Польза от ветра для людей

Одной из острых глобальных проблем в современном мире является загрязнение окружающей среды. Поэтому перед человечеством стоит задача расширения области применения экологически чистых источников энергии. Одним из них является ветер. Как человек использует ветер, рассматривается в статье.

Самый “старый” источник энергии

Ветер – это поступательное движение воздушных масс в горизонтальном направлении. Причиной появления ветра на нашей планете является неравномерный нагрев воздуха в различных ее частях. Так, экваториальные воздушные массы нагреваются сильнее, чем воздух в тропиках, в умеренном и полярном климатических поясах. Поскольку ветер связан с перемещением газовой субстанции, то он представляет собой механическую энергию.

Как человек использует ветер? Следует сказать, что эта энергия применяется с незапамятных времен. Можно привести пример ветряных мельниц, которые мололи зерно или выкачивали большие объемы воды. Согласно данным исторических архивов, первые ветряные мельницы конструировались еще в Персии в VII веке нашей эры. Интересно отметить, что лопасти этих изобретений, в отличие от современных аналогов, располагались горизонтально. Из Персии мельница попала на Ближний Восток и в Китай. В XII веке начали строить первые ветряные мельницы во Франции и Англии. Как уже было сказано, применялись они в основном для перемалывания зерна либо перекачивания воды. Так, известно, что голландцы их использовали для откачивания воды из отвоеванных у океана территорий суши.

Использование энергии ветра также связано с морскими путешествиями прошлых веков, которые были бы невозможны без нее, поскольку до XIX века многие корабли являлись парусными. Здесь стоит привести пример ветров пассатов, которые дуют в западном направлении. Они использовались европейскими державами для путешествия в Южную и Северную Америки через Атлантический океан.

Преимущества и недостатки ветровой энергии

Раскрывая вопрос, как человек использует ветер, следует сказать, что этот энергетический источник обладает рядом преимуществ, которые приводятся ниже:

• Неиссякаемость. Сколько будет светить Солнце над нашей Землей, столько будет на ней ветер. По некоторым оценкам энергия последнего составляет 2% от всего солнечного тепла, которое достигает поверхности земли.
• Экологичность. Использование ветра не подразумевает выброс отравляющих веществ и парниковых газов в атмосферу, как это происходит в случае таких энергетических источников, как нефть или уголь.
• Простота использования. В настоящее время достаточно установить так называемый аэрогенератор, который представляет собой устройство для преобразования механической энергии в электрическую, и ветер можно использовать для различных хозяйственных нужд как крупных предприятий, так и частных домов.

Среди недостатков этого вида энергии можно назвать его непостоянство (ветер может стихать или усиливаться). Кроме того, аэрогенераторы не везде можно установить ввиду климатических особенностей местности.

Как люди используют силу ветра в настоящее время?

Главным образом, современное использования этого экологически чистого источника энергии заключается в создании парков аэрогенераторов, которые выполняют роль электростанций. Коэффициент использования энергии ветра в настоящее время невелик, так, всего 3% мирового потребления электроэнергии вырабатывается аэрогенераторами. Тем не менее, к 2040 году, по оценкам экспертов, эта цифра возрастет до 9% в мире и до 20% в Европе.

Мировым лидером в развитии и распространении систем получения экологически чистой возобновляемой энергии является испанская фирма “Acciona”, которая в 2014 году из ветра выработала 17,5 ГВт*ч электроэнергии, что достаточно для удовлетворения энергетических нужд 5 млн. человек.

В каких странах вырабатывается больше всего ветровой энергии?

Завершая вопрос, как человек использует ветер, следует привести список стран, где она играет важную роль для экономики:

• Китай (138 ГВт);
• США (71 ГВт);
• Германия (44 ГВт);
• Индия (25 ГВт);
• Испания (23 ГВт).

Если же говорить о том, как люди используют силу ветра, относительно их потребностей, то здесь на первые позиции выходят страны Европы. Например, в испанской провинции Наварра 20% потребляемой электроэнергии получают из ветра, в Шлезвиг-Гольштейне (Германия) – 15%. В то же время 10% энергопотребностей всей Дании покрывают парки аэрогенераторов. Правительство Дании планирует увеличить этот процент до 50% к 2030 году.

ПОЛЬЗА И ВРЕД ВЕТРА

Какую роль играет ветер в жизни деревьев? Приносит пользу или причиняет вред? На эти вопросы не так легко ответить. Роль ветра в жизни деревьев многообразна и в разных случаях проявляется по-разному.

Начнем хотя бы с опыления. Как известно, многие наши лиственные деревья опыляются с помощью ветра. Именно потоки воздуха переносят мельчайшие пылинки от мужских цветков к женским. Это дает возможность созреть семенам, способствует размножению. Среди деревьев, которые опыляются ветром, можно назвать березу, осину, ольху, дуб. Пыльца этих деревьев очень легкая, сухая, далеко разносится по воздуху. Ее обычно образуется много. Особенно обильна пыльца у березы. В то время, когда пылит это дерево, тонкий желтый порошок хорошо заметен на листьях трав, на крышах домов, на земле.

Хвойные деревья (сосна, ель и др.) тоже опыляются ветром. Но у них пыльца образуется не в цветках, а в мужских колосках. В остальном же есть много сходства с лиственными деревьями. Пыльца тоже очень обильна, такая же легкая и сухая, отдельные пылинки чрезвычайно малы. Правда, пылинки сосны и ели отличаются по внешнему виду от пылинок лиственных деревьев: по бокам каждой из них имеются два вздутия, заполненные воздухом. Но эти подробности видны только тогда, когда мы рассматриваем пылинки под микроскопом. Если же смотреть невооруженным глазом, никаких отличий не увидим. Пыльца нам кажется тонким желтым порошком, а отдельные пылинки совершенно неразличимы.

Итак, ветер играет важную роль в опылении деревьев – как лиственных, так и хвойных. Роль его в данном случае безусловно положительная.

То же самое можно сказать и в отношении распространения семян и плодов. Именно ветер разносит их, причем нередко на довольно большое расстояние от материнского дерева. И это тоже хорошо. Особенно далеко улетают семена-пушинки осины, тополя, ив. Несколько ближе – мельчайшие плоды-чешуйки березы. Крылатые семена хвойных деревьев тоже подхватывает ветер, но они далеко не распространяются. Порывы ветра уносят от материнского дерева крылатые плоды клена, ясеня, вяза, ильма. Словом, многие наши древесные породы пользуются услугами ветра при рассеивании своих плодов и семян. Ветер помогает деревьям расселяться, захватывать новые территории.

Теперь о том, как ветер вредит деревьям. Здесь тоже есть о чем рассказать. Особенно велик вред, который причиняет ураган. Это – настоящее бедствие для леса. Одни деревья ураган валит, другие ломает. Наверное, многие видели крупные ели, поваленные сильным ветром. Ствол лежит на земле в несколько наклонном положении, а корни вместе с прилипшей землей напоминают гигантскую плоскую шляпку гриба. Нередко можно видеть такие же поваленные березы. Ветровалу особенно подвержены те деревья, толстые корни которых распространяются во все стороны близ поверхности почвы и не проникают в глубину. Это бывает обычно тогда, когда почва переувлажнена.

Сосну, осину ураган чаще всего ломает. Страдает от поломки даже дуб с его крепкой древесиной. Когда пройдет особенно сильный ураган, оказываются сломанными старые толстые дубы. Правда, такое явление можно наблюдать только на небольшой площади, на узкой полосе, вдоль которой прошла буря. Ветровал и бурелом – самые обычные явления в жизни леса. Особенно страдают от них ельники.

Неблагоприятное влияние ветра проявляется и в другом. Раскачивая дерево из стороны в сторону, ветер препятствует нормальному прохождению по стволу растворов питательных веществ. Когда дерево наклоняется в одну и другую стороны, становятся более узкими те микроскопические канальцы, по которым проходят растворы. Пропускная способность их резко уменьшается. Вследствие этого дерево растет медленнее, хуже.

Влияние ветра на деревья этим не ограничивается. Сильный ветер, который постоянно дует в одном направлении, изменяет внешний облик дерева. Крона его становится похожей на флаг, так как все ветви растут только в одну сторону. С противоположной стороны ветвей нет. Так получается потому, что почки на наветренной стороне погибают от иссушения и не могут распуститься. Деревья с флагообразной кроной можно видеть на вершинах гребней гор. Именно здесь ветер дует почти все время в одном направлении.

Ве́тер — поток воздуха, который быстро движется параллельно земной поверхности [1]. На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении; на других планетах он является потоком свойственных этим планетам атмосферных газов. Сильнейшие ветры Солнечной системы наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Солнечный ветер является потоком разрежённых газов от звезды, а планетарный ветер является потоком газов, отвечающих за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Ветры, как правило, классифицируют по масштабам, скорости, 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) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. 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.

Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. Благодаря парусным суднам, которые плыли за счет ветра, впервые появилась возможность преодолевать большие расстояния по морям и океанам. Воздушные шары, которые тоже двигались с помощью ветра, впервые позволили отправляться в воздушные путешествия, а современные летательные аппараты используют ветер для увеличения подъемной силы и экономии топлива. Однако, ветры могут быть и небезопасными, так градиентные колебания ветра могут вызвать потерю контроля над самолетом, быстрые ветры, а также вызванные ими большие волны, на больших водоемах часто приводят к разрушению штучных построек, а в некоторых случаях ветры способны увеличивать масштабы пожара.

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

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.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное [2] направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него.