רוח היא זרם אוויר שנע, ככלל, בכיוון אופקי מאזור של לחץ אטמוספרי גבוה לאזור של נמוך. המאפיינים העיקריים שלו הם כיוון, חוזק ומשך.
כיצד נוצרת הרוח?
הגורם העיקרי להיווצרות הרוח הוא ההתפלגות הלא אחידה של הלחץ האטמוספרי. קרני השמש, המגיעות אל פני כדור הארץ, מחממות את האוקיאנוס ואת האדמה. יתר על כן, הטמפרטורה באזורים שונים בכוכב הלכת שלנו עולה בצורה לא אחידה.
לדוגמה, אזור קו המשווה והחגורות המתאימות מחוממות ביותר. הטמפרטורה של מי האוקיאנוס עולה פחות באופן אינטנסיבי מאשר הטמפרטורה של היבשה, עם זאת, גופי מים שומרים על חום רב יותר.
לפיכך, גם המוני האוויר מחוממים בצורה לא אחידה. נוצרים אזורים עם לחצים שונים, וכתוצאה מכך זרימת אוויר. אז זרימות מחוממות (עולה) מאזור הלחץ הנמוך ממהרות. בינתיים, האוויר הקריר (זורם כלפי מטה) יורד וממהר לאזור הלחץ הנמוך.
האטמוספירה של כדור הארץ לא נעצרת לרגע. תהליך זרימת האוויר הוא גלובאלי באופיו. כאשר זרמים מאסיביים של אוויר חם וקר מתנגשים, מתעוררות רוחות בעוצמות שונות.
סיווג מהירות הרוח בנקודות בסולם הבופור
בעולם נהוג להבחין ברוח במהירות ובכוח בנקודות מ -0 עד 12. לשם כך משתמשים בסולם הבופור, שפותח על ידי הספן, הקרטוגרף והאדמירל הצבאי, פרנסיס בופור.
לבופור היו יתרונות וכישרונות רבים, אך הוא זכה לתהילה עולמית בדיוק בזכות הסולם הזה. במהלך שירותו בצי, פרנסיס ערך תצפיות שוטפות על הרוח. הוא רשם את הנתונים ביומן. בעתיד, התבוננות עזרה לו לפתח את הסולם, שאושר רשמית בשנת 1838.
עובדה מעניינת: כדי לחלוק כבוד לשירותיו הנכבדים של פרנסיס בופור, הוא נקרא על שם הים, האי האנטארקטי והכיפה בצפון קנדה.
במאה ה -20 הושלמה סולם סולם הבופור: מערכת 12 הנקודות הורחבה ל -17 כך שניתן לסווג רוחות חזקות במיוחד, למשל, טייפון. אולם הגרסה המורחבת משמשת רק באזורים שבהם טייפונים כאלה מתרחשים לעיתים קרובות למדי (סין, טייוואן וכו ').
על פי סולם הבופור, חוזק הרוח נקבע על ידי 2 קריטריונים:
- ההתרגשות של הים הפתוח;
- השפעת הרוח על חפצי יבשה.
בהתאם לכך, ישנם שני שולחנות: האחד עבור היבשה, והשני עבור האוקיאנוס הפתוח. הטבלה ליבשתית מציגה חוזק רוח ומהירות במטרים לשנייה. באפשרות השנייה, מהירות הרוח ניתנת בקשרים. שני המאזניים מצביעים על תכונות נפוצות שיכולות לקבוע את חוזק זרימת האוויר.
כיוון הרוח
כיוון הרוח תלוי בעיקר בהבדל בלחץ האטמוספרי וסיבוב כדור הארץ. הוחלט כי בקטבי כדור הארץ רוחות מזרחיות. באזור הממוזג של שתי ההמיספרות, הרוחות נושבות מערבה.
באזור הטרופי יש זרמי אוויר מזרחה. ישנם גם אזורים גדולים בהם הרוח נעה אנכית, תוך שמירה על הכלל של לחץ אטמוספרי נמוך וגבוה. אלה אזורים סובטרופיים ותת-קוטביים.
באקלים ובמטאורולוגיה יש מושג ורד רוח. זהו תרשים מסוג וקטור המציג את משטר הרוח באזור נתון, המבוסס על תצפית מתמדת.
ורד הרוח היא מצולע שקרניו נעות ממרכז התרשים. באורך כל קרן אתה יכול לשפוט באיזו תדירות הרוח נושבת בכיוון מסוים. מידע זה נלקח בחשבון במהלך הקמת מתקני תשתית (כבישים, רצועות נחיתה וכו ') ובתעשיות רבות אחרות.
עובדה מעניינת: ורד רוח אמיתי יש בהכרח קרניים שונות. אם כל הקרניים בתמונה מופצות באופן שווה, זהו רק ייצוג גרפי של נקודות הקרדינל.
סוגי רוחות
על פי הסיווג העיקרי, הרוחות מחולקות לקבוע (או דומיננטי) ועונתי.
נקראות רוחות קבועות שלא משנות את כיווןן. הם נוצרים עקב מגע של אזורי לחץ גבוה ונמוך. בהתאם, הרוחות העונתיות משנות כיוון בהתאם לעונה הנוכחית.
קטגוריה נפרדת מיוצרת גם על ידי רוחות מקומיות. מדובר במוני אוויר המסתובבים רק באזורים מסוימים בכוכב הלכת. יתר על כן, הם קובעים את תנאי האקלים של אזור זה.
קבוע
מגוון רוחות ששררו:
- רוחות סחר;
- מערבי
- מזרחי.
רוחות סחר - רוחות הנושבות ממזרח בין הטרופיים וממהרות לקו המשווה. הם מופרדים על ידי רצועה ללא רוח. רוחות הסחר הן שמכוונות ציקלונים טרופיים לכיוון מערב.
רוחות מערביות ממוזגות מייצגות זרמי אוויר השוררים על קו הרוחב הממוזג - בין 35 ל 65 מעלות צפון ודרום. הם עוברים ממערב למזרח.
הרוחות המזרחיות של אזורי הקוטב מופנות מאזורי לחץ גבוה לאזורי לחץ נמוך.
עונתי
רוחות עונתיות מיוצגות על ידי קטגוריה אחת - מונסונים. הם נושבים באזורים הטרופיים כמה חודשים. במקביל, פעמיים בשנה, מונסונים משנים את כיווןם בחדות.
בקיץ אוויר זורם מהאוקיאנוס ליבשה, ובחורף, להפך - מהיבשת לאוקיאנוס. מונסונים מביאים עימם כמות גדולה של גשמים בעונה החמה. היווצרות רוחות מתרחשת במזרח ובדרום-מזרח אסיה.
מקומי
הרוחות המקומיות הן המגוונות ביותר. ביניהם ניתן להבחין בין הסוגים הבאים:
- הבריזה היא זרם אוויר חם בצומת גופי מי הים וקו החוף. משנה כיוון פעמיים ביום. במהלך היום נושבת רוח מהים ליבשה, בלילה - מהחוף לכיוון הים.
- סמום הוא רוח יבשה מסוג מדבר הנושאת מסות חול עצומות. הוא נמצא במדבריות אפריקה ובחצי האי ערב.
- סירוקו - אוויר זורם מעל צפון אפריקה והים התיכון, שיש להם כיוון דרום-מערב ודרום.
- בורה - רוחות נוצרות באזורים שבהם הרים גובלים בים. טמפרטורת הנחלים תלויה בעונה. הכיוון הוא מההרים אל הים.
- פנן - רוח נושבת משבים מההרים לעבר העמקים. הוא מאופיין ביובש ומתעורר בגלל הפרש הגובה באזור קטן. מופץ באזורים ההרריים של צפון אמריקה, אירואסיה.
- רוח יבשה - מתרחשת באזור הממוזג מעל הערבות והמדבריות. האוויר יבש וחם.
- נורדר הוא רוח שנצפתה במפרץ מקסיקו ונושבת מצפון.
- Zuyd - השם מתייחס לרוח הדרומית שנתקלה בקוטב הצפוני.
- מרשמלו - נחל אוויר במזרח הים התיכון המתרחש בעונה החמה.
ישנם גם סוגים יוצאי דופן של רוחות, כמו טורנדו (הוריקן שנמצא בצפון אמריקה), Habub (סופות חול אפריקאיות), לטאות (סופת שלג קנדית כמו סופת שלג סיבירית), חמסין (גלעה חמה בסעודיה שנמשכת כ 50 יום) ואחרים. .
כיצד נמדדת מהירות הרוח?
כדי למדוד את מהירות הרוח הומצאו מכשירים מיוחדים הנקראים אנמומטר. הם מכניים, קוליים ותרמיים. מכניים מחולקים לכוס ולשבת.
מד רוח גביע נחשב לשכיח ביותר. מכשיר כזה מורכב מקערות חצי כדוריות ורוטור. במקרה זה, הקערות מותקנות על הרוטור וכאשר הרוח נושבת, הן מתחילות להסתובב.
הבסיס לשיטת מדידה זו הוא הפרש הלחץ שהרוח יוצרת בצדדים הקמורים והקעורים של הקערות. מהירות הרוטור תואמת למהירות הרוח.
מה קובע את מהירות וחוזק הרוח?
מהירות הרוח תלויה בכמה גדול ההבדל בלחץ האטמוספרי בין שטחים. לפיכך, ככל שהרוח זזה מהר יותר, כך עולה האינדיקטור לחוזק שלה, איתו הזרימה פועלת על עצמים מסביב.
לדוגמא, אנו יכולים לקחת שלושה טריטוריות: בברומטר אחד הוא מראה 765 מ"מ של עמוד כספית, מצד שני - 760, בשלישי - 750. הרוח הנושבת מהטריטוריה הראשונה תהיה חזקה ומהירה יותר בשלישית מאשר בשנייה בגלל ההבדל הגדול יותר בלחץ .
אילו רוחות גורמות להיווצרות זרמים שונים?
זרמי ים הם נחלי מים עוצמתיים הנעים ללא הפסקה או מתעוררים מדי פעם בים ובאוקיינוסים. זרמים מתעוררים מסיבות שונות, שאחת מהן היא רוח.
הנגרם על ידי הרוח מתחלק לשני סוגים:
- סחף - נוצרים רק תחת השפעת הרוח.
- רוח (משולבת) - מתעוררת לא רק בגלל חוזק הרוח, אלא בשילוב עם צפיפות מים שונה, שיפוע מפלס הים.
כיוון הזרימה תלוי לאיזה כיוון זרימת האוויר זזה. זרמי רוח תמיד שטחיים בלבד. החזקים שבהם הם רוחות המערב, שאורכן כ- 30,000 ק"מ, וכן זרמי דרום פאסאט.
עובדה מעניינת: מסלול רוחות המערב או המעגל האנטארקטי הוא נחל המים היחיד שעובר בכל המרידיאנים.
לפיכך, זרמי הים גורמים למונסונים, רוחות סחר ורוחות מערביות.
מדוע לחץ החורף גבוה יותר מאשר על פני הים, ולהיפך בקיץ?
בחורף, היבשת מתקררת מהר יותר מאשר מי האוקיאנוס. כך, האוויר מתקרר מעל ליבשת, ורמת הלחץ עולה. מעל עמוד המים, האוויר חם יותר, והלחץ נמוך יותר.
בקיץ, המצב ההפוך נצפה. פני כדור הארץ מתחממים מהר יותר ולכן נוצר מעליו אזור בלחץ נמוך. מעל האוקיאנוס הקר - לחץ גבוה.
זה קובע גם את כיוון המונסונים בתקופות שונות של השנה. מונסון הקיץ נושף לכיוון היבשת, ומונסון החורף לכיוון האוקיאנוס.
שימוש אנושי ברוח
רוח היא מקור אנרגיה אלמנטרי, יתר על כן, הוא ידידותי לסביבה. ושמירת האקולוגיה היא אחת המשימות העיקריות הנוכחיות של האנושות. מעניין לציין כי כוח הרוח משרת אנשים במשך זמן רב.
בעבר היו אלה המכשירים הפשוטים ביותר כמו טחנות. תחנות כוח רוח משולבות נמצאות בבנייה, בעזרתן מונה כוח הרוח לחשמל.
ניתן להמיר אנרגיית רוח לסוגי האנרגיה הבאים:
- קינטית - לתנועת ספינות מפרש (בעבר), טיסות בלונים;
- מכני - להתקנות לשאיבת מים וטחינת תבואה (שיטות מיושנות);
- חשמל - לייצור חשמל.
לפי פוטנציאל, אנרגיית הרוח נמצאת במקום השישי ברשימת המקורות האפשריים לאחר קרינת השמש, פחם, אורניום, נפט וגז טבעי. אז, כמות החשמל האפשרית שניתן להשיג מתחנות כוח הרוח היא כ- 25-700 TW לשנה.
עובדה מעניינת: על פי חישובי המועצה העולמית לאנרגיית רוח, הפיתוח האקטיבי של אנרגיית הרוח יפחית את כמות הפחמן הדו-חמצני הנפלט באטמוספרה בכ -1.5 מיליארד טון בשנה.
מדינות מובילות בתחום אנרגיית הרוח (2015):
- סין - 115,000 מגוואט.
- ארה"ב - 65,000 מגוואט.
- גרמניה - 39,000 מגוואט.
- ספרד - 22,000 מגוואט.
- הודו - 22,000 מגוואט.
- בריטניה הגדולה - 12,000 מגוואט.
- קנדה - 10,000 מגוואט.
- צרפת - 9,000 מגוואט.
- איטליה - 8,000 מגוואט.
- ברזיל - 6,000 מגוואט.
ברוסיה אנרגיית הרוח מפותחת בצורה גרועה ויש כמה סיבות לכך. ראשית, מהירות הרוח הממוצעת בכל השטח היא כ- 5 מ '/ ש (חישובים שנתיים). זהו אינדיקטור לא מספיק להתקנות סטנדרטיות, ולכן נוסף עלות ציוד נוסף.
שנית, עדיף לבחור במקורות אנרגיה יציבים שאינם תלויים בגורמים שונים (במיוחד טבעיים). כוח הרוח במדינה שלנו קשור לחסרונות רבים אחרים, במיוחד כשמדובר בנפחים קטנים. לדוגמא, עלות ציוד גבוהה, תפעול בעייתי, תחזוקת מערכות וכו '.
ערך בטבע
רוח היא הגורם הטבעי החשוב ביותר שמשפיע על מרכיבי הטבע: תנאי אקלים, תהליכים גיאולוגיים, צמחים, בעלי חיים וכו '.
ההשפעות העיקריות של רוחות:
- הופעתם של זרמי אוקיינוס חזקים הקובעים את האקלים של האזורים הסמוכים.
- שחיקת האדמה עקב תקיעת חלקיקים קטנים.
- היווצרות צורות יבשה חדשות. לדוגמה, העברת וחלוקת חול על ידי הרוח מובילה להופעת דיונות חול.
- הובלת מדבר וזיהום אוויר. לדוגמה, בקיץ נושבות רוחות סחר בחצי הכדור הצפוני. במקביל הם מתקרבים בהדרגה לאזורים של מדבריות סובטרופיות. כתוצאה מכך, אבק מסהרה לאורך כל העונה מגיע לחלק הדרום-מזרחי של צפון אמריקה.
- התפשטות שריפות. רוח היא אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על התפשטות מהירה של שריפות, בעיקר שריפות יער.
- השפעה על צמחים. זרימות אוויר מפיצות זרעים של צמחים מסוימים, מגבילות את גידול העצים ויכולות גם לגרום נזק מכני על ידי הובלת חלקיקים מוצקים.
- השפעה על בעלי חיים. הרוח מעצימה את הקור בשילוב עם טמפרטורות נמוכות - זהו ההיבט העיקרי בהשפעתו על עולם החי. לדוגמה, פינגווינים, ציפורים, חרקים נאלצים להסתגל להשפעת הרוח. תנועת המוני אוויר מועילה לחלק מהמינים - צבאים מזהים טורפים מרחוק בגלל חוש הריח החריף.
עובדה מעניינת: הצמחים המפורסמים ביותר שמתפשטים בזכות הרוח הם שן הארי, מייפל, עשב נענע. האבקה של צמחים רבים מתרחשת עקב העברת אבקה.
מדוע הרוח נושבת מיום ליבשה במהלך היום, ולהיפך בלילה?
הגורם הבסיסי הוא הטמפרטורה והלחץ האטמוספרי המקביל, כמו במקרה של מונסונים בחורף / קיץ. אך לרוח המתגבשת על גבול מאגר היבשה והים יש שם משלה - רוח.
בשעות היום הארץ מתחממת מהר יותר ממים, ולכן הרוח נושבת לאזור הלחץ הנמוך. בלילה, פני האדמה מתקררים מהר יותר והמים נשארים חמים, כך הבריזה משנה כיוון ונושבת לכיוון הים.
מעבר לכדור הארץ
מחוץ לכוכב הלכת שלנו נבדלים כמה סוגים של רוחות:
- שמש;
- פלנטרית;
- חייזר.
רוח השמש אינה תנועת זרמי אוויר, אלא הפלזמה שהאווירה הסולארית פולטת. תופעה זו מתרחשת במהירות של כ -400 קמ"ש. ההליוספרה היא חלק גדול של חלל בין-כוכבי המקיף את מערכת השמש ונוצר על ידי רוח השמש.
עובדה מעניינת: השדה המגנטי של כדור הארץ מונע מהרוח להיכנס לאטמוספירה. אך לפעמים הבזקי שמש הם כה חזקים עד כי רוח השמש בכל זאת פורצת את ההגנה הזו וגורמת אורורה, סערות מגנטיות.
רוח פלנטרית היא תנועת גזים באטמוספירה העליונה של כדור הארץ. בגלל זה, כוכב הלכת מאבד את היכולת לתקשר עם חלקיקי גז אחרים. אם תהליכים כאלה נמשכים שנים רבות, הכוכב עלול לאבד את האווירה שלו, אספקת המים וכו '.
בכוכבי לכת אחרים יש גם רוחות שונות. בוונוס הם נושבים במהירות של 83 מ '/ ש' ויכולים לעוף סביב כדור הארץ בכמה ימי כדור הארץ. ביופיטר הרוח מגיעה ל -100 מ '/ ש' או יותר. הנחלים החזקים ביותר בשבתאי הם כ- 375 מטר / שניות.
עובדה מעניינת: ידוע שבמאדים ישנם כמה סוגים של רוחות. לדוגמה, סופות טורנדו ורוחות הנושבות מהקטבים במהירות של כ -110 מ '/ ש'.