Rychlost větru v Beaufortově stupnici a metrech za sekundu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Vítr je pohyb vzduchu ve vodorovném směru podél zemského povrchu. Jakým směrem fouká, závisí na rozložení tlakových zón v atmosféře planety. Článek se zabývá problémy souvisejícími s rychlostí a směrem větru.

Korouhvička nebo sasanka

Snad ojedinělým jevem v přírodě bude absolutně klidné počasí, protože vždy cítíte, že fouká lehký vánek. Od pradávna se lidstvo zajímalo o směr pohybu vzduchu, proto byla vynalezena tzv. korouhvička neboli sasanka. Zařízení je šipka volně rotující na svislé ose pod vlivem síly větru. Ukazuje jeho směr. Pokud určíte bod na horizontu, odkud vítr vane, pak čára nakreslená mezi tímto bodem a pozorovatelem ukáže směr pohybu vzduchu.

Aby pozorovatel mohl předávat informace o větru dalším lidem, používají se pojmy jako sever, jih, východ, západ a jejich různé kombinace. Vzhledem k tomu, že celek všech směrů tvoří kruh, slovní formulaceje také duplikován s odpovídající hodnotou ve stupních. Například severní vítr znamená 0o (modrá střelka kompasu ukazuje na sever).

Koncept větrné růžice

Když mluvíme o směru a rychlosti pohybu vzdušných mas, je třeba říci pár slov o větrné růžici. Je to kruh s čarami ukazujícími, jak proudí vzduch. První zmínka o tomto symbolu byla nalezena v knihách latinského filozofa Plinia Staršího.

Celý kruh, odrážející možné horizontální směry dopředného pohybu vzduchu, je na větrné růžici rozdělen na 32 částí. Hlavní jsou sever (0^o nebo 360^o), jih (180^o), východ (90^o) a západ (270^o). Výsledné čtyři části kruhu jsou dále rozděleny a tvoří severozápad (315^o), severovýchod (45^o), jihozápad (225o^{) a jihovýchod (135}o^{). Výsledných 8 částí kruhu je opět rozděleno na polovinu, což tvoří další čáry na větrné růžici. Protože je na konci 32 čar, úhlová vzdálenost mezi nimi je 11,25}o ⁽³⁶⁰o^/32).

Všimněte si, že charakteristickým rysem větrné růžice je obrázek fleur-de-lis umístěný nad severním znakem (N).

Odkud vítr vane?

Horizontální pohyby velkých vzduchových hmot jsou vždy prováděny z oblastí vysokého tlaku do oblastí s nižší hustotou vzduchu. Na otázku, jaká je rychlost větru, si přitom můžete odpovědět studiemumístění na geografické mapě izobar, to znamená širokých čar, ve kterých je tlak vzduchu konstantní. Rychlost a směr pohybu vzdušných hmot určují dva hlavní faktory:

• Vítr vždy fouká z oblastí, kde je tlaková výše, do oblastí pokrytých cyklonem. Můžete to pochopit, pokud si pamatujete, že v prvním případě mluvíme o zónách vysokého tlaku a ve druhém případě o nízkém.
• Rychlost větru je přímo úměrná vzdálenosti, která odděluje dvě sousední izobary. Čím větší je tato vzdálenost, tím slabší bude tlakový spád pociťovat (v matematice se říká gradient), což znamená, že dopředný pohyb vzduchu bude pomalejší než v případě malých vzdáleností mezi izobarami a velkých tlakových gradientů.

Faktory ovlivňující rychlost větru

Jedna z nich a ta nejdůležitější již byla vyjádřena výše – jedná se o tlakový gradient mezi sousedními vzduchovými hmotami.

Kromě toho průměrná rychlost větru závisí na topografii povrchu, přes který fouká. Jakékoli nerovnosti v tomto povrchu výrazně brání dopřednému pohybu vzduchových hmot. Každý, kdo byl alespoň jednou na horách, si měl například všimnout, že u nohou fouká slabý vítr. Čím výše stoupáte na úbočí hory, tím silnější je vítr.

Ze stejného důvodu větry vanou silnější nad hladinou moře než nad pevninou. Často je erodováno roklemi, pokrytými lesy, kopci a horskými pásmy. Všechny tyto nehomogenity, které nejsou výšemoře a oceány, zpom alte jakékoli poryvy větru.

Vysoko nad zemským povrchem (řádově několik kilometrů) nejsou žádné překážky bránící horizontálnímu pohybu vzduchu, takže rychlost větru v horní troposféře je vysoká.

Dalším faktorem, který je důležité vzít v úvahu, když mluvíme o rychlosti pohybu vzdušných mas, je Coriolisova síla. Vzniká díky rotaci naší planety, a jelikož má atmosféra inerciální vlastnosti, jakýkoli pohyb vzduchu v ní je vychylován. Vzhledem k tomu, že se Země otáčí ze západu na východ kolem své vlastní osy, vede působení Coriolisovy síly k odchylce větru na severní polokouli doprava a na jižní doleva.

Je zvláštní, že tento efekt Coriolisovy síly, který je v nízkých zeměpisných šířkách (tropech) zanedbatelný, má silný vliv na klima těchto zón. Faktem je, že zpomalení rychlosti větru v tropech a na rovníku je kompenzováno zvýšenými vzestupnými proudy. Ty zase vedou k intenzivní tvorbě kupovitých mraků, které jsou zdrojem silných tropických přeháněk.

Přístroj pro měření rychlosti větru

Jedná se o anemometr, který se skládá ze tří misek umístěných vůči sobě pod úhlem 120o a upevněných na svislé ose. Princip činnosti anemometru je poměrně jednoduchý. Když fouká vítr, kalíšky zažijí jeho tlak a začnou se otáčet kolem osy. Čím silnější je tlak vzduchu, tím rychleji se točí. Po změřenírychlost této rotace, můžete přesně určit rychlost větru v m/s (metry za sekundu). Moderní anemometry jsou vybaveny speciálními elektrickými systémy, které nezávisle vypočítají naměřenou hodnotu.

Zařízení rychlosti větru založené na rotaci kelímků není jediné. Existuje další jednoduchý nástroj zvaný pitotova trubice. Toto zařízení měří dynamický a statický tlak větru, jehož rozdíl dokáže přesně vypočítat jeho rychlost.

Beaufortova stupnice

Informace o rychlosti větru, vyjádřené v metrech za sekundu nebo kilometrech za hodinu, většině lidí – a zvláště námořníkům – říkají málo. V 19. století proto anglický admirál Francis Beaufort navrhl použít pro hodnocení nějakou empirickou stupnici, která se skládá z 12bodového systému.

Čím vyšší je Beaufortova stupnice, tím silnější vítr fouká. Například:

• Číslo 0 odpovídá absolutnímu klidu. S ním vítr fouká rychlostí nepřesahující 1 mph, tedy méně než 2 km/h (méně než 1 m/s).
• Střed stupnice (číslo 6) odpovídá silnému vánku, jehož rychlost dosahuje 40-50 km/h (11-14 m/s). Takový vítr je schopen zvedat velké vlny na moři.
• Beaufort Maximum (12) je hurikán, který přesahuje 120 km/h (více než 30 m/s).

Hlavní větry na planetě Zemi

V atmosféře naší planety jsou obvykle klasifikovány jako jeden ze čtyř typů:

• Globální. Jsou vytvořenyv důsledku rozdílné schopnosti kontinentů a oceánů ohřívat se slunečními paprsky.
• Sezónní. Tyto větry se mění s ročním obdobím, což určuje, kolik sluneční energie přijímá určitá oblast planety.
• Místní. Jsou spojeny se zvláštnostmi zeměpisné polohy a topografie dané oblasti.
• Otáčení. Toto jsou nejsilnější pohyby vzdušných mas, které vedou ke vzniku hurikánů.

Proč je důležité studovat větry?

Kromě toho, že informace o rychlosti větru jsou součástí předpovědi počasí, kterou každý obyvatel planety ve svém životě zohledňuje, hraje pohyb vzduchu velkou roli v řadě přírodních procesů.

Je tedy nositelem pylu rostlin a podílí se na distribuci jejich semen. Vítr je navíc jedním z hlavních zdrojů eroze. Jeho destruktivní účinek je nejvýraznější v pouštích, kdy se terén během dne dramaticky mění.

Neměli bychom také zapomínat, že vítr je energie, kterou lidé využívají při ekonomických činnostech. Podle obecných odhadů tvoří větrná energie asi 2 % veškeré sluneční energie dopadající na naši planetu.