Skąd się bierze wiatr?

RiVq71KefI7n9

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunastostopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym dziesiątym stopniem, który oznacza bardzo silny sztorm oraz prędkość wiatru: 24,5‑28,4 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, po którym płynie mała, drewniana łódka oraz palmy z brązowym pniem i zieloną koroną, a także klifu, na którym, na zielonej trawie stoi żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki - na morzu: wielkie fale, powierzchnia wody jest biała, ograniczona widoczność. Na lądzie: wiatr wyrywa z korzeniami niewielkie drzewa.

1. Jak powstaje wiatr?

Sprawdźmy, czy ogrzewanie powietrza wpływa na jego ruch.

Ciśnienie a temperatura

Obserwacja 1

Sprawdzenie, jak zmiana temperatury wpływa na ruch powietrza.

Co będzie potrzebne

• nożyczki,

• karton,

• sznurek,

• igła,

• świeca.

Instrukcja

1. Narysuj na kartonie spiralę, a następnie ją wytnij.

2. Przebij igłą środek spirali, a przez otwór przeciągnij sznurek.

3. Zapal świeczkę.

4. Chwyć za nitkę i umieść spiralę nad świeczką. Co udało ci się zaobserwować?

Podsumowanie

Jeśli spirala zaczyna się obracać, to znaczy, że coś musiało wprawić ją w ruch. Jest to skutek ogrzewania się powietrza. W efekcie występują różnice temperatur. Powietrze cieplejsze się unosi, a na to miejsce napływa chłodniejsze.

R18unlkOYpKbC

Dwie ilustracje przedstawiają sposób unoszenia się nagrzanego powietrza. Do eksperymentu potrzebne są dwie małe świece, zapałki, spiralnie wycięta kartka papieru o średnicy około 15 centymetrów. Środek spirali jest przyczepiony do sznurka. Na pierwszej ilustracji znajduje się zapalona świeca, które nagrzewa powietrze. Wycięta papierowa spirala leży obok świecy. Na drugiej ilustracji papierowa spirala jest zawieszona nad zapaloną świecą. Spirala jest rozciągnięta na przymocowanym sznurku.

Promienie Słońca najpierw ogrzewają powierzchnię Ziemi – dopiero od niej nagrzewa się powietrze. Zjawisko to zachodzi nierównomiernie:

• skały nagrzewają się szybciej niż las czy woda;

• podłoże ciemne nagrzewa się szybciej niż jasne;

• woda ogrzewa się wolniej od lądu, ale dłużej zatrzymuje ciepło.

Nierównomierne nagrzewanie się powierzchni Ziemi powoduje występowanie różnic temperatur. Dzięki temu dochodzi do zmian ciśnienia atmosferycznego. Powietrze ciepłe wywiera bowiem na powierzchnię Ziemi inne ciśnienie niż powietrze chłodne chłodne.

R1KQha4hN6Pt9

Ilustracja przedstawia zmiany temperatury w ciągu 24 godzin. Wykres liniowy zbudowany jest z dwóch osi: oś pozioma przedstawia kolejne godziny od 6 rano pierwszego dnia do 6 rano następnego dnia. Oś pionowa wskazuje wysokość temperatury w skali co 2 stopnie Celsjusza. W tle wykresu umieszczone są 4 przylegające do siebie ilustracje obrazujące zmiany aktywności Słońca i jego wpływ na wysokość temperatury. Na pierwszej ilustracji przedstawiony jest wschód Słońca. Temperatura we wczesnych godzinach porannych wynosi około 4 stopnie. Druga ilustracja przedstawia stopniowy wzrost temperatury o 8 stopni gdy jest górowanie Słońca. Na trzeciej ilustracji temperatura spada o kilka stopni ponieważ słońce zachodzi. Po godzinie 21.00 zapada noc i jest pełnia księżyca. Temperatura spada ponownie do 4 stopni o godzinie 2 w nocy. Po czym powoli wzrasta do godziny 6 rano.

Ilustracja przedstawia zmiany temperatury w ciągu 24 godzin. Wykres liniowy zbudowany jest z dwóch osi: oś pozioma przedstawia kolejne godziny od 6 rano pierwszego dnia do 6 rano następnego dnia. Oś pionowa wskazuje wysokość temperatury w skali co 2 stopnie Celsjusza. W tle wykresu umieszczone są 4 przylegające do siebie ilustracje obrazujące zmiany aktywności Słońca i jego wpływ na wysokość temperatury. Na pierwszej ilustracji przedstawiony jest wschód Słońca. Temperatura we wczesnych godzinach porannych wynosi około 4 stopnie. Druga ilustracja przedstawia stopniowy wzrost temperatury o 8 stopni gdy jest górowanie Słońca. Na trzeciej ilustracji temperatura spada o kilka stopni ponieważ słońce zachodzi. Po godzinie 21.00 zapada noc i jest pełnia księżyca. Temperatura spada ponownie do 4 stopni o godzinie 2 w nocy. Po czym powoli wzrasta do godziny 6 rano.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/P1CB0gVPp

Duży wpływ na temperaturę powietrza mają chmury. W ciągu dnia ograniczają dostęp promieni słonecznych, zaś nocą zatrzymują ciepło. Dlatego w określonej porze roku pochmurne noce są cieplejsze w porównaniu z nocami pogodnymi, a pochmurne dni są chłodniejsze niż te, kiedy niebo jest czyste. Temperatura zależy też od wysokości Słońca nad horyzontem – dlatego latem jest cieplej niż zimą, a w krajach tropikalnych jest cieplej niż w Polsce.

W miejscu, gdzie powietrze się unosi, nieco zmniejsza się ciśnienie powietrza, a tam, gdzie opada – rośnie. Zatem przepływ powietrza odbywa się z miejsca o wyższym ciśnieniu do miejsca o ciśnieniu niższym. Taki poziomy przepływ powietrza to wiatrwiatrwiatr. Jeśli chcemy opisać wiatr, powinniśmy podać jego kierunek i prędkość.

2. Kierunek i prędkość wiatru

Znając rozkład obszarów o ciśnieniu wysokim i niskim oraz pamiętając, że wiatr wieje zawsze od wyżu do niżu, można przewidzieć, w którą stronę będzie wiał. Ważne jest przy tym, by pamiętać, że podając kierunek wiatru, mówimy, z której strony on wieje. Jeśli na przykład wiatr wieje z zachodu na wschód, jest to wiatr zachodni. Jeżeli jest odchylony od kierunków głównych (N, E, S, W), to można na przykład określić kierunki pośrednie: NE – północno‑wschodni, NW – północno‑zachodni, SE – południowo‑wschodni lub SW – południowo‑zachodni.
Prędkość wiatru jest tym większa, im większa jest różnica ciśnień. Do pomiaru kierunku i prędkości wiatru służy przyrząd zwany wiatromierzemwiatromierzwiatromierzem.

Pojęcie ,,energia'' wykorzystywane jest przy informacjach związanych z energią odnawialna pozyskiwaną przy pomocy wiatraków.  Energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii, jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, jak również wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach i pompach wiatrowych.

RH1muGYtkBy4W

Zestaw ilustracji przedstawia zastosowanie energii wiatru przez człowieka.

Zestaw ilustracji przedstawia zastosowanie energii wiatru przez człowieka.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RH1muGYtkBy4W

Zestaw ilustracji przedstawia zastosowanie energii wiatru przez człowieka.

Badanie kierunku i prędkości wiatru

Obserwacja 2

Zbudowanie prostego wiatromierza i określenie za jego pomocą kierunku i prędkości wiatru.

Co będzie potrzebne

• patyk,

• pinezka,

• tasiemka,

• kompas,

• kreda.

Instrukcja

1. Przygotuj prosty kijek o długości ok. 1 m.

2. Na końcu patyka pinezką przymocuj tasiemkę lub wstążkę o długości nieco krótszej od kijka.

3. Na dworze, w otwartym terenie, ustaw patyk, wbijając go w ziemię na 10–15 cm.

4. Narysuj na ziemi odchodzące od kijka linie oznaczające kierunki świata, posługując się przy tym kompasem. Pamiętaj, by je oznaczyć.

5. Obserwuj koniec tasiemki: w którą stronę się wychyla i jak wysoko się unosi.

Podsumowanie

1. Tasiemka odchylona w określoną stronę wskazuje nam, w którą stronę wieje wiatr. Dzięki temu możemy określić kierunek wiatru. Należy pamiętać, że podając kierunek wiatru, mówimy, z której strony wieje.
2. Odchylenie tasiemki od patyka pozwala orientacyjnie ocenić, czy prędkość wiatru jest duża czy mała.

RTSeGnQMKse2J

Zdjęcie przedstawia wiatromierz, czyli prosty patyk wbity pionowo w ziemię. Obok patyka znajduje się krzyżyk zrobiony z 2 narysowanych linii. Na końcu jednej z linii znajduje się papierek z literą N, która wskazuje północ. Do górnej części patyka przywiązana jest czerwona wstążka o długości około 1 metra. Wstążka swobodnie powiewa na wietrze. Drugie zdjęcie przedstawia ten sam wbity patyk w ziemię. Tym razem zdjęcie jest zrobione z góry. Powiewająca wstążka wskazuje wyraźnie kierunek wiatru. Patrząc z góry widać dwie narysowane linie wraz z literą N wskazującą kierunek północny. W ten sposób można z łatwością sprawdzić kierunek wiatru.

Zdjęcie przedstawia wiatromierz, czyli prosty patyk wbity pionowo w ziemię. Obok patyka znajduje się krzyżyk zrobiony z 2 narysowanych linii. Na końcu jednej z linii znajduje się papierek z literą N, która wskazuje północ. Do górnej części patyka przywiązana jest czerwona wstążka o długości około 1 metra. Wstążka swobodnie powiewa na wietrze. Drugie zdjęcie przedstawia ten sam wbity patyk w ziemię. Tym razem zdjęcie jest zrobione z góry. Powiewająca wstążka wskazuje wyraźnie kierunek wiatru. Patrząc z góry widać dwie narysowane linie wraz z literą N wskazującą kierunek północny. W ten sposób można z łatwością sprawdzić kierunek wiatru.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/P1CB0gVPp

3. Skala Beauforta

W 1806 roku irlandzki fizyk, admirał Francis Beaufort (czytaj: bofort), na podstawie obserwacji powierzchni wody i kształtu żagli, opracował skalę siły wiatru. Skala ta, nazwana na jego cześć skalą Beaufortaskala Beaufortaskalą Beauforta, została potem przystosowana do dokonywania pomiarów na lądzie. Do dzisiaj jest popularnym i wygodnym sposobem opisywania prędkości wiejącego wiatru.

Zjawiska w przyrodzie pozwalające ocenić prędkość wiatru

R1eD04b0Sz24z

Zestaw slajdów przedstawia dwunasto‑stopniową skalę Beauforta od 0 do 12. Kolejne zdjęcia od 0 do 12 ilustrują zależność stanu morza od prędkości wiatru. Każda ilustracja to kolejny stopień i coraz większa prędkość wiatru. Stan powierzchni morza nieznacznie się zmienia na ilustracjach od 0 do 4 odnoszącej się do poszczególnych Stopni. Prędkość wiatru wzrasta odpowiednio od 0 do około siedmiu metrów na sekundę. Powierzchnia morza na pierwszej ilustracji przypomina powierzchnię lustra natomiast na ilustracji numer 4 fale mogą wynosić maksymalnie 1 metr. Na kolejnych czterech ilustracjach prędkość wiatru wzrasta od 8 metrów na sekundę do 20 metrów na sekundę. Odpowiednio wysokość fal wzrasta od jednego metra do ponad pięciu metrów. Następnie, ilustracje od numeru osiem do numeru dwanaście przedstawiają bardzo wzburzone morze. Prędkość wiatru wzrasta od dwudziestu metrów na sekundę przy Stopniu 8 do ponad trzydziestu dwu metrów na sekundę przy Stopniu 12. Wysokość fal rośnie od pięciu metrów do ponad jedenastu metrów. Na wierzchołkach fal pojawiają się spienione szczyty fal.

R1LnAdl8ZJiB7

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym pierwszym stopniem, który oznacza powiew oraz prędkość wiatru: 0,3‑1,5 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika spokojnego, niebieskiego morza, na którym widnieje mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: powierzchnia wody jest lekko zmarszczona. Na lądzie: dym lekko się rozwiewa.

RtYfQ0x4SPmZC

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym drugim stopniem, który oznacza słaby wiatr oraz prędkość wiatru: 1,6‑3,3 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika spokojnego, niebieskiego morza, na którym widnieje mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: małe, krótkie fale. Na lądzie: wiatr wyczuwalny na skórze, słychać szelest liści.

R1WhNj9GEK9gy

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym trzecim stopniem, który oznacza łagodny wiatr oraz prędkość wiatru: 3,4‑5,4 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika spokojnego, niebieskiego morza, na którym widnieje mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: małe fale o szklistym grzbiecie. Na lądzie: liście i małe gałązki poruszają się.

R1CXxyGXfNYhk

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym czwartym stopniem, który oznacza umiarkowany wiatr oraz prędkość wiatru: 5,5‑7,9 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego morza, na którym widnieją subtelne fale oraz mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: małe fale, na których grzbietach widoczna jest piana. Na lądzie: dym wyraźnie przechyla się zgodnie z kierunkiem wiatru.

R15PDqXq6b2zn

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym piątym stopniem, który oznacza dość silny wiatr oraz prędkość wiatru: 8,0‑10,7 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego morza, na którym widnieją drobne fale oraz mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: słychać szum morza, fale długie z białymi grzbietami na szczytach. Na lądzie: małe gałęzie kołyszą się.

R182Zdu6k8Q2j

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym szóstym stopniem, który oznacza silny wiatr oraz prędkość wiatru: 10,8‑13,8 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego morza, na którym widnieją drobne fale oraz mała, drewniana łódka z dużym, białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: umiarkowanie wysokie fale o załamujących się grzbietach, pasma piany, morze huczy Na lądzie: duże gałęzie kołyszą się, słychać świst wiatru.

RHv3gqsbF4D6C

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym siódmym stopniem, który oznacza bardzo silny wiatr oraz prędkość wiatru: 13,9‑17,1 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego morza, na którym widnieją niewielkie fale oraz mała, drewniana łódka z białym żaglem. Po prawej stronie widnieje przedstawienie klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: morze spiętrzone, fale układają się w pasma. Na lądzie: cienkie drzewa kołyszą się, poruszanie się w kierunku "pod wiatr" wymaga wysiłku.

R1IDV8cvkNDwF

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym ósmym stopniem, który oznacza sztorm/wichurę oraz prędkość wiatru: 17,2‑20,7 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, po którym płynie mała, drewniana łódka z białym żaglem oraz klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: umiarkowanie wysokie fale o załamujących się grzbietach, pasma piany, morze huczy. Na lądzie: gałązki odłamują się od drzew.

R5mdf5Ll02RTH

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym dziewiąty stopniem, który oznacza silny sztorm oraz prędkość wiatru: 20,8‑24,4 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, po którym płynie mała, drewniana łódka oraz klifu, na którym, na zielonej trawie stoi biała flaga na pałąku, palma z brązowym pniem i zieloną koroną oraz żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: bardzo duże fale, ich grzbiety zawijają się. Na lądzie: lekkie konstrukcje ulegają zniszczeniu, samochody skręcają pod wpływem wiatru.

R2mgEM8vKgYb9

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym dziesiątym stopniem, który oznacza bardzo silny sztorm oraz prędkość wiatru: 24,5‑28,4 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, po którym płynie mała, drewniana łódka oraz palmy z brązowym pniem i zieloną koroną, a także klifu, na którym, na zielonej trawie stoi żółty, prostokątny dom z czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: wielkie fale, powierzchnia wody jest biała, ograniczona widoczność. Na lądzie: wiatr wyrywa z korzeniami niewielkie drzewa.

R1IDzc37NrxBa

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym jedenastym stopniem, który oznacza gwałtowny sztorm oraz prędkość wiatru: 28,5- 32,6 metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, po którym płynie, kołysząc się mała, drewniana łódka oraz palmy z brązowym pniem i zieloną koroną, a także klifu, na którym, na zielonej trawie stoi żółty, prostokątny dom ze zniszczonym, czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: ogromne fale, wiatr rozpyla ich wierzchołki. Na lądzie: znaczne uszkodzenia różnych konstrukcji.

RjwxdF7WUP24k

W górnej części zdjęcia przedstawiona jest dwunasto‑stopniowa skala Beauforta z wyszczególnionym dwunastym stopniem, który oznacza huragan oraz prędkość wiatru: 32,6+ metra na sekundę. W środkowej części, widoczna jest grafika niebieskiego, wzburzonego morza, na którym widnieje przewrócona mała, drewniana łódka oraz wyrwanej z korzeniami palmy z brązowym pniem i zieloną koroną, a także klifu, na którym, na zielonej trawie stoi żółty, prostokątny dom z zerwanym czerwonym dachem. Na spodzie widnieje tekst: oznaki- na morzu: powietrze wypełnione jest pianą i pyłem wodnym, morze jest zupełnie białe od piany. Na lądzie: zniszczenia konstrukcji, duże drzewa wyrwane z korzeniami.

Podsumowanie

• Wiatr to poziomy ruch powietrza spowodowany różnicą ciśnienia atmosferycznego.

• Prędkość wiatru jest tym większa, im większa jest różnica ciśnienia atmosferycznego.

• Podając kierunek wiatru, ustalamy, skąd wieje.

• Wiatr może być wykorzystywany jako napęd statków żaglowych i turbin wiatrowych.

Słownik

Zadania