Jak powstaje wiatr - rodzaje wiatru

 Wiatr to naturalny ruch powietrza lub innych gazów względem powierzchni planety. Wiatr występuje w różnych skalach, od burzowych przepływów trwających kilkadziesiąt minut, przez kilkugodzinne lokalne bryzy generowane przez nagrzewanie powierzchni lądu, po globalne wiatry wynikające z różnicy w absorpcji energii słonecznej między strefami klimatycznymi na Ziemi. Dwie główne przyczyny cyrkulacji atmosferycznej na dużą skalę to różnice w nagrzewaniu się równika i biegunów oraz rotacja planety ( efekt Coriolisa ). W tropikach i subtropikach niskie cyrkulacje termiczne nad terenem i wysokimi płaskowyżami mogą napędzać monsunobiegi. Na obszarach przybrzeżnych cykl bryza morska /bryza lądowa może określać lokalne wiatry; na obszarach o zmiennym ukształtowaniu terenu mogą dominować bryzy górskie i dolinne.

Wiatry są powszechnie klasyfikowane według ich skali przestrzennej , prędkości i kierunku, sił, które je wywołują, regionów, w których występują oraz ich oddziaływania. Wiatry mają różne aspekty: prędkość ( prędkość wiatru ); gęstość zaangażowanego gazu; zawartość energetyczna lub energia wiatru . Wiatr jest również kluczowym środkiem transportu nasion, owadów i ptaków, które mogą podróżować z prądami wiatru przez tysiące mil. W meteorologii wiatry są często określane według ich siły i kierunku, z którego wieje. Krótkie porywy wiatru o dużej prędkości nazywane są podmuchami. Silne wiatry o pośrednim czasie trwania (około jednej minuty) nazywane są szkwałami. Długotrwałe wiatry mają różne nazwy związane z ich średnią siłą, takie jak bryza, wichura , burza i huragan . W przestrzeni zewnętrznej , wiatrowi jest przepływ gazu lub cząstek naładowanych z Sun przez przestrzeni, planetarny wiatrowej jest odgazowanie lekkich pierwiastków z atmosfery planety w przestrzeń. Najsilniejsze wiatry obserwowane na planecie Układu Słonecznego występują na Neptunie i Saturnie .

W cywilizacji ludzkiej pojęcie wiatru zostało zbadane w mitologii , wpłynęło na wydarzenia historyczne, rozszerzyło zakres transportu i działań wojennych oraz zapewniło źródło energii do pracy mechanicznej, elektryczności i rekreacji. Wiatr napędza podróże żaglowców po oceanach Ziemi. Balony na ogrzane powietrze wykorzystują wiatr do krótkich podróży, a lot z napędem wykorzystuje go do zwiększenia siły nośnej i zmniejszenia zużycia paliwa. Obszary uskoku wiatru spowodowane różnymi zjawiskami pogodowymi mogą prowadzić do niebezpiecznych sytuacji dla statków powietrznych. Kiedy wiatry stają się silne, drzewa i konstrukcje wykonane przez człowieka są uszkadzane lub niszczone.

Wiatry mogą kształtować ukształtowanie terenu poprzez różnorodne procesy eoliczne, takie jak tworzenie żyznych gleb, na przykład less , oraz erozję . Pył z dużych pustyń może być przenoszony na duże odległości od obszaru źródłowego przez przeważające wiatry; wiatry, które są przyspieszane przez nierówną topografię i związane z wybuchami pyłu, otrzymały nazwy regionalne w różnych częściach świata ze względu na ich znaczący wpływ na te regiony. Wiatr wpływa również na rozprzestrzenianie się pożarów. Wiatry mogą rozpraszać nasiona różnych roślin, umożliwiając przetrwanie i rozprzestrzenianie się tych gatunków roślin, a także populacji owadów latających. W połączeniu z niskimi temperaturami wiatr ma negatywny wpływ na zwierzęta gospodarskie. Wiatr wpływa na zapasy żywności zwierząt, a także na ich strategie łowieckie i obronne.

Wiatr jest spowodowany różnicami ciśnienia atmosferycznego, które są spowodowane głównie różnicą temperatur. Gdy istnieje różnica w ciśnieniu atmosferycznym , powietrze przemieszcza się z obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o niższym ciśnieniu, powodując wiatry o różnej prędkości. Na obracającej się planecie powietrze będzie również odchylane przez efekt Coriolisa , z wyjątkiem dokładnie na równiku. Globalnie, dwa główne czynniki napędzające wielkoskalowe wzorce wiatru ( cyrkulacja atmosferyczna ) to różnice w nagrzewaniu się równika i biegunów (różnica w absorpcji energii słonecznej prowadząca do sił wyporu ) oraz obrót planety. Poza tropikami i poza tarciem o powierzchnię, wielkoskalowe wiatry mają tendencję do zbliżania się do równowagi geostroficznej . W pobliżu powierzchni Ziemi tarcie powoduje, że wiatr jest wolniejszy niż byłby w innym przypadku. Tarcie powierzchniowe powoduje również, że wiatry wieją bardziej do wewnątrz, w obszary o niskim ciśnieniu.

Wiatry określone przez równowagę sił fizycznych są wykorzystywane w dekompozycji i analizie profili wiatru. Przydają się do upraszczania równań ruchu atmosferycznego i do formułowania jakościowych argumentów na temat poziomego i pionowego rozkładu wiatrów poziomych. Składnik wiatru geostroficznego jest wynikiem równowagi między siłą Coriolisa a siłą gradientu ciśnienia. Płynie równolegle do izobar i zbliża się do przepływu powyżej atmosferycznej warstwy granicznej na średnich szerokościach geograficznych. wiatr termiczny jest różnica w wiatr geostroficzny dwóch poziomach w atmosferze. Istnieje tylko w atmosferze z poziomym gradienty temperatury . wiatru składnikiem jest różnica między rzeczywistym i geostroficzny wiatru, który jest odpowiedzialny za powietrzu „wypełnienie” cyklonów w czasie. gradientu wiatrowej podobny do geostroficzny wiatru, ale także siły odśrodkowej (lub przyspieszenie dośrodkowe ).

Kierunek wiatru jest zwykle wyrażany w kategoriach kierunku, z którego pochodzi. Na przykład wiatr północny wieje z północy na południe. Wiatrowskazy obracają się, wskazując kierunek wiatru. Na lotniskach rękawy wiatrowe wskazują kierunek wiatru i mogą być również wykorzystywane do szacowania prędkości wiatru na podstawie kąta zawieszenia. Prędkość wiatru mierzy się za pomocą anemometrów , najczęściej za pomocą obrotowych czasz lub śmigieł. Gdy potrzebna jest wysoka częstotliwość pomiaru (na przykład w zastosowaniach badawczych), wiatr można mierzyć na podstawie prędkości propagacji sygnałów ultradźwiękowych lub wpływu wentylacji na opór rozgrzanego drutu.Inny typ anemometru wykorzystuje rurki Pitota, które wykorzystują różnicę ciśnień między rurką wewnętrzną a rurką zewnętrzną wystawioną na działanie wiatru w celu określenia ciśnienia dynamicznego, które jest następnie wykorzystywane do obliczania prędkości wiatru.

Trwałe prędkości wiatru są podawane globalnie na wysokości 10 metrów (33 stóp) i są uśredniane w ciągu 10 minut. Stany Zjednoczone zgłaszają wiatry powyżej średniej 1 minuty w przypadku cyklonów tropikalnych i średniej 2 minut w ramach obserwacji pogody . Indie zazwyczaj zgłaszają wiatry powyżej średniej 3 minut. Znajomość średniej z próbkowania wiatru jest ważna, ponieważ wartość jednominutowego wiatru ciągłego jest zwykle o 14% większa niż dziesięciominutowego wiatru ciągłego. Krótka seria wiatru o dużej prędkości nazywana jest podmuchem wiatru , jedna techniczna definicja podmuchu wiatru to: maksima, które przekraczają najniższą prędkość wiatru mierzoną w ciągu dziesięciu minut o 10 węzłów (5 m/s) przez okresy sekund. Aszkwał to wzrost prędkości wiatru powyżej pewnego progu, który trwa minutę lub dłużej.

Aby określić wiatry w górze, rawinsondes określa prędkość wiatru za pomocą GPS , nawigacji radiowej lub radarowego śledzenia sondy. Alternatywnie, ruch macierzystej pozycji balonu pogodowego może być śledzony wizualnie z ziemi za pomocą teodolitów . Teledetekcyjne techniki wiatru obejmują SODAR , Dopplera lidars i radary , które może mierzyć przesunięcia dopplerowskiego z promieniowania elektromagnetycznego rozproszone lub zawieszone odbijane aerozoli lub molekuły , radiometry i radary mogą być używane do pomiaru chropowatości powierzchni oceanu z kosmosu lub samolotów. Szorstkość oceanu może być wykorzystana do oszacowania prędkości wiatru blisko powierzchni morza nad oceanami. Geostacjonarne obrazy satelitarne można wykorzystać do oszacowania wiatrów na szczycie chmur na podstawie tego, jak daleko chmury przemieszczają się z jednego obrazu na drugi. Inżynieria wiatrowa opisuje badanie wpływu wiatru na środowisko zabudowane, w tym budynki, mosty i inne obiekty wykonane przez człowieka.