Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015

Опубликуйте свой материал в официальном Печатном сборнике методических разработок проекта «Инфоурок»

(с присвоением ISBN)

Выберите любой материал на Вашем учительском сайте или загрузите новый

Оформите заявку на публикацию в сборник(займет не более 3 минут)

+

Получите свой экземпляр сборника и свидетельство о публикации в нем

Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Исследовательская работа по теме МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНЫЕ ВЕТРЫ НА ЗЕМЛЕ И ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Исследовательская работа по теме МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНЫЕ ВЕТРЫ НА ЗЕМЛЕ И ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ

библиотека
материалов

МБОУ ЛОСЕВСКАЯ СОШ № 1

НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА











ТЕМА: МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНЫЕ ВЕТРЫ НА ЗЕМЛЕ И ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ









Подготовила: Запорожцева Надежда, ученица 6 класса

Научный руководитель: Запорожцева Ольга Ивановна (учитель физики)



С. Лосево 2015 год





Содержание

1.Введение ……………………………………………………………………………………………3

2.Общие сведения ……………………………………………………………………………………4

3.Причины ветров ……………………………………………………………………………………6

4.Ветры на Земле …………………………………………………………………………………….7

4.1.Глобальные эффекты ветрообразования ……………………………………………………..7

4.2.Локальные эффекты ветрообразования ………………………………………………………8


4.3.Кратковременные процессы ветрообразования ……………………………………………..9


4.4.Измерение ветра ……………………………………………………………………………….11


4.5.Скорость ветра …………………………………………………………………………………12


5.Ветры на Венере ……………………………………………………………………………………15

6.Ветры на Юпитере ………………………………………………………………………………….16

7.Ветры на Сатурне …………………………………………………………………………………...17

8.Ветры на Нептуне …………………………………………………………………………………..18

9.Заключение ………………………………………………………………………………………….19

10.Использованная литература ………………………………………………………………………20



1.ВВЕДЕНИЕ



На уроке географии мы изучали тему «Ветры на Земле». Мне захотелось как можно подробнее узнать о:

-причинах;

-распространении;

-скорости ветра;

-особенно максимально возможной (встречающейся) на Земле.

Я пошла в библиотеку, нашла необходимые книги. Затем стала просматривать материал в Интернете. Но как только я стала работать над этой темой, у меня тут же возник ряд дополнительных вопросов:

1) дуют ли ветры на других планетах, какова их причина?

2) какова скорость ветров на других планетах?

3) есть ли сходство в возникновении и распространении ветров на других планетах и на Земле?

4) дуют ли ветры в космическом пространстве и что они представляют?

Актуальность темы:

-ветер влияет на погоду, т.к. по его причине передвигаются воздушные массы, а значит можно предсказать погодные условия,

-следовательно – эти данные используются в сельском хозяйстве, в предсказании погодных условий в городах и сёлах, особенно, если погодные условия ожидаются неблагоприятные (беду легче предупредить).

-что касается солнечного ветра, то это влияние в гигантских масштабах не только для нашей Земли (магнитные бури), но и для всей Солнечной системы.

И вот я стала искать ответы на все свои вопросы. Работа закипела. А что у меня получилось, можно узнать, прочитав мою работу.

.


2.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В этой главе я хочу представить самые общие сведения о ветре.

Ве́тер — движение воздуха относительно подстилающей поверхности

На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении.

Ветры, как правило, классифицируют по масштабамскорости, видам сил, которые их вызывают, местам распространения и воздействию на окружающую среду.

Ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом,

- порывами принято считать кратковременные (несколько секунд)

-сильные перемещения воздуха.

-сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бризбуряштормурагантайфун.

Продолжительность ветра также сильно варьируется: некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры — муссоны — имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Вhello_html_68eef3d6.jpgетры могут влиять и на формирование рельефа, вызывая эоловые отложения, которые формируют различные виды грунтов (например, лёсс) или эрозию. Они могут переносить пески и пыль из пустынь на большие расстояния. Ветры разносят семена растений и помогают передвижению летающих животных, которые приводят к расширению видов на новой территории. Связанные с ветром явления разнообразными способами влияют на живую природу.




Панорама эоловых столбов в национальном парке Брайс каньон (Юта).




С о л н е ч н ы й в е т е р

Солнечный ветер является движением не воздуха, а очень разреженной плазмы, выбрасываемой из атмосферы Солнца (или другой звезды) со средней скоростью около 400 км/с (от 300 до 800 км/с на разных участках). Он состоит преимущественно из отдельных электронов и протонов со средними энергиями около 1 кэВ. Этим частицам удается преодолеть гравитационное поле Солнца благодаря высокой температуре короны и других, не до конца понятных процессов, придающих им дополнительную энергию. Солнечный ветер образует гелиосферу, огромный участок межзвездного пространства вокруг Солнечной системы. Только те планеты, что имеют значительное магнитное поле, в частности Земля, способны предотвращать проникновение солнечного ветра в верхние слои атмосферы или даже поверхность. В случае особо сильных вспышек, солнечный ветер способен преодолевать магнитное поле Земли и проникать в верхние слои его атмосферы, вызывая магнитные бури и полярное сияние. Именно благодаря солнечному ветру хвосты комет всегда направлены от Солнца.


П л а н е т а р н ы й в е т е р

Планетарный ветер  является потоком газов, отвечающих за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Он является потоком свойственных этим планетам атмосферных газов.

Сильнейшие ветры Солнечной системы наблюдаются на Нептуне и Сатурне

Движение газов в верхних слоях атмосферы планеты позволяет атомам легких химических элементов, прежде всего водорода, достигать экзосферы, зоны, в которой теплового движения достаточно для достижения второй космической скорости и оставления планеты без взаимодействия с другими частицами газа. Этот тип потери планетами атмосферы известен как планетарный ветер, по аналогии с солнечным ветром. За геологическое время этот процесс может вызвать преобразование богатых водой планет, таких как Земля, в бедные водой, такие как Венера, или даже привести к потере всей атмосферы или её части. Планеты с горячими нижними слоями атмосферы имеют более влажные верхние слои и быстрее теряют водород.

Сильные постоянные ветры в верхних слоях атмосферы Венеры со скоростью около 83 м/с облетают всю планету за 4-5 земных дней.

Когда Солнце нагревает полярные районы  Марса, замерзший углекислый газ сублимируется, и образуются ветры, дующие от полюсов со скоростью до 111 м/с. Они переносят значительное количество пыли и водяного пара. На Марсе существуют и другие сильные ветры, в частности пылевые смерчи.

На Юпитере скорость ветра в высотных струйных течениях часто достигает 100 м/с и 170 м/с в Большом красном пятне и других вихрях.

Одни из самых быстрых в солнечной системе ветров дуют на Сатурне, наибольшая скорость восточного ветра, зарегистрированная аппаратом Кассини - Гюйгенс, достигает 375 м/с.

Скорости ветров на Уране, около 50 градусов с.ш., достигают 240 м/с.

Преобладающие ветры в верхних слоях атмосферы Нептуна достигают 400 м/с вдоль экватора и 250 м/с у полюсов, высотное атмосферное течение на 70 градусах ю. ш. движется со скоростью 300 м/с









3.ПРИЧИНЫ ВЕТРОВ


Давайте подробнее рассмотрим причины ветров.

Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.

Если существует ненулевой барический градиент, то ветер движется с ускорением от зоны высокого давления в зону с низким давлением. На планете, которая вращается, к этому градиенту прибавляется сила Кориолиса.

Важным фактором, который говорит о перемещениях воздуха, является его трение о поверхность, которая задерживает это движение и заставляет воздух двигаться в сторону зон с низким давлением. Кроме того, локальные барьеры и локальные градиенты температуры поверхности способны создавать местные ветры.

Разница между реальным и геострофическим ветром называется геострофическим ветром. Он отвечает за создание хаотичных вихревых процессов, таких как циклоны и антициклоны. В то время как направление приповерхностных в тропических и полярных районах определяется преимущественно эффектами глобальной циркуляции атмосферы, которые в умеренных широтах обычно слабые и циклоны вместе с антициклонами заменяют друг друга и изменяют свое направление каждые несколько дней.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта.

А)Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер;

Б)Аэронавигационное направление ветра — куда дует ветер.

Вывод: таким образом значения различаются на 180°.

Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

Вертикальное движение воздуха называется восходящим или нисходящим потоком.


ВЫВОД: Таким образом, главными факторами, которые образуют циркуляцию атмосферы в глобальном масштабе, является разница в нагреве воздуха и солнечным ветром между экваториальными и полярными районами, которые вызывают разницу в температуре и, соответственно, плотности потоков воздуха, а в свою очередь и разницу в давлении (а также силы Кориолиса). В результате действия этих факторов, движение воздуха в средних широтах в приповерхностной области вплотную к ветру приводит к образованию геострофического ветра и его движению, направленного практически параллельно изобарам.




4.ВЕТРЫ НА ЗЕМЛЕ

4.1.Глобальные эффекты ветрообразования


В большинстве районов Земли преобладают ветры, дующие в определенном направлении.


Т р о п и ч е с к и е в е т р ы

Пhello_html_ef12486.pngассатами называется преобладающие приповерхностные ветры (Хэдли), дующие в тропических районах Земли в западном направлении, приближаясь к экватору.

Муссоны являются преобладающими сезонными ветрами, что ежегодно в течение нескольких месяцев дуют в тропических районах. Их движение по направлению к полюсам вызвано образованием районов низкого давления в результате нагрева тропических районов в летние месяцы.



Циркуляционные процессы Земли, которые приводят к ветрообразованию



З а п а д н ы е в е т р ы у м е р е н н о г о п о я с а

Вhello_html_5a61f14d.jpg умеренных широтах, то есть между 35 и 65 градусами северной и южной широты, преобладают западные ветры. Это самые сильные ветры зимой, когда давление у полюсов ниже всего, и самые слабые летом.













Карта Гольфстрима, составленная Бенджамином Франклином.



В о с т о ч н ы е в е т р ы п о л я р н ы х р а й о н о в



Восточные ветры полярных районов, приповерхностная часть полярных ячеек, это преимущественно сухие ветры, дующие от приполярных зон высокого давления к районам низкого давления вдоль полярного фронта. Эти ветры обычно слабее и менее регулярные, чем западные ветры умеренных широт. Из-за малого количества солнечного тепла, воздух в полярных районах охлаждается и опускается вниз, образуя районы высокого давления и выталкивая приполярный воздух в направлении более низких широт. Этот воздух в результате силы Кориолиса отклоняется на запад, образуя северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южной



ВЫВОД: как видим ветры бывают разные, в зависимости от локализации в определённой части планеты и солнечного тепла, поступающего в данную точку. Отсюда создаётся определённый перепад давления, влияющий на скорость, силу и направление ветра.



4.2.ЛОКАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЕТРООБРАЗОВАНИЯ


Локальные эффекты ветрообразования возникают в зависимости от наличия локальных географических объектов.

Одним из таких эффектов является перепад температур между не очень отдаленными участками, который может быть вызван различными коэффициентами поглощения солнечного света или разной теплоёмкостью поверхности - бриз.

Другим важным локальным фактором является наличие гор, которые выступают как барьер на пути ветров.


М о р с к о й и к о н т и н е н т а л ь н ы й б р и з

hello_html_61f147d8.png

Важными эффектами образования преобладающих ветров в прибрежных районах является морской и континентальный бриз.

Море (или другой большой водоем) нагревается медленнее суши из-за большей эффективной теплоемкости воды. Теплый (и потому — легкий) воздух над сушей поднимается вверх, образуя зону низкого давления. Прохладный воздух над морем движется к суше, образуя прохладный морской бриз на побережье.

Ночью, из-за меньшей теплоемкости, суша охлаждается быстрее, чем море, и морской бриз прекращается. Возникает обратный перепад давления, вызывая (в случае отсутствия сильного ветра с моря) континентальный бриз, дующий с суши на море

А: морской бриз (возникает в дневное время),
В:
 континентальный бриз (возникает ночью)

В л и я н и е г о р


Горы имеют очень разнообразное влияние на ветер:

1) вызывают ветрообразование,

2) выступают как барьер для его прохождения.

Над взгорьями воздух прогревается сильнее, чем воздух на такой же высоте над низменностями, что создает зоны низкого давления над горами и приводит к ветрообразованию. Этот эффект часто приводит к образованию горно-долинных ветров — преобладающих ветров в районах с пересеченной местностью.

Пhello_html_68fd0eb9.pngерепад высоты гор существенно влияет на движение ветра. Так, если в горном хребте, который преодолевает ветер, есть перевал, ветер проходит его с увеличением скорости в результате эффекта Бернулли. В результате движения воздух становится турбулентным.

Другим эффектом, связанным с прохождением ветра над горами, являются подветренные волныстоячие волны движения воздуха, возникающие позади высокой горы. Возникают многочисленные вертикальные течения и вихри. Вследствие этого, в районах, где преобладающие ветры преодолевают горы, с наветренной стороны доминирует влажный климат, а с подветренной — засушливый.

Ветры, дующие с гор в низшие районы, называются нисходящими ветрами Скорость нисходящего ветра может превышать 45 м/с.

Ветер, который дует в направлении горы, образует первое колебание (A), которое после прохождения горы повторяется (B). В самых высоких точках образуются лентикулярные (линзообразные) облака.



4.3.Кратковременные процессы ветрообразования


Кhello_html_2aef4f79.jpg формированию ветров приводят также и кратковременные процессы, которые, в отличие от преобладающих ветров, не являются регулярными, а происходят хаотически, часто в течение определенного сезона. Такими процессами является образование циклоновантициклонов и подобных им явлений меньшего масштаба, в частности гроз.

Циклонами и антициклонами называют области низкого или, соответственно, высокого атмосферного давления, обычно такие, которые возникают на пространстве размером свыше нескольких километров.

Тропический циклон Катарина над южной частью Атлантического океана

В н е т р о п и ч е с к и й ц и к л о н

Цhello_html_288a03d4.pngиклоны, которые формируются за пределами тропического пояса, известны как внетропические.

В процессе формирования циклона стационарный атмосферный фронт разрывается на участки теплого и холодного фронтов, движущихся друг к другу с закручиванием циклона. Циклон обычно существует несколько дней. За это время он успевает продвинуться на расстояние от нескольких сотен до нескольких тысяч километров, вызывая резкие смены ветров.

Норвежская модель и модель Шапиро-Кейзера формирования внетропического циклона

Т р о п и ч е с к и е ц и к л о н ы

Схема тропического циклона

Дhello_html_6fb1da5b.pngля образования тропического циклона необходим участок очень теплой водной поверхности, нагрев воздуха над которой приводит к снижению атмосферного давления

Они несколько меньше внетропических. Эти циклоны питаются энергией, получаемой за счет подъема вверх теплого влажного воздуха и могут существовать исключительно над теплыми районами океанов (в отличие от внетропических циклонов с холодным ядром).

Тропические циклоны характеризуются очень сильным ветром и значительным количеством осадков. Они развиваются и набирают силу над поверхностью воды, но быстро теряют её над сушей.

А н т и ц и к л о н ы

В отличие от циклонов, антициклоны обычно больше циклонов и характеризуются невысокой метеорологической активностью и слабыми ветрами. Чаще всего антициклоны формируются в зонах холодного воздуха сзади проходящего циклона. Такие антициклоны обычно задерживают ветры и поэтому имеют название блокирующих антициклонов.


ВЫВОД: этот вывод несколько повторяет вывод предыдущей главы, только в более локальном масштабе. Можно сказать, что на ветер влияет дополнительно много причин – даже наличие гор.

4.4 ИЗМЕРЕНИЕ ВЕТРА

Здесь я хочу перечислить приборы с помощью которых можно измерять скорость и направление ветра.

Направление ветра в метеорологии определяется как направление, откуда дует ветер, тогда как в аэронавигации — куда дует: таким образом значения различаются на 180°.

1) Самым простым прибором для установления направления ветра является флюгер

2) Анемометры, использующие способные вращаться чаши или пропеллеры.

3) Для научных исследований, используют измерения скорости звука или измерения скорости охлаждения нагретой проволоки или мембраны под действием ветра.

4) Другим распространенным типом анемометров является трубка Пито: в нём измеряют разницу динамического давления между двумя концентрическими трубками под действием ветра; широко используют в авиационной технике].

5hello_html_2b39ef8e.jpg) Скорость ветра на метеорологических станциях большинства стран мира обычно измеряют на высоте 10 м и усредняют за 10 минут. Период усреднения имеет важное значение, поскольку, например, скорость постоянного ветра, измеренная за 1 минуту, обычно на 14 % выше, измеренного

6) Для исследования скорости ветров во многих точках используют зонды, скорость которых определяют с помощью ГЛОНАСС или GPS, радионавигации или слежения за зондом с помощью радара или теодолита.

7) Другими методами является использование таких методов как содары, доплеровские лидары и радары, способные измерять доплеровский сдвиг электромагнитного излучения, отраженного или рассеянного аэрозольными частицами или даже молекулами воздуха.

Пропеллерный анемометр

ВЫВОД: как видим приборы разные, всё зависит где и для чего они используются, конечно же от этого зависит и точность измерения.



4.5.СКОРОСТЬ ВЕТРА

М а к с и м а л ь н а я с к о р о с т ь в е т р а


Наибольшая скорость порыва ветра на Земле (на стандартной высоте 10 м) была зарегистрирована автоматической метеорологической станцией на австралийском острове Барроу во время циклона Оливия 10 апреля 1996 года. Она составляла 113 м/с (408 км/ч).

Второе по величине значение скорости порыва ветра составляет 103 м/с (371 км/ч). Оно было зарегистрировано 12 апреля 1934 года в обсерватории на горе Вашингтон в Нью-Гемпшире.

Над морем Содружества дуют самые быстрые постоянные ветры — 320 км/ч.

Скорости могут быть большими во время таких явлений, как смерч, но их точное измерение очень тяжело и надежных данных для них не существует. Для классификации смерчей и торнадо по скорости ветра и разрушительной силе применяют Шкалу Фудзиты. Рекорд для скорости ветра на равнинной местности был зафиксирован 8 марта 1972 года на военно-воздушной базе США в Туле, Гренландия — 333 км/ч.

Самые сильные ветры, дующие с постоянной скоростью, наблюдался на земле Адели, Антарктида. Скорость около 87 м/с.


ВЫВОД: как видим на Земле может дуть достаточно сильный ветер (к нашему счастью – это кратковременное действие).


К л а с с и ф и к а ц и я п о с и л е в е т р о в


Из-за того, что влияние ветра на человека зависит от его скорости, эта характеристика была в основе первых классификаций ветра. Наиболее распространенной из таких классификаций является Шкала силы ветра Бофорта, что предоставляет собой эмпирическое описание силы ветра в зависимости от наблюдаемых условий моря. Сначала шкала была 13-уровневой, но начиная с 1940-х годов она была расширена до 18 уровней.

Так, по шкале Бофорта, шторм соответствует скорости ветра (усредненной за 10 минут и округленной до целого числа узлов) от 41 до 63 узлов (20,8-32,7 м/с), при этом этот диапазон делится на три подкатегории с помощью прилагательных «сильный» и «жестокий».

Терминология тропических циклонов не имеет универсальной общепринятой шкалы и варьирует в зависимости от региона. Общей чертой является, однако, использование максимального постоянного ветра, то есть усредненной скорости ветра за определенный промежуток времени, для причисления ветра к определенной категории. Ниже приведен краткий отчет таких классификаций, используемых различными региональными специализированными метеорологическими центрами и другими центрами предупреждения о тропических циклонах:


Таблица 1. Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)


Баллы

Словесное определение силы ветра

Скорость ветра, м/с

Действие ветра

на суше

на море

0

Штиль

0-0,2

Штиль. Дым поднимается вертикально

Зеркально гладкое море

1

Тихий

0,3-1,5

Направление ветра заметно, но относу дыма, но не по флюгеру

Рябь, пены на гребнях нет

2

Легкий

1,6-3,3

Движение ветра ощущается на лице, шелестят листья, приводится в движение флюгер

Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными

3

Слабый

3.4-5,4

Листья и тонкие ветви деревьев все время колышутся, ветер развевает верхние флаги

Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки

4

Умеренный

5,5-7,9

Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев

Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах

5

Свежий

8,0-10,7

Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями

Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги)

6

Сильный

10.8-13,8

Качаются толстые ветви деревьев, гудят телеграфные провода

Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные плошали (вероятны брызги)

7

Крепкий

13,9-17,1

Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно

Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру

8

Очень крепкий

17,2-20,7

Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно

Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра

9

Шторм

20.8-24,4

Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу

Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость


10

Сильный шторм

24.5-28,4

Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко

Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая

11

Жестокий шторм

28,5-32,6

Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко

Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая

12

Ураган

32,7 и более


Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость





Р а з р у ш и т е л ь н о е д е й с т в и е


Сильные ветры способны вызвать значительные разрушения, объём которых зависит от скорости ветра. Отдельные порывы ветра могут повредить плохо сконструированные подвесные мосты, а в случае совпадения частоты порывов с собственной частотой колебаний моста, мост может быть легко разрушен, как это случилось с мостом Такома-Нарроуз в 1940 году.

Уhello_html_1b162a8.jpgже ветры скоростью 12 м/с могут привести к повреждению линий электропередач из-за падения на них сломанных ветвей деревьев. Хотя ни одно дерево не может быть настолько крепким, чтобы гарантированно выдержать ветер ураганной силы, деревья с неглубоким корнями вырываются из земли намного легче, а ломкие деревья, такие как эвкалипт или гибискус, легче ломаются.

Ветры ураганной силы, то есть скоростью свыше 35 м/с, наносят значительные повреждения легким и иногда даже капитальным зданиям, разбивают окна и сдирают краску с машин.

Ветры скоростью свыше 70 м/с способны разрушать уже практически любые здания, а зданий, способных выдержать ветер скоростью свыше 90 м/с, почти не существует. Так, некоторые шкалы скорости ветра, в частности шкала Саффира - Симпсона, предназначены для оценки возможных убытков от ураганов

Разрушения после урагана Эндрю, Флорида, 1992 год.

hello_html_m17c399d4.jpg











Таблица 2: Ветровая нагрузка (в первом приближении). Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Расчет для плотности воздуха 1,2 кг/м3

 
  

Скорость ветра в м/с

1 м/с

5 м/с

10 м/с

15 м/с

20 м/с

25 м/с

30 м/с

40 м/с

50 м/с

 Давление, Па = Н/м

0,60

15

60

135

240

375

540

960

1500

(Объект 1м х 1м)

Сила на 1 м2, Н

0,60

15,00

60,00

135,00

240,00

375,00

540,00

960,00

1500,00

(Объект 2м х 2м)

Сила на 4 м2, Н

2,40

60,00

240,00

540,00

960,00

1500,00

2160,00

3840,00

6000,00

 (Объект 1м х 1м)

Сила на 1 м2, кгс

0,06

1,53

6,12

13,78

24,49

38,27

55,10

97,96

153,06

 (Объект 2м х 2м)

Сила на 4 м2, кгс

0,24

6,12

24,49

55,10

97,96

153,06

220,41

391,84

612,24

3 - Слабый  -  5 м/с (~20 км/час) - листья и тонкие ветки деревьев непрерывно колышутся 
5 - Свежий - 10 м/с (~35 км/час) - вытягивает большие флаги, свистит в ушах 
7 - Крепкий - 15 м/с (~55 км/час) - гудят телеграфные провода, трудно идти против ветра 
9 - Шторм  -  25 м/с ( 90 км/час) - ветер валит деревья, разрушает строения




5.ВЕТЕР НА ВЕНЕРЕ


Скорость ветра на Венере достигла небывалого максимума



Пhello_html_m34104a20.jpgланета Венера преподнесла астрономам сюрприз: оказывается, скорость вращения ее атмосферы постоянно растет.

Российские астрономы из Института космических исследований в Москве, проводившие исследования наряду с японскими коллегами, обнаружили, что атмосфера Венеры по неизвестным причинам "набирает обороты". Астрономы обнаружили пик скорости ветра каждые 238 дней.

В атмосфере Венеры остается множество тайн. Например, непонятно, что вызывает ураганы, движущиеся в 50 раз быстрее скорости вращения самой планеты.

Как показал анализ данных космического аппарата "Венера-Экспресс", в период с 2006 по 2012 год средняя скорость ветров на планете возросла на 33 процента - примерно, сообщает Space.com. По словам ученых, это очень высокий рост, учитывая и без того бешеную скорость венерианского ветра.

Венера давно уже привлекает внимание ученых как планета с аномально быстро вращающейся атмосферой. По словам астрономов, практически вся атмосфера Венеры вовлечена в один сплошной гигантский ураган. Облачный покров планеты вращается с востока на запад с периодом 4 земных суток и мощные ураганы огибают планету всего за четыре дня. При этом один оборот вокруг своей оси Венера совершает за 243 земных дня.

В холодных полярных воротниках находятся нерегулярные структуры, известные как полярные вихри. Они представляют из себя гигантские ураганы, аналогичные земным штормам, но в четыре раза больше. Каждый вихрь имеет два «глаза» — центра вращения, которые связаны отчетливой S-образной структурой облаков. Такие структуры с двойным глазом также называют полярными диполями. Вихри вращаются с периодом около 3 дней в направлении общего супервращения атмосферы. Вблизи их внешних границ линейная скорость ветра достигает 35—50 м/с и уменьшается до нуля в центрах. Температура в верхних облаках полярных вихрей гораздо выше, чем в близлежащих полярных воротниках, и достигает 250 К (−23 °С). Этот тип циркуляции напоминает зимние полярные антициклоны на Земле, особенно над Антарктидой. Наблюдения показывают, что антициклонная циркуляция, наблюдаемая вблизи полюсов, может проникнуть на высоту 50 км, то есть до основания облаков. Полярная верхняя тропосфера и мезосфера являются чрезвычайно динамичными — большие яркие облака могут появляться и исчезать в течение нескольких часов. Один такой случай наблюдался зондом «Венера-экспресс» в период между 9 и 13 января 2007 года, когда южная полярная область стала более яркой на 30 %. Это событие, вероятно, было вызвано выбросом сернистого газа в мезосферу, который затем сконденсировался, образуя яркую дымку

Первый вихрь на Венере был обнаружен на северном полюсе аппаратом «Пионер-Венера-1» в 1978 году. Открытие второго по величине вихря с двойным глазом на южном полюсе Венеры было сделано летом 2006 года зондом «Венера-экспресс».


ВЫВОД: Венера – загадочная планета, на которой могут дуть ураганы, движущиеся в 50 раз быстрее скорости вращения самой планеты. Она давно уже привлекает внимание ученых как планета с аномально быстро вращающейся атмосферой.



6. ЮПИТЕР

Аhello_html_ma4a458f.pngтмосфера Юпитера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Ее протяженность 6 тысяч километров. Оранжевый цвет атмосфере придают соединения фосфора или серы. Для людей она губительна, так как содержит ядовитый аммиак и ацетилен.

Огромная атмосфера Юпитера создает и огромное давление. Оно увеличивается при приближении к центру планеты.

Вhello_html_m3cf47a9a.jpg таких экстремальных условиях газы в атмосфере находятся в необычных состояниях. Ученые имеют основания считать, что находящийся достаточно глубоко водород под давлением атмосферы, возможно, сформировал слой в жидком металлическом состоянии. Это - и не океан, и не атмосфера

Самое знаменитое образование на Юпитере, которое наблюдают уже 300 лет (оно было открыто в 1664 году Робертом Гуком), – Большое Красное Пятно. По-видимому, это долгоживущий атмосферный вихрь размером 15 - 25 тыс. км в атмосфере Юпитера.

В атмосфере Юпитера обнаружено также белое пятно размером более 10 тысяч км.

Ветры на Юпитере достигают скорости 500 км в час. Изучение атмосферы позволило сказать, что ветры эти также существуют в более низких ее слоях, вплоть до тысячи километров от внешних облаков. Из этого сделан вывод, что они управляются не энергией излучения Солнца, а внутренним теплом планеты, в то время как на Земле все происходит наоборот.

Недавно образовавшееся на Юпитере Малое Красное Пятно набирает силу, согласно новым наблюдениям с помощью космического телескопа Хаббла. Последние измерения показывают, что скорость ветра этого пятна составляет 640 км/ч (400 миль/час).

Хотя Малое Красное Пятно может показаться небольшим по сравнению с крупным масштабом Юпитера, тем не менее, это пятно по размеру фактически равно размеру Земли, а ширина Большого Красного Пятна почти в три раза превышает диаметр Земли. Оба этих пятна представляют собой гигантские ураганы в южном полушарии Юпитера, источником энергии для которых служит теплый воздух, поднимающийся в их центрах.

Ученые сегодня не знают, почему Малое Красное Пятно становится сильнее.

Исследования, проведенные в ИК-диапазоне, и визуальные наблюдения движений в самом вихре указывают на то, что он - область высокого давления, т. е. антициклон. Облака Пятна расположены значительно выше и более холодны, чем облака вокруг. Схожие структуры обнаружены на Сатурне и Нептуне. До сих пор неизвестно, как они могут существовать так долго.


ВЫВОД: Огромная атмосфера Юпитера создает и огромное давление, а значит и огромные скорости ветров. Особенно сильно Малое Красное Пятно, но к сожалению, ученые сегодня не знают, почему Малое Красное Пятно становится сильнее.







7.САТУРН


Мощнейший ураган за всю историю за Солнечной системой разбушевался на Сатурне. Впечатляющие снимки этого космического явления удалось сделать космическому аппарату Кассини-Гюйгенс. Этот ураган, диаметром около 300 км, охватывающего северный полюс Сатурна, равен по площади половине Австралии.

Ученые говорят, что он начался еще несколько лет назад. Основное отличие урагана на Сатурне от земных — огромные размеры и очень высокая скорость вращения. Диаметр — около 2 000 км. На Сатурне скорость ветра в «глазе» превышала 500 км/час.

Но есть и сходство с земными стихиями: например, у этого урагана на Сатурне тоже есть центр вихря, в котором безоблачно и тихо, 29 апреля 2013. (Фото NASA | JPL-Caltech | SSI):



С а т у р н: и н т е р е с н ы е ф а к т ы

Сатурн наименее плотная планета в солнечной системе.
Сатурн имеет плотность 0,68г/куб.см. Для сравнения
 вода -1г/куб.см., Земля -5,52г/куб.см. Таким образом Сатурн не утонул бы в бассейне с водой.

Скорость ветра на Сатурне может достигать 1800км/ч.


Б у р я н а  С а т у р н е: У р а г а н д и а м е т р о м 2 0 0 0  к м

hello_html_m1e278ef3.jpg

На них виден глаз урагана диаметром около 2000 км, который в 20 раз больше глаза среднего земного урагана. Тонкие и яркие облака на внешней границе урагана, движутся со скоростью 150 м/с. Ураган вращается внутри огромной загадочной области, известной как Гигантский гексагон Сатурна.

Изучение этого урагана будет полезным и для исследований земных ураганов, питающихся теплой океанской водой. Хотя вблизи облаков, движущихся высоко в атмосфере Сатурна, нет никаких водоемов, изучение движения водяного пара в сатурнианском вихре поможет ученым понять, как образуются и поддерживают свое существование земные ураганы.

 Наподобие земных ураганов, северный полярный вихрь Сатурна имеет центральный глаз, в котором нет или почти нет облаков. Группа высоких облаков формирует стену глаза, другие высокие облака вращаются вокруг глаза против часовой стрелки, как и облака в ураганах северной полусферы земной атмосферы.

Основное отличие сатурнианского урагана от земных двойников — гигантские размеры и поразительно высокая скорость вращения. Кроме того, в отличие от земных ураганов, склонных к перемещению, сатурнианский ураган «заперт» вблизи северного полюса.

По мнению ученых, этот ураган не прекращается годами.


ВЫВОД: Ветры на этой планете имеют небывалую скорость. Основное отличие сатурнианского урагана от земных двойников — гигантские размеры и поразительно высокая скорость вращения.




8.НЕПТУН


Аhello_html_7dd9191d.jpgтмосфера Нептуна похожа на газовые оболочки других крупных планет в Солнечной системе. Она, в основном, состоит из водорода и гелия, с примесью метана, воды, аммиака и других соединений.

Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2 200 км/час (550 м/с). Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. 

Нhello_html_m3b5a5b55.jpgекоторые бури могут иметь огромный размер и существовать в течение длительного периода времени. На планете есть Большое Темное Пятно, похожее на Большое Красное Пятно на Юпитере.

Столь динамичная система штормов, по-видимому, вызывается внутренним источником энергии, природа которого все еще неясна.

В 1989 году аппаратом НАСА «Вояджер-2» было открыто Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13 000 × 6600 км. Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты.

Скутер — это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название — следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна.

Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм, наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают, рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое.

Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм.


ВЫВОД: Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору.





Заключение

Вот и закончилось моё исследование. Я получила ответы на все мои вопросы, которые возникли в начале этой работы. Я узнала много нового о ветре, его силе, причине, распространении, скорости и даже разрушительном воздействии, о методах измерения скорости ветра. Теперь я знаю, что такое «магнитная буря» - это солнечный ветер.

Оказывается, ветры дуют не только на Земле. Планеты Солнечной системы тоже подвержены ветровым явлениям. Но самое главное, планетарный ветер намного сильнее земного. Хотя этому есть свои причины.

Если читателю удалось изучить мою работу до последней строчки, то и он теперь знает многое о ветрах. Мне было интересно проводить своё исследование. Я, надеюсь, что читателю также было интересно изучать мою работу.




Использованная литература

1.Широко использовались материалы Интернет

2.Википедия

3.Энциклопедия по географии

21


Автор
Дата добавления 03.11.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров272
Номер материала ДВ-118237
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Комментарии:

1 год назад

Работа рассказывает о причинах ветров, их распространении и скорости, рассматривает сходство в возникновении ветров на Земле и других планетах, раскрывает смысл ветров в космическом пространстве. Работа достаточно актуальна, т. к. ветер, влияя на передвижение воздушных масс, формирует погодные условия. Эти данные используются в с/х и прогнозировании ЧС. В работе много выводов, рисунков и схем. Приведена сравнительная таблица силы ветра по шкале Бофорта и таблица ветровой нагрузки

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх