Wind is een luchtstroom die in de regel in horizontale richting beweegt van een zone met hoge atmosferische druk naar een zone met een lage temperatuur. De belangrijkste eigenschappen zijn richting, kracht en duur.
Hoe wordt de wind gevormd?
De belangrijkste oorzaak van windvorming is de ongelijke verdeling van de luchtdruk. De zonnestralen, die het aardoppervlak bereiken, verwarmen de oceaan en landen. Bovendien stijgt de temperatuur in verschillende delen van onze planeet ongelijkmatig.
Zo worden de evenaarzone en bijbehorende banden het meest verwarmd. De temperatuur van oceaanwater stijgt minder intens dan de temperatuur van land, maar waterlichamen houden de warmte langer vast.
Zo worden ook de luchtmassa's ongelijkmatig verwarmd. Er ontstaan zones met verschillende drukken, wat resulteert in luchtcirculatie. Verwarmde stromen (oplopend) uit de lagedrukzone komen dus omhoog. Ondertussen daalt de gekoelde lucht (downdrafts) naar het lagedrukgebied.
De atmosfeer van de aarde houdt geen seconde op. Het proces van luchtcirculatie is mondiaal van aard. Wanneer enorme stromen warme en koude lucht tegen elkaar botsen, ontstaan winden met verschillende intensiteiten.
Classificatie van windsnelheid in punten op de schaal van Beaufort
In de wereld is het gebruikelijk om wind in snelheid en kracht te onderscheiden in punten van 0 tot 12. Hiervoor wordt de Beaufort-schaal gebruikt, ontwikkeld door de Ierse zeeman, cartograaf en militair admiraal Francis Beaufort.
Beaufort had veel verdiensten en talenten, maar dankzij deze schaal verwierf hij wereldwijde bekendheid. Tijdens zijn dienst bij de marine observeerde Francis regelmatig de wind. Hij noteerde de gegevens in een dagboek. In de toekomst hielp observatie hem bij het ontwikkelen van de schaal, die officieel werd goedgekeurd in 1838.
Interessant feit: Om hulde te brengen aan de vooraanstaande diensten van Francis Beaufort, werd hij vernoemd naar de zee, het Antarctische eiland en de kaap in het noorden van Canada.
In de 20e eeuw werd de schaal van Beaufort voltooid: het systeem van 12 punten werd uitgebreid tot 17, zodat het mogelijk is om bijzonder sterke winden, bijvoorbeeld tyfoons, te classificeren. Maar de uitgebreide versie wordt alleen gebruikt in die gebieden waar dergelijke tyfoons vrij vaak voorkomen (China, Taiwan, enz.).
Volgens de schaal van Beaufort wordt de windsterkte bepaald door 2 criteria:
- de opwinding van de open zee;
- het effect van wind op landobjecten.
Er zijn dan ook 2 tafels: één voor land, de andere voor de open oceaan. De tabel voor land geeft windkracht en snelheid weer in meters per seconde. Bij de tweede optie wordt de windsnelheid gegeven in knopen. Beide schalen geven gemeenschappelijke kenmerken aan die de sterkte van de luchtstroom kunnen bepalen.
Richting van de wind
De richting van de wind hangt voornamelijk af van het verschil in atmosferische druk en de rotatie van de aarde. Er is opgemerkt dat op de polen van de planeet oostelijke winden heersen. In de gematigde zone van beide hemisferen waait de wind westwaarts.
In de tropische zone zijn er oostelijke luchtstromen. Er zijn ook grote gebieden waar de wind verticaal beweegt, met inachtneming van de regel van lage en hoge atmosferische druk. Dit zijn subtropische en subpolaire zones.
In klimatologie en meteorologie is er het concept van een windroos. Dit is een vectortypediagram dat het windregime in een bepaald gebied weergeeft, gebaseerd op continue observatie.
De windroos is een veelhoek waarvan de stralen afwijken van het midden van het diagram. Aan de hand van de lengte van elke balk kun je beoordelen hoe vaak de wind in een bepaalde richting waait. Met deze informatie wordt rekening gehouden bij de aanleg van infrastructuurvoorzieningen (wegen, landingsbanen, etc.) en in vele andere industrieën.
Interessant feit: een echte windroos heeft noodzakelijkerwijs verschillende stralen. Als alle stralen in het beeld gelijkmatig zijn verdeeld, is dit slechts een grafische weergave van de windstreken.
Soorten winden
Volgens de hoofdclassificatie zijn winden verdeeld in constant (of overheersend) en seizoensgebonden.
Er worden permanente winden genoemd die hun richting niet veranderen. Ze worden gevormd door het contact van hoge- en lagedrukzones. Seizoenswinden veranderen daarom van richting, afhankelijk van het huidige seizoen.
Een aparte categorie wordt ook gemaakt door lokale winden. Dit zijn luchtmassa's die alleen in bepaalde delen van de planeet circuleren. Bovendien bepalen ze de klimatologische omstandigheden in deze zone.
Permanent
Soorten heersende winden:
- passaatwinden;
- Westers
- oostelijk.
Passaatwinden - winden die vanuit het oosten tussen de tropen waaien en naar de evenaar haasten. Ze zijn gescheiden door een windstille strook. Het zijn de passaatwinden die tropische cyclonen in westelijke richting sturen.
De gematigde westenwinden vertegenwoordigen luchtstromen die heersen op een gematigde breedtegraad - tussen 35 en 65 graden noord en zuid. Ze gaan van west naar oost.
Oostelijke winden van de poolgebieden zijn gericht van hogedrukzones naar lagedrukzones.
Seizoensgebonden
Seizoenswinden worden vertegenwoordigd door één categorie: moessons. Ze waaien al enkele maanden in de tropen. Tegelijkertijd, twee keer per jaar, veranderen de moessons scherp van richting.
In de zomer stroomt de lucht van de oceaan naar het land en in de winter vice versa - van het vasteland naar de oceaan. Moessons brengen in het warme seizoen veel regen met zich mee. De vorming van winden vindt plaats in het oosten en zuidoosten van Azië.
Lokaal
Lokale winden zijn het meest divers. Onder hen kunnen de volgende typen worden onderscheiden:
- Breeze is een warme luchtstroom op de kruising van zeewaterlichamen en de kustlijn. Verandert twee keer per dag van richting. Overdag waait er een briesje van de zee naar het land, 's nachts - van de kust naar de zee.
- Samum is een woestijnachtige droge wind met enorme zandmassa's. Hij komt voor in de Afrikaanse woestijnen en op het Arabische schiereiland.
- Sirocco - lucht stroomt over Noord-Afrika en de Middellandse Zee, die een zuidwest- en zuidrichting hebben.
- Bora - winden gevormd in gebieden waar bergen aan de zee grenzen. De temperatuur van de beekjes is afhankelijk van het seizoen. De richting is van de bergen naar de zee.
- Fönn - wind waait windstoten uit de bergen richting de valleien. Het wordt gekenmerkt door droogte en ontstaat door het hoogteverschil in een klein gebied. Gedistribueerd in de bergachtige regio's van Noord-Amerika, Eurazië.
- Droge wind - komt voor in de gematigde zone boven de steppen en woestijnen. De lucht is droog en heet.
- Norder is een wind waargenomen in de Golf van Mexico en waait uit het noorden.
- Zuyd - de naam verwijst naar de zuidenwind op de noordpool.
- Marshmallows - een luchtstroom in het oostelijke deel van de Middellandse Zee die in het warme seizoen voorkomt.
Er zijn ook ongebruikelijke soorten winden, zoals een tornado (een orkaan in Noord-Amerika), een habub (Afrikaanse zandstormen), sneeuwstorm (een Canadese sneeuwstorm zoals een Siberische sneeuwstorm), hamsin (een hete storm in Saoedi-Arabië die ongeveer 50 dagen duurt) en andere .
Hoe wordt windsnelheid gemeten?
Om windsnelheid te meten, werden speciale instrumenten uitgevonden, anemometers genaamd. Ze zijn mechanisch, ultrasoon en thermisch. Mechanisch zijn onderverdeeld in beker en schoep.
Een bekeranemometer wordt als de meest voorkomende beschouwd. Zo'n apparaat bestaat uit halfronde kommen en een rotor. In dit geval worden de kommen op de rotor gemonteerd en wanneer de wind waait, beginnen ze te draaien.
Deze meetmethode is gebaseerd op het drukverschil dat de wind creëert op de bolle en holle kanten van de kommen. De rotorsnelheid komt overeen met de windsnelheid.
Wat bepaalt de snelheid en kracht van de wind?
De windsnelheid hangt af van hoe groot het verschil in atmosferische druk tussen gebieden is. Dus hoe sneller de wind beweegt, des te groter is de indicator van zijn sterkte, waarmee de stroming inwerkt op omringende objecten.
We kunnen bijvoorbeeld drie gebieden nemen: op de ene barometer staat 765 mm kwikkolom, op de andere - 760, op de derde - 750. De wind die waait uit het eerste gebied zal sterker en sneller zijn in het derde dan in het tweede vanwege het grotere drukverschil .
Welke winden veroorzaken de vorming van verschillende stromen?
Zeestromingen zijn krachtige waterstromen die constant bewegen of periodiek ontstaan in de zeeën en oceanen. Stromingen ontstaan om verschillende redenen, waaronder wind.
Veroorzaakt door de wind zijn de stromen onderverdeeld in twee typen:
- Drift - worden alleen gevormd onder invloed van de wind.
- Wind (gecombineerd) - ontstaat niet alleen vanwege de kracht van de wind, maar in combinatie met verschillende dichtheid van water, de helling van de zeespiegel.
De stroomrichting hangt af van de richting waarin de luchtstroom beweegt. Windstromen zijn altijd maar oppervlakkig. De krachtigste onder hen zijn de West Winds, met een lengte van ongeveer 30.000 km, evenals de South Passat-stromingen.
Interessant feit: De loop van de westenwinden of de Antarctische circumpolair is de enige waterstroom die door alle meridianen stroomt.
Zeestromingen veroorzaken dus moessons, passaatwinden en westenwinden.
Waarom is de winterdruk over land hoger dan over de oceaan en vice versa in de zomer?
In de winter koelt het vasteland sneller af dan oceaanwater. Zo koelt de lucht af over het vasteland en neemt het drukniveau toe. Boven de waterkolom is de lucht warmer en is de druk lager.
In de zomer wordt de tegenovergestelde situatie waargenomen. Het aardoppervlak warmt sneller op, dus daarboven vormt zich een lagedrukgebied. Over de koude oceaan - hoge druk.
Dit bepaalt ook de richting van de moesson op verschillende tijdstippen van het jaar. De zomermoesson waait richting het vasteland en de wintermoesson richting de oceaan.
Menselijk gebruik van wind
Wind is een elementaire energiebron die bovendien milieuvriendelijk is. En het behoud van ecologie is een van de belangrijkste huidige taken van de mensheid. Interessant is dat windenergie mensen al heel lang van dienst is.
Voorheen waren dit de eenvoudigste apparaten zoals molens. Geïntegreerde windenergie-installaties zijn in aanbouw, met behulp waarvan windenergie wordt omgezet in elektriciteit.
Windenergie kan worden omgezet in de volgende soorten energie:
- kinetisch - voor het verplaatsen van zeilschepen (in het verleden), vluchten van ballonnen;
- mechanisch - voor installaties die water pompen en graan malen (verouderde methoden);
- elektrisch - voor de productie van elektriciteit.
Mogelijk staat windenergie op de zesde plaats in de lijst van mogelijke bronnen na zonnestraling, kolen, uranium, olie en aardgas. De mogelijke hoeveelheid elektriciteit die kan worden verkregen uit windenergie-installaties is dus ongeveer 25-700 TW per jaar.
Interessant feit: Volgens de berekeningen van de Global Wind Energy Council zal de actieve ontwikkeling van windenergie de hoeveelheid uitgestoten kooldioxide in de atmosfeer met 1,5 miljard ton per jaar verminderen.
Toonaangevende landen op het gebied van windenergie (2015):
- China - 115.000 MW.
- Verenigde Staten - 65.000 MW.
- Duitsland - 39.000 MW.
- Spanje - 22.000 MW.
- India - 22.000 MW.
- Groot-Brittannië - 12.000 MW.
- Canada - 10.000 MW.
- Frankrijk - 9.000 MW.
- Italië - 8.000 MW.
- Brazilië - 6.000 MW.
In Rusland is windenergie slecht ontwikkeld en daar zijn verschillende redenen voor. Ten eerste is de gemiddelde windsnelheid over het hele grondgebied ongeveer 5 m / s (jaarlijkse berekeningen). Dit is een onvoldoende indicator voor standaardinstallaties, dus de kosten van extra apparatuur worden toegevoegd.
Ten tweede verdient het de voorkeur stabiele energiebronnen te kiezen die onafhankelijk zijn van verschillende factoren (met name natuurlijke). Windenergie in ons land wordt geassocieerd met vele andere tekortkomingen, vooral als het gaat om kleine volumes. Bijvoorbeeld de hoge kosten van apparatuur, problematische bediening, onderhoud van systemen, etc.
Waarde in de natuur
Wind is de belangrijkste natuurlijke factor die de componenten van de natuur beïnvloedt: klimatologische omstandigheden, geologische processen, planten, dieren, enz.
De belangrijkste effecten van winden:
- De opkomst van sterke zeestromingen die het klimaat van de omliggende gebieden bepalen.
- Erosie van de grond door het blazen van kleine deeltjes.
- De vorming van nieuwe landvormen. Zo zorgt het overdragen en leggen van zand door de wind voor het ontstaan van zandduinen.
- Woestijnvervoer en luchtverontreiniging. In de zomer waait bijvoorbeeld de passaatwind op het noordelijk halfrond. Tegelijkertijd naderen ze geleidelijk de gebieden van de subtropische woestijnen. Als gevolg hiervan bereikt stof uit de Sahara het hele seizoen het zuidoostelijke deel van Noord-Amerika.
- De verspreiding van branden. Wind is een van de belangrijkste factoren die de snelle verspreiding van branden, met name bosbranden, beïnvloedt.
- Effect op planten. Luchtstromen verspreiden de zaden van sommige planten, beperken de groei van bomen en kunnen ook mechanische schade veroorzaken door getransporteerde vaste deeltjes.
- Effect op dieren. Wind intensiveert koude in combinatie met lage temperaturen - dit is het belangrijkste aspect van de impact op de dierenwereld. Zo worden pinguïns, vogels, insecten gedwongen zich aan te passen aan de invloed van wind. De verplaatsing van luchtmassa's is gunstig voor sommige soorten - herten herkennen roofdieren van ver als gevolg van acute reukzin.
Interessant feit: de bekendste planten die zich dankzij de wind verspreiden zijn paardebloemen, esdoorn, tumbleweed. Bestuiving van veel planten vindt plaats door de overdracht van stuifmeel.
Waarom waait de wind overdag van zee naar land en 's nachts omgekeerd?
De onderliggende factor is temperatuur en de bijbehorende atmosferische druk, zoals het geval is bij winter- / zomermoessons. Maar de wind die zich vormt op de grens van land en zeestuw heeft zijn eigen naam - een briesje.
Overdag warmt het land sneller op dan water, waardoor de wind in de lagedrukzone waait. 'S Nachts koelt het aardoppervlak sneller af en blijft het water warm, waardoor de wind van richting verandert en richting zee waait.
Buiten de aarde
Buiten onze planeet worden verschillende soorten winden onderscheiden:
- zonne;
- planetair;
- buitenaards wezen.
De zonnewind is niet de beweging van luchtstromen, maar het plasma dat de zonneatmosfeer uitzendt. Dit fenomeen doet zich voor bij een snelheid van ongeveer 400 km / s. De heliosfeer is een groot deel van de interstellaire ruimte die het zonnestelsel omringt en wordt gevormd door de zonnewind.
Interessant feit: Het magnetische veld van de aarde voorkomt dat de wind de atmosfeer binnendringt. Maar soms zijn flitsen op de zon zo sterk dat de zonnewind toch door deze bescherming heen breekt en aurora, magnetische stormen veroorzaakt.
Een planetaire wind is de beweging van gassen in de bovenste atmosfeer van de planeet. Hierdoor verliest de planeet het vermogen om te interageren met andere gasdeeltjes. Als dergelijke processen jarenlang doorgaan, kan de planeet zijn atmosfeer, watervoorraden, enz. Verliezen.
Op andere planeten zijn er ook verschillende winden. Op Venus blazen ze met een snelheid van 83 m / s en kunnen ze binnen een paar aardse dagen rond de planeet vliegen. Op Jupiter bereikt de wind 100 m / s of meer. De sterkste beekjes op Saturnus zijn ongeveer 375 m / s.
Interessant feit: het is bekend dat er op Mars verschillende soorten winden zijn. Bijvoorbeeld stof tornado's en wind die uit de palen blaast met een snelheid van ongeveer 110 m / s.