الرياح هي تيار من الهواء يتحرك ، كقاعدة عامة ، في اتجاه أفقي من منطقة ذات ضغط جوي مرتفع إلى منطقة منخفضة. خصائصه الرئيسية هي الاتجاه والقوة والمدة.
كيف تتكون الريح؟
السبب الرئيسي لتكوين الرياح هو التوزيع غير المتكافئ للضغط الجوي. تصل أشعة الشمس إلى سطح الأرض وتسخن المحيط والأرض. علاوة على ذلك ، تزداد درجة الحرارة في أجزاء مختلفة من كوكبنا بشكل غير متساو.
على سبيل المثال ، يتم تسخين منطقة خط الاستواء والأحزمة المقابلة. ترتفع درجة حرارة مياه المحيط بشكل أقل كثافة من درجة حرارة الأرض ، ومع ذلك ، تحتفظ المسطحات المائية بالحرارة لفترة أطول.
وبالتالي ، يتم تسخين الكتل الهوائية بشكل غير متساو. تتشكل مناطق ذات ضغوط مختلفة ، مما يؤدي إلى دوران الهواء. لذا ، تدفقت التدفقات الساخنة (الصاعدة) من منطقة الضغط المنخفض لأعلى. في هذه الأثناء ، ينزل الهواء المبرد (يتدفق للأسفل) ويندفع إلى منطقة الضغط المنخفض.
الغلاف الجوي للأرض لا يتوقف لثانية واحدة. عملية دوران الهواء عالمية بطبيعتها. عندما تصطدم تيارات ضخمة من الهواء الدافئ والبارد ، تنشأ رياح بكثافة مختلفة.
تصنيف سرعة الرياح بالنقاط على مقياس بوفورت
في العالم ، من المعتاد التمييز بين الرياح في السرعة والقوة في النقاط من 0 إلى 12. ولهذا الغرض ، يتم استخدام مقياس بوفورت ، الذي طوره البحار الأيرلندي ورسام الخرائط والأدميرال العسكري ، فرانسيس بوفورت.
كان لدى بوفورت العديد من المزايا والمواهب ، لكنه اكتسب شهرة عالمية بفضل هذا النطاق بالتحديد. خلال خدمته في البحرية ، أجرى فرانسيس ملاحظات منتظمة للرياح. كتب البيانات في مذكرات. في المستقبل ، ساعدته الملاحظة على تطوير المقياس ، الذي تمت الموافقة عليه رسميًا في عام 1838.
حقيقة مثيرة للاهتمام: لتكريم خدمات فرانسيس بوفورت المميزة ، تم تسميته بعد البحر وجزيرة القطب الجنوبي والرأس في شمال كندا.
في القرن العشرين ، تم الانتهاء من مقياس بوفورت: تم توسيع نظام 12 نقطة إلى 17 بحيث يمكن تصنيف الرياح القوية بشكل خاص ، على سبيل المثال ، الأعاصير. لكن النسخة الموسعة تستخدم فقط في تلك المناطق التي تحدث فيها مثل هذه الأعاصير في كثير من الأحيان (الصين وتايوان ، وما إلى ذلك).
وفقًا لمقياس بوفورت ، يتم تحديد قوة الرياح من خلال معيارين:
- إثارة البحر المفتوح ؛
- تأثير الرياح على الأجسام الأرضية.
وبناء على ذلك ، يوجد جدولان: أحدهما للأرض والآخر للمحيط المفتوح. يوضح جدول الأرض قوة الرياح وسرعتها بالأمتار في الثانية. في الخيار الثاني ، يتم إعطاء سرعة الرياح بعقد. يشير كلا الميزان إلى السمات المشتركة التي يمكن أن تحدد قوة تدفق الهواء.
اتجاه الريح
يعتمد اتجاه الرياح بشكل أساسي على الاختلاف في الضغط الجوي ودوران الأرض. وقد لوحظ أنه في أقطاب الكوكب تسود الرياح الشرقية. في المنطقة المعتدلة من نصفي الكرة الأرضية ، تهب الرياح باتجاه الغرب.
في المنطقة الاستوائية ، توجد تيارات هوائية شرقاً. هناك أيضًا مناطق كبيرة تتحرك فيها الرياح عموديًا ، مع مراعاة قاعدة الضغط الجوي المنخفض والعالي. هذه مناطق شبه استوائية وشبه قطبية.
في علم المناخ والأرصاد الجوية هناك مفهوم وردة الرياح. هذا رسم تخطيطي لنوع المتجه يعرض نظام الرياح في منطقة معينة ، بناءً على المراقبة المستمرة.
وردة الريح هي مضلع تتباعد أشعةه عن مركز الرسم البياني. من خلال طول كل شعاع ، يمكنك الحكم على عدد مرات هبوب الرياح في اتجاه معين. تؤخذ هذه المعلومات في الاعتبار أثناء بناء مرافق البنية التحتية (الطرق ، وممرات الهبوط ، وما إلى ذلك) وفي العديد من الصناعات الأخرى.
حقيقة مثيرة للاهتمام: الريح الحقيقية لها بالضرورة أشعة مختلفة. إذا تم توزيع جميع الأشعة في الصورة بالتساوي ، فهذا مجرد تمثيل رسومي للنقاط الأساسية.
أنواع الرياح
وفقًا للتصنيف الرئيسي ، تنقسم الرياح إلى ثابتة (أو سائدة) وموسمية.
تسمى الرياح الدائمة التي لا تغير اتجاهها. يتم تشكيلها بسبب ملامسة مناطق الضغط العالي والمنخفض. وبالتالي ، تغير الرياح الموسمية اتجاهها اعتمادًا على الموسم الحالي.
يتم تصنيف فئة منفصلة أيضا من قبل الرياح المحلية. هذه كتل هوائية تنتشر فقط في مناطق معينة من الكوكب. علاوة على ذلك ، يحددون الظروف المناخية لهذه المنطقة.
دائم
أصناف الرياح السائدة:
- الرياح التجارية؛
- الغربي
- الشرقية.
الرياح التجارية - رياح تهب من الشرق بين المناطق الاستوائية وتندفع إلى خط الاستواء. يتم فصلها بشريط بدون رياح. إنها الرياح التجارية التي توجه الأعاصير المدارية في اتجاه الغرب.
تمثل الرياح الغربية المعتدلة التيارات الهوائية التي تسود عند خطوط العرض المعتدلة - ما بين 35 و 65 درجة شمالاً وجنوبًا. إنهم ينتقلون من الغرب إلى الشرق.
يتم توجيه الرياح الشرقية للمناطق القطبية من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض.
موسمي
يتم تمثيل الرياح الموسمية بفئة واحدة - الرياح الموسمية. لقد كانت تهب في المناطق الاستوائية لعدة أشهر. في نفس الوقت ، مرتين في السنة ، تغير الرياح الموسمية اتجاهها بشكل حاد.
في الصيف ، يتدفق الهواء من المحيط إلى البر ، وفي الشتاء ، والعكس صحيح - من البر الرئيسي إلى المحيط. تجلب الأمطار الموسمية معهم كمية كبيرة من الأمطار في الموسم الدافئ. يحدث تكوين الرياح في شرق وجنوب شرق آسيا.
محلي
الرياح المحلية هي الأكثر تنوعًا. من بينها ، يمكن تمييز الأنواع التالية:
- نسيم هو تيار دافئ من الهواء عند تقاطع مسطحات مياه البحر والساحل. يغير الاتجاه مرتين في اليوم. خلال النهار ، تهب نسيم من البحر إلى الأرض ليلا - من الساحل باتجاه البحر.
- Samum هي رياح جافة من نوع الصحراء تحمل كتل رملية هائلة. يوجد في الصحراء الأفريقية وفي شبه الجزيرة العربية.
- سيروكو - يتدفق الهواء فوق شمال أفريقيا والبحر الأبيض المتوسط ، ولهما اتجاه الجنوب الغربي والجنوب.
- بورا - رياح تكونت في مناطق تحد الجبال من البحار. تعتمد درجة حرارة الجداول على الموسم. الاتجاه - من الجبال إلى البحر.
- Fönn - هبوب رياح عاصفة من الجبال باتجاه الوديان. يتميز بالجفاف وينشأ بسبب اختلاف الارتفاع في منطقة صغيرة. وزعت في المناطق الجبلية في أمريكا الشمالية وأوراسيا.
- الرياح الجافة - تحدث في المنطقة المعتدلة فوق السهول والصحاري. الهواء جاف وساخن.
- نوردر هي رياح لوحظت في خليج المكسيك وتهب من الشمال.
- Zuyd - يشير الاسم إلى الرياح الجنوبية التي تصادف في القطب الشمالي.
- أعشاب من الفصيلة الخبازية - تيار هوائي في الجزء الشرقي من البحر الأبيض المتوسط يحدث في الموسم الحار.
هناك أيضًا أنواع غير عادية من الرياح ، مثل إعصار (إعصار موجود في أمريكا الشمالية) ، هابو (عواصف رملية أفريقية) ، عاصفة ثلجية (عاصفة ثلجية كندية مثل عاصفة ثلجية سيبيريا) ، همسين (عاصفة ساخنة في المملكة العربية السعودية تستمر حوالي 50 يومًا) وغيرها. .
كيف تقاس سرعة الرياح؟
لقياس سرعة الرياح ، تم اختراع أدوات خاصة تسمى مقاييس شدة الريح. فهي ميكانيكية وفوق صوتية وحرارية. وتنقسم الميكانيكية إلى فنجان وريشة.
يعتبر مقياس شدة الريح الأكثر شيوعًا. يتكون هذا الجهاز من أوعية نصف كروية ودوار. في هذه الحالة ، يتم تثبيت الأوعية على الدوار ، وعندما تهب الرياح ، تبدأ في الدوران.
أساس طريقة القياس هذه هو فرق الضغط الذي تخلقه الرياح على الجوانب المحدبة والجوانب المقعرة للأوعية. تتوافق سرعة الدوار مع سرعة الرياح.
ما الذي يحدد سرعة وقوة الريح؟
تعتمد سرعة الرياح على حجم الاختلاف في الضغط الجوي بين المناطق. وبالتالي ، كلما زادت سرعة تحرك الرياح ، كلما كان مؤشر قوتها أكبر ، حيث يعمل التدفق على الأجسام المحيطة.
على سبيل المثال ، يمكننا أن نأخذ ثلاث مناطق: في مقياس واحد ، يظهر 765 مم من عمود الزئبق ، من جهة أخرى - 760 ، في الثالث - 750. وستكون الرياح التي تهب من المنطقة الأولى أقوى وأسرع في الثالثة من الثانية بسبب الاختلاف الأكبر في الضغط .
ما هي الرياح التي تسبب تشكيل تيارات مختلفة؟
تيارات البحر هي تيارات قوية من الماء تتحرك باستمرار أو تنشأ بشكل دوري في البحار والمحيطات. تنشأ التيارات لأسباب مختلفة ، من بينها الرياح.
بسبب الرياح ، تنقسم التيارات إلى نوعين:
- الانجراف - تتشكل فقط تحت تأثير الرياح.
- الرياح (مجتمعة) - لا تنشأ فقط بسبب قوة الرياح ، ولكن بالاقتران مع كثافة المياه المختلفة ، منحدر مستوى البحر.
يعتمد اتجاه التدفق على الاتجاه الذي يتحرك فيه تدفق الهواء. تيارات الرياح دائما سطحية فقط. الأقوى بينهم هي الرياح الغربية ، التي يبلغ طولها حوالي 30،000 كم ، وكذلك تيارات باسات الجنوبية.
حقيقة مثيرة للاهتمام: مسار الرياح الغربية أو القطبية القطبية الجنوبية هو المجرى المائي الوحيد الذي يمر عبر جميع خطوط الطول.
وهكذا ، تسبب تيارات البحر الرياح الموسمية والرياح التجارية والرياح الغربية.
لماذا ضغط الشتاء أعلى على اليابسة من فوق المحيط ، والعكس صحيح في الصيف؟
في الشتاء ، يبرد البر الرئيسي أسرع من مياه المحيطات. وهكذا ، يبرد الهواء فوق البر الرئيسي ، ويزداد مستوى الضغط. فوق عمود الماء ، يكون الهواء أكثر دفئًا ، ويكون الضغط أقل.
في الصيف ، لوحظ الوضع المعاكس. يسخن سطح الأرض بشكل أسرع ، لذلك تتكون منطقة ضغط منخفض فوقه. فوق المحيط البارد - ضغط مرتفع.
يحدد هذا أيضًا اتجاه الرياح الموسمية في أوقات مختلفة من السنة. تهب الرياح الموسمية الصيفية باتجاه البر الرئيسي ، وتهب الرياح الموسمية الشتوية نحو المحيط.
الاستخدام البشري للرياح
الرياح هي مصدر أساسي للطاقة ، علاوة على ذلك ، فهي صديقة للبيئة. والحفاظ على البيئة هي واحدة من المهام الحالية الرئيسية للبشرية. ومن المثير للاهتمام أن طاقة الرياح تخدم الناس لفترة طويلة.
في السابق ، كانت هذه أبسط الأجهزة مثل المطاحن. محطات طاقة الرياح المتكاملة قيد الإنشاء ، والتي يتم بواسطتها تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء.
يمكن تحويل طاقة الرياح إلى أنواع الطاقة التالية:
- الحركية - لحركة السفن الشراعية (في الماضي) ، رحلات البالونات ؛
- ميكانيكي - لتركيبات ضخ الماء وطحن الحبوب (طرق قديمة) ؛
- الكهرباء - لانتاج الكهرباء.
من المحتمل أن تكون طاقة الرياح في المركز السادس في قائمة المصادر المحتملة بعد الإشعاع الشمسي والفحم واليورانيوم والنفط والغاز الطبيعي. لذا ، فإن الكمية المحتملة من الكهرباء التي يمكن الحصول عليها من محطات طاقة الرياح هي حوالي 25-700 تيراواط سنويًا.
حقيقة مثيرة للاهتمام: وفقًا لحسابات المجلس العالمي لطاقة الرياح ، فإن التطوير النشط لطاقة الرياح سيقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي بمقدار 1.5 مليار طن سنويًا.
الدول الرائدة في طاقة الرياح (2015):
- الصين - 115000 ميجاوات.
- الولايات المتحدة الأمريكية - 65000 ميجاوات.
- ألمانيا - 39000 ميجاوات.
- إسبانيا - 22000 ميغاواط.
- الهند - 22000 ميجاوات.
- بريطانيا العظمى - 12000 ميغاواط.
- كندا - 10000 ميجاوات.
- فرنسا - 9000 ميغاواط.
- إيطاليا - 8000 ميغاواط.
- البرازيل - 6000 ميغاواط.
طاقة الرياح في روسيا ضعيفة التطور وهناك أسباب عديدة لذلك. أولاً ، يبلغ متوسط سرعة الرياح في جميع أنحاء الإقليم حوالي 5 م / ث (الحسابات السنوية). هذا مؤشر غير كاف للتركيبات القياسية ، لذلك يتم إضافة تكلفة المعدات الإضافية.
ثانيًا ، من الأفضل اختيار مصادر مستقرة للطاقة مستقلة عن العوامل المختلفة (خاصة الطبيعية). ترتبط طاقة الرياح في بلدنا بالعديد من أوجه القصور الأخرى ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالأحجام الصغيرة. على سبيل المثال ، التكلفة العالية للمعدات ، والتشغيل الصعب ، وصيانة الأنظمة ، إلخ.
القيمة في الطبيعة
الرياح هي أهم عامل طبيعي يؤثر على مكونات الطبيعة: الظروف المناخية والعمليات الجيولوجية والنباتات والحيوانات وما إلى ذلك.
التأثيرات الرئيسية للرياح:
- ظهور تيارات محيطية قوية تحدد مناخ المناطق المحيطة.
- تآكل التربة بسبب نفخ الجزيئات الصغيرة.
- تشكيل التضاريس الجديدة. على سبيل المثال ، يؤدي نقل ووضع الرمال بواسطة الرياح إلى ظهور كثبان رملية.
- النقل الصحراوي وتلوث الهواء. على سبيل المثال ، في الصيف ، تهب الرياح التجارية في نصف الكرة الشمالي. في الوقت نفسه ، يقتربون تدريجياً من مناطق الصحاري شبه الاستوائية. ونتيجة لذلك ، يصل الغبار من الصحراء طوال الموسم إلى الجزء الجنوبي الشرقي من أمريكا الشمالية.
- انتشار الحرائق. الرياح هي أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على الانتشار السريع للحرائق ، وخاصة حرائق الغابات.
- التأثير على النباتات. تنشر تدفقات الهواء بذور بعض النباتات ، وتحد من نمو الأشجار ، ويمكن أن تسبب أيضًا أضرارًا ميكانيكية عن طريق نقل الجسيمات الصلبة.
- التأثير على الحيوانات. تكثف الرياح البرودة مع درجات الحرارة المنخفضة - وهذا هو الجانب الرئيسي لتأثيرها على عالم الحيوان. على سبيل المثال ، تضطر البطاريق والطيور والحشرات للتكيف مع تأثير الرياح. حركة الكتل الهوائية مفيدة لبعض الأنواع - يتعرف الغزلان على الحيوانات المفترسة من بعيد بسبب حاسة الشم الحادة.
حقيقة مثيرة للاهتمام: أشهر النباتات التي انتشرت بفعل الرياح هي الهندباء ، والقيقب ، والأعشاب. يحدث تلقيح العديد من النباتات بسبب نقل حبوب اللقاح.
لماذا تهب الرياح من البحر إلى البر أثناء النهار والعكس صحيح في الليل؟
العامل الأساسي هو درجة الحرارة والضغط الجوي المقابل ، كما هو الحال مع الرياح الموسمية الشتوية / الصيفية. لكن الرياح التي تتكون على حدود الخزان البري والبحري لها اسمها الخاص - نسيم.
خلال النهار ، ترتفع درجة حرارة الأرض بشكل أسرع من الماء ، لذلك تهب الرياح في منطقة الضغط المنخفض. في الليل ، يبرد سطح الأرض بشكل أسرع ويبقى الماء دافئًا ، لذلك يغير النسيم اتجاهه ويهب باتجاه البحر.
ما وراء الأرض
خارج كوكبنا ، تتميز عدة أنواع من الرياح:
- شمسي؛
- الكواكب.
- كائن فضائي.
الرياح الشمسية ليست حركة التيارات الهوائية ، بل البلازما التي ينبعث منها الغلاف الجوي الشمسي. تحدث هذه الظاهرة بسرعة حوالي 400 كم / ثانية. الغلاف الشمسي هو جزء كبير من الفضاء بين النجوم يحيط بالنظام الشمسي ويتشكل بواسطة الرياح الشمسية.
حقيقة مثيرة للاهتمام: يمنع المجال المغناطيسي للأرض الرياح من دخول الغلاف الجوي. لكن في بعض الأحيان تكون الومضات على الشمس قوية جدًا لدرجة أن الرياح الشمسية تخترق هذه الحماية وتسبب الشفق والعواصف المغناطيسية.
الرياح الكوكبية هي حركة الغازات في الغلاف الجوي العلوي للكوكب. وبسبب هذا ، يفقد الكوكب القدرة على التفاعل مع جزيئات الغاز الأخرى. إذا استمرت هذه العمليات لسنوات عديدة ، فقد يفقد الكوكب الغلاف الجوي وإمدادات المياه ، وما إلى ذلك.
على الكواكب الأخرى ، هناك أيضًا رياح مختلفة. على كوكب الزهرة ، ينفخون بسرعة 83 م / ث ويمكنهم الطيران حول الكوكب في غضون أيام قليلة من الأرض. في المشتري ، تصل الريح إلى 100 م / ث أو أكثر. أقوى تيارات على زحل حوالي 375 م / ث.
حقيقة مثيرة للاهتمام: من المعروف أن هناك عدة أنواع من الرياح على سطح المريخ. على سبيل المثال ، تهب الرياح والأعاصير والرياح من القطبين بسرعة حوالي 110 م / ث.
