Польза ветра для человека и природы
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.
Наш природный волшебник без рук, без ног ворота отворяет, силен, могуч, гоняет стаи туч. И это только «цветочки»! Потоку воздуха, который постоянно движется параллельно земной поверхности, под силу всё и даже больше. Очень важно, что он представляет собой неиссякаемый источник энергии. Как человек использует ветер? Все уже наверняка догадались, что речь идет именно о нем.
Приносит то прохладу, то тепло
Человек ценит силу ветра с незапамятных времен. Еще до наступления нашей эры природный помощник «гнал» по рекам и морям лодки, качал воду для орошения полей, перемалывал зерна. В итоге совершались географические открытия, колосились угодья, наполнялись мукой закрома.
Однажды человек разумный придумал, как превратить ветер в электрическую энергию, кардинально изменив условия своего существования. Ниже мы подробно поговорим о том, как человек использует ветер, но для начала отдадим должные почести самому «летучему голландцу».
Не будь движения воздуха, жаркие страны превратились бы в адскую сковороду, холодные – заледенели окончательно и бесповоротно. Но наш славный помощник «разбавляет» крайности, принося прохладу и тепло туда, где о них мечтают, как о манне небесной. Ветер, как непослушных барашков, гоняет по небу вечные облака. Так по земному шару распределяются осадки – дождь, снег.
Двусторонняя связь
Как возникает ветер? Земной шар окружает атмосфера – мощный живительный газовый слой (воздух), который имеет вес и давит на поверхность планеты и на все предметы на ней. Это давление распределяется неравномерно, в зависимости от степени прогрева земли солнечными лучами.
«Батарея» литосферы чем-то напоминает квартирную (поймет почти каждый: вверху горячая, внизу холодная, в середине – «так себе»). В глобальном варианте все гораздо сложнее: важен угол наклона потоков тепла от светила (падают ли они прямо или касаются земной поверхности вскользь), а также характер подстилающей поверхности (суша, море, лес, поле, равнина, горы).
Под влиянием двусторонней взаимосвязи «давление-нагрев» воздух обретает знакомые людям черты непостоянства: теплый движется вверх, холодный – вниз. Одновременно «летучий чертенок» шарахается вправо и влево (из области повышенного давления в область пониженного, чем больше разница, тем сильнее ветер). Обсудим, как человек использует ветер, движение воздуха.
Скачок в развитии цивилизации
Говоря научным языком, на Земле непрерывно идут процессы вертикального и горизонтального перемещения воздушных масс. Муссоны, пассаты, бризы (виды ветров) таят много возможностей. Человек понял: грех ими не воспользоваться. И приступил к обузданию непокорного подарка природы – изобрел парус.
Вот пример того, как человек использует ветер, точнее использовал. Древние египтяне вели активную торговлю с соседними государствами. Нил бороздили парусные суда, загруженные товарами и трофеями, к числу которых относились рабы. Можно представить тоскливые взгляды невольников, устремленные в небо. Наполненные ветром огромные плотные куски светлой ткани на мачте казались им черными.
Пользовались парусом жители восточного побережья Средиземного моря финикийцы. «С ветерком» добравшись до места впадения Нила в межматериковую водную жемчужину, они открыли для себя «египетский рынок сбыта» товаров, нашли, что купить у партнеров. Позже могучий «гоняльщик туч» помог представителям Финикии обогнуть Африку. Так постепенно расширялись горизонты развития цивилизации.
Все перемелется
Моря и океаны – главные просторы обитания ветра: «гуляке» есть где разогнаться, куда свернуть. На суше ему тесновато. Но человека разумного этим не напугать: за тысячелетия до наступления новой эры существовали ветряные колеса (главная деталь мельницы). На земном шаре найдутся аэродинамические механизмы для измельчения зерна возрастом в 3000 лет (Александрия).
О том, как люди используют силу ветра, рассказывает богатая мукомольная история человечества. За две сотни лет до н. э. в Персии работали ветряные мельницы с вертикальной осью вращения (в Китае они появились еще раньше). Мы привыкли к изображениям мельницы с крыльями в виде огромного осевого вентилятора. Движение вертикальных лопастей напоминало кружение юлы.
Их делали из камыша, который закрепляли на раме. Мельницу обносили стеной: атмосферный «бродяга» ударялся об нее и «отскакивал» в нужном направлении. При помощи ветряных колес вавилоняне осушали болота (откачивали воду). История хранит сведения о существовании маслобоен, лесопилен, бумагоделен, работающих при помощи ветра. При изучении фактов, как человек использует ветер (движение воздуха), мельница оказывается далеко не «одинокой».
На большом воздушном шаре
Мы уже упоминали, что нагретый воздух устремляется вверх. Осознав это, люди решили использовать это свойство в своих целях: из плотной ткани сшили огромный воздушный шар с отверстием внизу, через которое наполнили его горячим воздухом.
Экспериментаторы братья Монгольфье проделали это в 1783 году. В привязанную к шару корзину посадили домашнюю живность. Первые «шаронавты» – уточка, петушок-золотой гребешок и барашек, некоторое время парили в небесной синеве, после чего благополучно приземлились. Вскоре на шаре стали поднимать в воздух человека. Говоря о том, как человек использует ветер (движение воздуха), воздушный шар обойти вниманием невозможно.
В помощь наблюдателям
Необычные летательные аппараты послужили людям во многих отраслях деятельности. Благодаря им они смогли осматривать окружающие территории с высоты птичьего полета (в военных целях это особенно важно), составлять планы местности. Появились первые воздушные путешественники.
В августе 1887 года русский ученый-химик Дмитрий Менделеев, занимавшийся изучением свойств газов и жидкостей, а также верхних слоев атмосферы, на аэростате, наполненном водородом, поднялся вверх, чтобы наблюдать за солнечным затмением. Дело было в 18 верстах от Клина. Полет шара вызвал огромный интерес у современников.
Летал 53-летний светила науки один. Шар не смог подняться на нужную высоту, но почти на 4 километра (3,8) взмывал. Облака заслоняли солнце, однако Менделеев умудрился частично изучить солнечную корону.
Можно ли управлять ветром?
Воздушный шар управлению человеком не подчиняется, зато полностью послушен ветру. Ученые согласиться с таким положением дел не могли. Они изобрели рычаги управления (руль и гребной винт). Так появились аэростаты. Только воздух свои позиции сдает неохотно. Вот и Менделеева через 100 километров атмосферный «шалун» приземлил там, где Дмитрий Иванович «сесть» и не гадал: в имении писателя Салтыкова–Щедрина, между Калязином и Переславлем-Залесским.
В ходе изучения вопроса, как человек использует ветер (движение воздуха), вентилятор упоминается в таком контексте: будет ли двигаться лодка, если парус наполнить мощным искусственным воздушным потоком? Одни высказывают такое предположение: если вентилятор установлен внизу (т. е. наполняет парус снизу), импульс потока воздуха направляется под углом к горизонту и, отражаясь от паруса, тоже горизонтален, то поплывет. Другие говорят: для однозначного ответа на вопрос нужен эксперимент в идеальных условиях.
Природному «братцу» идеальные условия ни к чему. Он живет себе на просторе, служит людям, время от времени проявляя свой непокорный нрав. Полемизируя на тему «Как человек использует ветер?», люди все чаще говорят о том, что этот дар природы используется недостаточно широко, спектр применения будет расширяться.
Анонимный вопрос · 31 октября 2018
1,1 K
Интересуюсь многим. Семья. Кулинария. Здоровое питание. Культура тела. Культура…
На Земле ветер – это поток воздуха, быстро движущийся параллельно земной поверхности. На других планетах – это поток свойственных им атмосферных газов. Помимо Земли сильные ветры наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Кроме того, существует солнечный ветер, который несет поток разреженных газов от Солнца.
На Земле ветер всегда рассматривался как один из самых мощных… Читать далее
Не кочегары мы, не плотники.
Ветер перегоняет тучи, очищает воздух, формирует рельеф, оказывает влияние на климат, разносит семена растений и пр.
В искусстве ветер символизирует силу духа, волю, перемены.
Если бы на всей Земле мгновенно пропал ветер, какие бы возникли последствия для природы и человечества?
Комплектовщик, стараюсь включить мозг
Теоретически отсутствие ветра обернётся катастрофой, ведь ветер перемещает большие объёмы влаги в воздухе из одних районов (с низким давлением) в другие (с высоким)… Благодаря этому происходит более менее равномерное дождевое орошение земли – есть урожай – реки не пересыхают – зверье питается растительностью – есть жизнь сбалансированная в гармонии круговорота веществ в природе, в том числе кислорода и водорода…
Да и потом, ветер представляет собой природное явление, в результате которого движение воздуха начинается из-за постепенного нагревания атмосферы и изменения давления над земной корой. Т.е. ветер появился бы в результате вращения и давления Солнца на поверхность. Если ветер в таком случае не появляется, то намагничивание поверхности просто вдавило бы поверхность внутрь Земли и она лопнула.
Почему в Челябинске сильные ветра?
Всем, привет! Тема семьи и отношений очень близка мне, но, став мамой, нужно…
Во многих регионах России появились сильные ветра, в том числе и в нашей тамбовской области, всё это ознаменовано изменением климата и циклонами.
какие бывают интересные названия ветров?
Современная леди. Увлекаюсь искусством, фотографией. Имею широкий кругозор и…
Названий у ветров очень и очень много, вот например в Египте – Зобаа, Хабабаи, в Мексике – Чубаско, в Японии – Когараши, в Греции и Италии – Зефир, в России же это Полуночник, Чистяк. У каждого названия есть своя определенная расшифровка, так вот Когараши – это ветер со снегом, а Чистяк – буран при ясном небе и сильном морозе.
Прочитать ещё 3 ответа
Почему растения поворачиваются к солнцу?
Обучаем ландшафтному дизайну через интернет. Проводим семинары и курсы, пишем статьи и… · shkolasada.ru
Эта способность растений называется Гелеотропизм.
Гелиотропные цветы отслеживают движение Солнца по небу в течение дня, с востока — на запад. Ночью цветы могут ориентироваться достаточно бессистемно, но с рассветом они поворачиваются на восток, к восходящему светилу. Движение осуществляется при помощи специальных моторных клеток, находящихся в гибком основании цветка. Эти клетки работают как ионные насосы: доставляюти ионы калия в близлежащие ткани, что изменяет их тургор. Сегмент изгибается из-за удлинения моторных клеток, расположенных на теневой стороне (вследствие роста гидростатического внутреннего давления). Гелиотропизм является ответом растения на синий свет.
Самым известным гелиотропом считается подсолнух. Однако, зрелые цветки подсолнечника обычно направлены на восток и не двигаются.Зато бутоны подсолнечника (до зацветания) обладают этим свойством.
Прочитать ещё 2 ответа
Почему ветер способен охлаждать объекты, когда, вроде как, возникает трение и всё вокруг должно быть горячее?
Компьютеры, путешествия, музыка, кино, литература, головоломки, домашние…
Охлаждение может произойти по двум причинам:
- Если объект горячее окружающей среды, то ветер усиливает конвекцию (отводит теплый воздух, подводя более холодный)
- Если объект влажный, то испарение влаги потребляет очень много энергии, которая тоже отводится от объекта. Ветер, при этом, лишь ускоряет испарение
А трение от ветра передает столь малую энергию, что её роль в температурном балансе пренебрежима.
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.