نیروی باد در نقاطی در مقیاس بوفور

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

مقیاس بوفورت یک معیار تجربی از قدرت باد است که اساساً بر اساس مشاهدات شرایط دریا و امواج سطحی است. اکنون استانداردی برای ارزیابی سرعت باد و تأثیر آن بر اجسام خشکی و دریایی در سراسر جهان است. بیایید این موضوع را با جزئیات بیشتری در مقاله بررسی کنیم.

بیوگرافی مختصر فرانسیس بوفور

مخترع مقیاس نیروی باد، فرانسیس بوفور، در سال 1774 به دنیا آمد. از همان دوران کودکی به دریا و کشتی علاقه نشان داد. او با نام نویسی در نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا، تمام تلاش خود را برای ایجاد شغلی به عنوان یک ملوان معطوف کرد. در نتیجه بوفور توانست به درجه دریاسالاری نیروی دریایی سلطنتی دست یابد.

در دوران خدمت نه تنها به انجام وظایف دریایی نظامی پرداخت، بلکه زمان زیادی را به تهیه نقشه های جغرافیایی و انجام رصد در نقاط مختلف جهان اختصاص داد. بوفور حتی در دوران پیری خدمت می کرد. او در سال 1857 در 83 سالگی درگذشت.

اولین مقیاس برای تخمین سرعت باد

مقیاسبوفورت در سال 1805 پیشنهاد شد. تا این مرحله، هیچ استاندارد خاصی برای قضاوت در مورد ضعیف یا قوی بودن باد وجود نداشت. بسیاری از ملوانان خود را بر اساس ایده های ذهنی خود بنا کردند.

در ابتدا، نیروی باد در مقیاس بوفور به عنوان درجه‌بندی از 0 تا 12 ارائه شد. در عین حال، هر نقطه در مورد سرعت حرکت توده‌های هوا صحبت نمی‌کند، بلکه در مورد نحوه رفتار انسان صحبت می‌کند. از نظر کنترل کشتی برای مثال، چه زمانی می‌توان بادبان‌ها را نصب کرد و چه زمانی باید برای جلوگیری از شکستن دکل‌ها، آن‌ها را جدا کرد. یعنی مقیاس باد اولیه بوفور اهداف کاملاً عملی را در تجارت دریایی دنبال می کرد.

این مقیاس تنها در اواخر دهه 1830 به عنوان استاندارد برای نیروی دریایی بریتانیا پذیرفته شد.

استفاده از مقیاس در خشکی

در آغاز دهه 1850، مقیاس بوفور برای اهداف زمینی مورد استفاده قرار گرفت. یک فرمول ریاضی برای تبدیل امتیازات او به مقادیر فیزیکی مورد استفاده برای اندازه گیری سرعت باد، یعنی متر بر ثانیه (m/s) و کیلومتر در ثانیه (km/s) ایجاد شد. علاوه بر این، بادسنج های ساخته شده (ابزاری که سرعت باد را اندازه گیری می کنند) نیز شروع به کالیبره شدن در این مقیاس کرده اند.

در آغاز قرن بیستم، جورج سیمپسون، هواشناس، اثرات ناشی از بادهای با قدرت مناسب در خشکی را به مقیاس اضافه کرد. با شروع دهه 1920، مقیاس به طور گسترده در سراسر جهان برای توصیف پدیده های مربوط به باد، هم در دریا و هم در خشکی مورد استفاده قرار گرفت.

رابطه بین نقاط مقیاس و قدرت باد

همانطور که در بالا ذکر شد، نیروی باد در نقاطی در مقیاس بوفور را می توان به واحدهای مناسب برای استفاده تبدیل کرد. فرمول زیر برای این مورد استفاده می شود: v=0.837B^1.5 m/s، که در آن v سرعت باد بر حسب متر بر ثانیه است، B مقدار مقیاس بوفورت است. به عنوان مثال، برای 4 نقطه از مقیاس در نظر گرفته شده، که با نام "نسیم متوسط" مطابقت دارد، سرعت باد خواهد بود: v=0.8374^{1.5=6.7 متر بر ثانیه یا 24 ، 1 کیلومتر در ساعت.}

اغلب لازم است سرعت توده های هوا را بر حسب کیلومتر در ساعت بدست آوریم. برای این منظور، رابطه ریاضی دیگری بین نقاط مقیاس و کمیت فیزیکی مربوطه به دست آمد. فرمول این است: v=3B^{1، 5} ± B، که در آن v سرعت وزش باد است که بر حسب کیلومتر در ساعت بیان می شود. توجه داشته باشید که علامت "±" به شما امکان می دهد محدودیت های سرعتی را که مطابق با امتیاز مشخص شده است دریافت کنید. بنابراین، در مثال بالا، سرعت باد در مقیاس بوفور، که با 4 نقطه مطابقت دارد، برابر خواهد بود: v=34^{1، 5 ± 4=24 ± 4 کیلومتر در ساعت یا 20-28 کیلومتر در ساعت.}

همانطور که از مثال می بینید، هر دو فرمول نتیجه یکسانی دارند، بنابراین می توان از آنها برای تعیین سرعت باد در واحدهای مختلف استفاده کرد.

در ادامه مقاله به شرح عواقب تأثیر باد یک نیرو یا آن بر اجسام مختلف طبیعی و ساختارهای انسانی می پردازیم. برای این منظور، کل مقیاس بوفور را می توان به سه بخش تقسیم کرد: 0-4 امتیاز، 5-8 امتیاز و 9-12 امتیاز.

نمرات در مقیاس 0 تا 4

اگر بادسنج نشان می دهد که باد وارد شده استدر 4 نقطه از مقیاس مورد بررسی، سپس از یک نسیم ملایم صحبت می کنند:

آرام (0): سطح دریا صاف و بدون موج است. دود آتش به صورت عمودی بالا می رود.
نسیم ملایم (1): امواج کوچک بدون کف روی دریا. دود جهت وزش باد را نشان می دهد.
نسیم کم (2): تاج های موج شفاف که پیوسته هستند. برگ‌ها از درختان شروع به ریختن می‌کنند و تیغه‌های آسیاب‌های بادی حرکت می‌کنند.
نسیم سبک (3): امواج کوچک، تاج آنها شروع به شکستن می کند. برگ های درختان و پرچم ها شروع به لرزیدن می کنند.
نسیم معتدل (4): تعداد زیادی "بره" در سطح دریا. کاغذها و گرد و غبار از زمین بلند می شوند، نوک درختان شروع به تاب خوردن می کنند.

نمرات در مقیاس از 5 تا 8

این بادهای بوفورتی باعث می شود نسیمی به باد شدید تبدیل شود. آنها با توضیحات زیر مطابقت دارند:

نسیم تازه (5): امواج دریا با اندازه و طول متوسط. تاب خوردن کوچک تنه درختان، ظهور امواج در سطح دریاچه ها.
نسیم تند (6): امواج بزرگ شروع به شکل گیری می کنند، تاج آنها مدام می شکند، کف دریا تشکیل می شود. شاخه های درخت شروع به تاب خوردن می کنند و در نگه داشتن چتر باز مشکل دارند.
باد شدید (7): سطح دریا به شدت موج دار و "حجم" می شود، کف توسط باد با خود می برد. درختان بزرگ حرکت می کنند و عابران پیاده در حرکت خلاف باد مشکل دارند.
باد شدید (8): امواج بزرگ که "شکستن"، ظاهر راه راهاز فوم؛ تاج برخی از درختان شروع به شکستن می کند، حرکت عابران پیاده دشوار است، برخی وسایل نقلیه تحت تأثیر نیروی باد حرکت می کنند.

نمرات در مقیاس 9 تا 12

آخرین نقاط مقیاس بوفور شروع یک طوفان و طوفان را مشخص می کند. عواقب چنین بادهایی در زیر آورده شده است:

باد بسیار قوی (9): امواج بسیار بزرگ با تاج شکسته، کاهش دید. آسیب به درختان، عدم امکان حرکت عادی عابران پیاده و وسایل نقلیه، برخی از سازه های مصنوعی شروع به آسیب می کنند.
طوفان (10): امواج ضخیم که روی تاج آنها کف نمایان است، رنگ سطح دریا سفید می شود. درختان ریشه کن شده و به ساختمان ها آسیب می زند.
طوفان شدید (11): امواج بسیار بزرگ، دریا کاملا سفید است، دید بسیار کم است. تخریب طبیعت مختلف در همه جا، باران شدید، سیل، پرواز افراد و سایر اشیاء موجود در هوا.
طوفان (12): امواج عظیم، دریای سفید و دید صفر؛ پرواز مردم، وسایل نقلیه، درختان و بخش هایی از خانه ها، تخریب گسترده، سرعت باد تا 120 کیلومتر در ساعت.

مقیاس توصیف طوفان

به طور طبیعی، این سوال مطرح می شود: آیا بادهایی با سرعت بیش از 120 کیلومتر در ساعت در زمین ما وجود دارند؟ به عبارت دیگر، آیا مقیاسی وجود دارد که قدرت های مختلف طوفان ها را توصیف کند؟ پاسخ به این سوال بله است: بله، چنین مقیاسی وجود دارد و تنها مقیاس نیست.

Bاول از همه باید گفت که مقیاس طوفان بوفور نیز وجود دارد و به راحتی با مقیاس استاندارد (امتیازهای 13 تا 17 اضافه می شود) قرار می گیرد. این مقیاس گسترده در اواسط قرن گذشته توسعه یافت، با این حال، اگرچه می توان از آن برای توصیف طوفان های استوایی که اغلب در سواحل جنوب شرقی آسیا (تایوان، چین) رخ می دهد، استفاده کرد، اما به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. ترازوهای ویژه دیگری برای این اهداف وجود دارد.

توضیحات دقیق از طوفان ها در مقیاس سافیر-سیمپسون ارائه شده است. در سال 1969 توسط مهندس آمریکایی هربرت سافیر توسعه یافت، سپس سیمپسون اثرات سیل را به آن اضافه کرد. این مقیاس همه طوفان ها را بر اساس سرعت باد به 5 سطح تقسیم می کند. تمام محدودیت های ممکن این مقدار را پوشش می دهد: از 120 کیلومتر در ساعت تا 250 کیلومتر در ساعت و بیشتر، و به طور دقیق مشخصه آسیب این امتیاز را شرح می دهد. مقیاس سافیر-سیمپسون به راحتی به مقیاس بوفور توسعه یافته ترجمه می شود. بنابراین، 1 امتیاز برای اولی با 13 امتیاز برای دوم، 2 امتیاز - 14 امتیاز و غیره مطابقت دارد.

سایر ابزارهای نظری برای طبقه بندی طوفان ها مقیاس فوجیتا و مقیاس TORRO هستند. هر دو مقیاس برای توصیف گردباد یا گردباد (نوعی طوفان) استفاده می‌شوند، در حالی که مقیاس اول بر اساس طبقه‌بندی خسارت ناشی از گردباد است، در حالی که مقیاس دوم دارای یک عبارت ریاضی مربوطه است و بر اساس سرعت باد در یک گردباد است.. هر دو مقیاس در سراسر جهان برای توصیف نوع مشخص شده طوفان استفاده می شود.