jei tokie procesai tęsis daugelį metų, planeta gali prarasti savo atmosferą, vandens tiekimą ir kt.
Kitose planetose taip pat būna įvairių vėjų. Veneroje jie pučia 83 m / s greičiu ir per kelias Žemės dienas gali skristi aplink planetą. Jupiteryje vėjas siekia 100 m / s ar daugiau. Stipriausi Saturno srautai yra apie 375 m / s.
Įdomus faktas: žinoma, kad Marse yra kelių rūšių vėjai. Pavyzdžiui, dulkių tornadai ir vėjai, pučiantys iš polių maždaug 110 m / s greičiu.