Откуда берется ветер?

Разница в давлении воздуха — это то, что приводит к образованию ветра, но всё же основной причиной его возникновения является Солнце.

Поверхность Земли не является равнинной и однородной. Напротив, она меняется по форме и консистенции. В одних регионах есть горы, в других — равнины, в третьих — моря. Более того, из-за вращения планеты не все регионы получают одинаковое количество солнечного света. Все это означает, что будет существовать территориальная разница температур.

Когда какой-либо регион на поверхности планеты нагревается солнечными лучами, что происходит с воздухом над ним? Естественно, он тоже будет нагреваться. Как и любой газ, когда температура воздуха повышается, он расширятется.

С увеличением площади нагретый воздух также становится легче, поэтому он поднимается вверх в атмосферу, оставляя за собой низкое давление.

Давление воздуха зависит от силы, которую молекулы воздуха оказывают на определенную область. Чем больше молекул воздуха, тем больше давление.

Но что-то должно занять то пространство, которое освободилось после того, как теплый воздух поднялся выше. Логично, что это будет холодный воздух из окружающей среды. Именно этот холодный воздух и является ветром.

Более того, когда горячий воздух поднимается в атмосферу, он в конце концов остывает. В результате молекулы воздуха сближаются, заставляя газ сжиматься и оседать. Оседая он вытесняет более горячий воздух внизу. Этот цикл, называемый конвекционным потоком, может повторяться бесконечно, производя то, что мы называем ветром.

Такая физика объясняет, почему в полдень на морском пляже чувствуется прохладный ветерок. Земля намного горячее моря. Эта разница температур двигает холодный воздух над морем в сторону горячего участка над землей.

Шторм

Большинство ветров вызвано довольно небольшой разницей в давлении воздуха. Нежные ветра, которые ощущаются в весенний день, обычно являются результатом разницы в давлении воздуха около 1%.

Однако, когда разница в давлении воздуха на очень маленькой площади превышает 10%, могут образовываться очень опасные и сильные ветры, а также образовываться торнадо.

Вот некоторые интересные статистические данные, которые вы можете найти интересными в следующий раз, когда услышите про скорость ветра в прогнозе погоды. На скорости 40-48 км/ч происходит покачивание больших ветвей деревьев. На скорости 51 км/ч можно увидеть, как раскачиваются целые деревья. При скорости около 65 км/ч ветер настолько сильный, что при ходьбе в направлении порыва чувствуется сильное сопротивление, а маленькие ветки могут оторваться от деревьев. На скорости 90 км/ч штормовой ветер достаточно сильный, чтобы выкорчевать деревья и вызвать структурные повреждения.

Самая высокая скорость ветра была зафиксирована в 1999 г. внутри торнадо. Сделано это было с помощью доплеровского радара, который показал ошеломляющие данные о скорости 482 км/ч. Самый быстрый ветер, измеренный вне торнадо, был 407 км/ч во время тропического циклона Оливия в 1996 году.

Энергия ветра

Солнечные батареи — это отличный способ прямого преобразования солнечной энергии в электричество, которое мы можем использовать для питания домов и гаджетов. Но есть огромное количество энергии, которую можно использовать из солнечной энергии косвенным образом, используя турбины, чтобы улавливать часть ветряной энергии.

Чем быстрее ветер, тем больше его кинетической энергии. А ветряные турбины с большей площадью поверхности будут улавливать больше ветра и вырабатывать больше энергии. Эти два параметра вместе могут быть направлены на производство огромного количества энергии.

Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, умноженной на массу. Говоря о ветре, его масса связана с массой молекул воздуха. Так что когда скорость ветра удваивается, его кинетическая энергия фактически в четыре раза увеличивается. Когда скорость ветра увеличивается, то увеличивается и количество воздуха, толкающего лопасти турбины.

Таким образом, каждый раз, когда скорость ветра удваивается, количество энергии, попадающей в турбину, на самом деле увеличивается в 8 раз. Вот почему страны, страдающие от ветра, успешно используют его энергию. Дания, например, в 2019 году 47% потребляемой энергии обеспечивала за счет ветра. Аналогичным образом Ирландия в 2018 году, за счёт ветра, обеспечила себя энергией на 28%.

На этом все. Надеемся, что вам понравилась статья. Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях, чтобы ничего не пропустить.

• Детские вопросы
• С точки зрения науки