A szél olyan levegőáram, amely általában vízszintes irányban mozog a magas légköri nyomású zónából az alacsony zónába. Fő tulajdonságai: irány, erő és időtartam.
Hogyan alakul ki a szél?
A szélképződés fő oka a légköri nyomás egyenetlen eloszlása. A nap sugarai, elérve a Föld felszínét, felmelegítik az óceánt és a földet. Sőt, a bolygónk különböző részeinek hőmérséklete egyenetlenül növekszik.
Például az Egyenlítői zónát és a megfelelő hevedereket hevítik a leginkább. Az óceánvizek hőmérséklete kevésbé intenzíven emelkedik, mint a szárazföld hőmérséklete, azonban a víztestek hosszabb ideig tartják meg a hőt.
Így a levegő tömege is egyenetlenül melegszik. Különböző nyomású zónák alakulnak ki, levegőkeringést eredményezve. Tehát az alacsony nyomású zónából származó fűtött (emelkedő) áramlások felfelé rohannak. Eközben a lehűtött levegő (lefelé áramló) leereszkedik és rohan az alacsony nyomású területre.
A Föld légköre egy pillanatra sem áll meg. A légáramlás folyamata globális természetű. Ha a meleg és a hideg levegő hatalmas folyamai ütköznek, különböző intenzitású szelek lépnek fel.
A szélsebesség osztályozása pontokban a Beaufort-skála szerint
A világban szokás a szél sebességét és erősségét 0 és 12 közötti pontokban megkülönböztetni. Ehhez a Beaufort skálát használják, amelyet az ír tengerész, térképész és katonai admirális, Francis Beaufort fejlesztett ki.
Beaufortnak sok érdeme és tehetsége volt, ám pontosan ennek a skálanak köszönhetően szerezte világszerte a hírnevet. A haditengerészetben töltött szolgálata ideje alatt rendszeresen megfigyelt a szélét. Az adatokat naplóba írta. A jövőben a megfigyelés segített neki kidolgozni a skálát, amelyet 1838-ban hivatalosan jóváhagytak.
Érdekes tény: tisztelegve Francis Beaufort kiemelkedő szolgálatait, a tenger, az Antarktiszi sziget és a kanadai észak-kanadai nevét kapta.
A 20. században véglegesítették a Beaufort-skálát: a 12-pontrendszert 17-re bővítették, hogy lehetõvé váljon a különösen erõs szél, például tájfunok osztályozása. De a kibővített verziót csak azokon a területeken használják, ahol ilyen tájfunok gyakran előfordulnak (Kína, Tajvan stb.).
A Beaufort-skála szerint a szél erősségét 2 kritérium határozza meg:
- a nyílt tenger izgalma;
- a szél hatása a szárazföldi tárgyakra.
Ennek megfelelően 2 táblázat van: az egyik a szárazföldre, a másik a nyílt óceánra vonatkozik. A szárazföldi táblázat a szél erősségét és sebességét mutatja méterben másodpercenként. A második lehetőségnél a szélsebességet csomókban adjuk meg. Mindkét skála közös jellemzőket jelöl, amelyek meghatározzák a légáram erősségét.
A szél iránya
A szél iránya elsősorban a légköri nyomás különbségétől és a Föld forgásától függ. Észrevették, hogy a bolygó oszlopain a keleti szelek uralkodnak. Mindkét félgömb mérsékelt övezetében a szél nyugatra fúj.
A trópusi övezetben kelet felé vannak légáramok. Vannak olyan nagy területek is, ahol a szél függőlegesen mozog, betartva az alacsony és a magas légköri nyomás szabályát. Ezek szubtrópusi és szubpoláris zónák.
A klimatológiában és a meteorológiában létezik egy szélrózsa fogalma. Ez egy vektor típusú diagram, amely folyamatos megfigyelés alapján megmutatja egy adott területen a szél üzemmódját.
A szélrózsa egy sokszög, amelynek sugarai eltérnek a diagram közepétől. Az egyes sugarak hossza alapján eldöntheti, hogy a szél milyen gyakran fúj egy adott irányba. Ezt az információt figyelembe veszik az infrastruktúra létesítményeinek (utak, leszállópályák stb.) Építésekor és sok más iparágban.
Érdekes tény: egy igazi szélrózsanak szükségszerűen különböző sugarai vannak. Ha a kép összes sugara egyenletesen van elosztva, ez csak a bíboros pontok grafikus ábrázolása.
A szelek típusai
A fő osztályozás szerint a szeleket állandó (vagy túlnyomó) és szezonális jellegűre osztják.
Állandó szeleket hívnak, amelyek nem változtatják meg az irányukat. Ezek a magas és az alacsony nyomású zónák érintkezésének eredményeként alakulnak ki. A szezonális szelek ennek megfelelően megváltoztatják az irányt az aktuális évszak függvényében.
Külön kategóriát a helyi szelek is készítenek. Ezek olyan légtömegek, amelyek csak a bolygó bizonyos területein keringnek. Ezenkívül meghatározzák ezen övezet éghajlati viszonyát.
Állandó
Az uralkodó szélfajták:
- passzátszél;
- Nyugati
- keleti.
Kereskedelmi szél - a trópusok között keletről fújó szél, amely az Egyenlítő felé rohan. Egy szél nélküli szalag választja el őket. A trópusi ciklonokat nyugati irányba irányítja a szél.
A mérsékelt nyugati szél a mérsékelt szélességben - 35-65 fok északi és déli szélességben - uralkodó légáramot képviseli. Nyugatról keletre mozognak.
A sarki szelek a nagynyomású zónákról az alacsony nyomású zónákra irányulnak.
évszaki
A szezonális szeleket egy kategória képviseli - monszunok. Több hónapig fújtak a trópusokon. Ugyanakkor, évente kétszer, a monszunok élesen megváltoztatják az irányt.
Nyáron a levegő az óceánról a földre áramlik, télen pedig fordítva - a szárazföldről az óceánra. A monszunok nagy mennyiségű csapadékot hoznak magukkal a meleg évszakban. A szelek keletkeznek Ázsia keleti és délkeleti részén.
Helyi
A helyi szelek a legkülönfélébbek. Közül a következő típusokat lehet megkülönböztetni:
- A szellő egy meleg levegő, amely a tengeri víztestek és a tengerpart metszéspontjában található. Naponta kétszer megváltoztatja az irányt. A nap folyamán szél fúj a tengertől a szárazföldig, éjszaka - a tengerparttól a tenger felé.
- A Samum egy sivatagi típusú száraz szél, amely hatalmas homoktömeget hordoz. Az afrikai sivatagokban és az Arab-félszigeten található.
- Sirocco - levegő áramlik Észak-Afrika és a Földközi-tenger felett, amelyek dél-nyugati és déli irányban vannak.
- Bora - szelek keletkeznek olyan területeken, ahol a hegyek határolják a tengereket. A patakok hőmérséklete az évszaktól függ. Az irány a hegyekről a tengerre van.
- Fönn - szél fúj széllökések a hegyekből a völgyek felé. Szárazság jellemzi, és egy kis területen a magasságkülönbség miatt merül fel. Elterjedt Észak-Amerika, Eurázsia hegyvidéki régióiban.
- Száraz szél - a mérsékelt övezetben fordul elő a sztyeppek és sivatagok felett. A levegő száraz és forró.
- Norder egy szél, amelyet a Mexikói-öbölben figyeltek meg és északról fúj.
- Zuyd - a név a déli szélre utal, amelyet az északi pólusnál tapasztaltak.
- Marshmallows - a Földközi-tenger keleti részén a meleg évszakban kialakuló levegőáram.
Vannak szokatlan típusú szelek is, például tornádó (Észak-Amerikában található hurrikán), habub (afrikai homokvihar), hóvihar (kanadai hóvihar, mint egy szibériai hóvihar), hamsin (forró gáz Szaúd-Arábiában kb. 50 napig tart) és mások .
Hogyan mérik a szélsebességet?
A szélsebesség mérésére az anemométereknek nevezett speciális műszereket fedezték fel. Ezek mechanikus, ultrahangos és termikus. A mechanikus készülékeket csészére és lapátra osztják.
A leggyakoribb egy csésze anemométer. Egy ilyen eszköz félgömb alakú tálakból és egy rotorból áll. Ebben az esetben a tálak a rotorra vannak felszerelve, és amikor a szél fúj, elkezdenek forogni.
Ez a mérési módszer azon a nyomáskülönbségen alapszik, amelyet a szél a tál konvex és konkáv oldalán hoz létre. A forgórész sebessége megfelel a szélsebességnek.
Mi határozza meg a szél sebességét és erősségét?
A szél sebessége attól függ, hogy milyen nagy a különbség a légköri nyomás a területek között. Így minél gyorsabban mozog a szél, annál nagyobb az erő mutatója, amellyel az áramlás hatással van a környező tárgyakra.
Például három területet vehetünk fel: az egyik barométer 765 mm-es higanyoszlopot mutat, a másikon - 760, a harmadik - 750. Az első területről fújó szél a harmadikban erősebb és gyorsabb lesz, mint a másodikban, a nagyobb nyomáskülönbség miatt. .
Milyen szelek okozzák a különféle áramok kialakulását?
A tengeri áramlatok erőteljes vízfolyások, amelyek folyamatosan mozognak, vagy időszakosan felmerülnek a tengerekben és az óceánokban. Az áramok különféle okokból adódnak, amelyek közül az egyik a szél.
A szél miatt az áramok két típusra oszthatók:
- Drift - csak a szél hatására alakul ki.
- Szél (kombinált) - nem csak a szél erőssége miatt merül fel, hanem a víz különböző sűrűségével, a tenger szintjének meredekségével összefüggésben is.
Az áramlás iránya attól függ, hogy a légáram milyen irányban mozog. A széláramok mindig csak felületesek. Közülük a legerősebb a West Winds, amelynek hossza kb. 30.000 km, valamint a South Passat-áramlatok.
Érdekes tény: A nyugati szelek vagy az antarktiszi keringetés az egyetlen vízfolyás, amely minden meridiánon áthalad.
Így a tengeri áramlatok monszunokat, kereskedelmi szeleket és nyugati szeleket okoznak.
Miért magasabb a téli nyomás a föld felett, mint az óceán felett, és fordítva nyáron?
Télen a szárazföld gyorsabban lehűl, mint az óceánvizek. Így a levegő lehűl a szárazföld felett, és a nyomás szintje növekszik. A vízoszlop felett melegebb a levegő és alacsonyabb a nyomás.
Nyáron az ellenkező helyzet figyelhető meg. A föld felszíne gyorsabban melegszik fel, tehát alacsony nyomású régió képződik fölötte. A hideg óceán felett - magas nyomás.
Ez meghatározza a monszunok irányát is az év különböző időszakaiban. A nyári monszun a szárazföld felé fúj, a téli monszun az óceán felé fúj.
A szél emberi felhasználása
A szél elemi energiaforrás, amely egyébként környezetbarát. Az ökológia megőrzése pedig az emberiség egyik fő feladata. Érdekes módon a szélenergia sokáig szolgálja az embereket.
Korábban ezek voltak a legegyszerűbb eszközök, mint például a malmok. Beépítés alatt állnak az integrált szélerőművek, amelyek segítségével a szélenergiát villamos energiává alakítják.
A szélenergia a következő energiákká konvertálható:
- kinetikus - vitorlás hajók mozgására (a múltban), léggömb repülésre;
- mechanikus - vízszivattyú és gabona őrlésére szolgáló létesítményekhez (elavult módszerek);
- elektromos - villamos energia előállításához.
Potenciálisan a szélenergia a hatodik helyen áll a lehetséges sugárforrások listáján a napsugárzás, a szén, urán, olaj és földgáz után. Tehát a szélerőművekből beszerezhető villamosenergia-mennyiség évente körülbelül 25–700 TW.
Érdekes tény: A Globális Szélenergia Tanács számításai szerint a szélenergia aktív fejlesztése 1,5 milliárd tonnával csökkenti a légkörbe kibocsátott széndioxid mennyiségét évente.
Vezető országok a szélenergia területén (2015):
- Kína - 115 000 MW.
- USA - 65 000 MW.
- Németország - 39 000 MW.
- Spanyolország - 22 000 MW.
- India - 22 000 MW.
- Nagy-Britannia - 12 000 MW.
- Kanada - 10 000 MW.
- Franciaország - 9000 MW.
- Olaszország - 8000 MW.
- Brazília - 6000 MW.
Oroszországban a szélenergia fejletlen és ennek több oka van. Először is, a szél átlagos sebessége az egész területen körülbelül 5 m / s (éves számítások). Ez nem elegendő mutató a szokásos felszereléseknél, így a kiegészítő berendezések költségei növekednek.
Másodszor, inkább stabil energiaforrásokat kell választani, amelyek függetlenek a különféle tényezőktől (különösen a természetes tényezőktől). A szélenergia hazánkban sok más hiányossággal is összefügg, különösen kis mennyiség esetén. Például a magas berendezésköltségek, a problémás működés, a rendszerek karbantartása stb.
Érték a természetben
A szél a legfontosabb természetes tényező, amely befolyásolja a természet összetevőit: éghajlati viszonyok, geológiai folyamatok, növények, állatok stb.
A szél fő hatásai:
- Erős óceánáramok kialakulása, amelyek meghatározzák a környező területek éghajlatát.
- A talaj eróziója a kis részecskék fújása miatt.
- Új talajformák kialakulása. Például a homok homokdűnék megjelenésével a homok szél általi továbbítása és rakása vezethet.
- Sivatagi közlekedés és légszennyezés. Például nyáron fúj az északi féltekén a szél. Ugyanakkor fokozatosan megközelítik a szubtrópusi sivatag területeit. Ennek eredményeként a Szaharából származó por a szezon folyamán Észak-Amerika délkeleti részébe jut.
- A tűzterjedés. A szél az egyik fő tényező, amely befolyásolja a tűzek, különösen az erdőtüzek gyors terjedését.
- A növényekre gyakorolt hatás. A légáramok elterjesztik egyes növények magjait, korlátozzák a fák növekedését, és a szállított szilárd részecskék mechanikai károkat okozhatnak.
- Hatás az állatokra. A szél fokozza a hideg hatását az alacsony hőmérsékletekkel együtt - ez az állatvilágra gyakorolt hatásának fő szempontja. Például a pingvinek, a madarak, a rovarok kénytelenek alkalmazkodni a szél hatására. A légtömeg mozgása bizonyos fajok számára előnyös - a szarvasok az akut szaglás miatt távolról ismerik fel a ragadozókat.
Érdekes tény: A szélnek köszönhetően a leghíresebb növények a pitypang, a juhar, a szárnyas. Sok növény beporzása a pollen átadása miatt történik.
Miért fúj a szél tengerből a szárazföldre napközben, és fordítva éjjel?
A mögöttes tényező a hőmérséklet és a megfelelő légköri nyomás, mint a téli / nyári monszunok esetében. De a szél, amely a szárazföldi és a tengeri rezervoár határán képződik, megnevezte a szélét.
Nappal a talaj felmelegszik, mint a víz, így a szél fúj az alacsony nyomású zónába. Éjszaka a föld felszíne gyorsabban lehűl és a víz meleg marad, így a szellő megváltoztatja az irányt, és a tenger felé fúj.
A Földön túl
A bolygón kívül a szelek több típusát megkülönböztetik:
- nap;
- bolygó;
- idegen.
A napszél nem a levegőáramok mozgása, hanem a plazma, amelyet a napenergia atmoszférája bocsát ki. Ez a jelenség körülbelül 400 km / s sebességgel fordul elő. A hélioszféra egy csillagközi tér egy nagy része, amely körülveszi a Naprendszert, és amelyet a Naprendszer szele képez.
Érdekes tény: A Föld mágneses tere megakadályozza a szél bejutását a légkörbe. De néha a Napsugárzás olyan erős, hogy a napszél ennek ellenére áttöri ezt a védelmet, és aurora, mágneses viharokat okoz.
A bolygószél a gázok mozgása a bolygó felső légkörében. Emiatt a bolygó elveszíti a képességét, hogy kölcsönhatásba lépjen más gázrészecskékkel. Ha ezek a folyamatok sok éven keresztül folytatódnak, a bolygó elveszítheti légkörét, vízellátását stb.
Más bolygókon különböző szelek vannak. A Vénuszon 83 m / s sebességgel fújnak és néhány Föld nap alatt repülhetnek a bolygó körül. A Jupiterön a szél eléri a 100 m / s-ot. A legerősebb patakok Saturn körülbelül 375 m / s.
Érdekes tény: ismert, hogy a Marson többféle szél létezik. Például a portornorádók és a szél fúj az oszlopoktól körülbelül 110 m / s sebességgel.