نشاط عملي يوّضح كيفية صنع مقياس لسرعة الرياح

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مقياس سرعة الرياح سرعة الرياح الرياح علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف:

1- صنع مقياس سرعة الريح واستخدامه لقياس سرعة الريح.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– 4 أكواب من مادة ستايروفوم

– طلاء

– فرشاة دهان

– مقص

– قطعة/ قضيب خشبي رقيق وضيق بطول 18 بوصة تقريباً (50 سم)

– وتد خشبي بطول 18 بوصة تقريباً (50 سم)

– مسطرة

– قلم رصاص

– حلقة

 

خطوات العمل:

1- ضع جريدة على سطح المكان الذي تعمل عليه لإبقائه نظيفاً، ثم ادهن السطح الخارجي لأحد أكواب الستايروفوم.

2- قصّ القضيب الخشبي من منتصفه بالضبط، ثم قِسْ النقطة الوسطى لكل قطعة وحدد المنتصف بعلامة (×) بواسطة قلم الرصاص.

ضع الآن القطعتين فوق بعضها بعضاً وثبتهما بواسطة دبوس كبس بحيث تتطابق العلامتان (×) الواحدة فوق الأخرى.

3- ثبت الأكواب وهي بوضعية مسطحة بدبابيس الكبس على نهايات الأذرع الخشبية الأربعة وتأكد من أن الأكواب تأخذ اتجاهاً واحداً.

4- ضع الحلقة على رأس الوتد وثبت فوقها الأذرع الخشبية بواسطة دبوس كبس.

ستشكل الحلقة فراغاً يباعد بين الأذرع والوتد بما يتيح دوران الأكواب بسهولة.

5- خذ مقياس الريح الذي صنعته إلى المكان الذي ترغب فيه بقياس سرعة الريح خارج المنزل.

اغرس وتد مقياس سرعة الريح في التراب، أو اربطه بالسياج وتأكد من أن الأكواب تدور بحرية وسهولة.

6- قم بقياس سرعة الريح بعدّ المرات التي يدور فيها الكوب الملون في الدقيقة الواحدة. (تكون العملية أسهل بوجود شخصين، أحدهما يقوم بالتوقيت والآخر بالعدّ).

ستبين لك هذه العملية سرعة الريح من خلال عدد الدورات (اللفات) في الدقيقة الواحدة.

 

إن تعداد المرات التي يدور فيها مقياس سرعة الريح الذي صنعته بنفسك خلال فترة زمنية معينة يجعلك قادراً على إنشاء سُلّم أو مقياس خاص بك لقياس سرعة الريح.

قِسْ سرعة الريح في المكان ذاته لعدة أيام، أو قارن سرعات الريح في أماكن مختلفة. هل تتغير سرعة الريح كثيراً من يوم إلى آخر ومن مكان إلى آخر؟

بإمكانك استعمال مقياس سرعة الريح الذي صنعته من أجل تحديد سرعة الريح بالضبط، لكنك ستحتاج إلى مساعدة أحد الكبار ممن لديه سيارة، كما ينبغي أن تختار يوماً تكون الرياح فيه ساكنة وطريق أو مرآب سيارات هادئ ومهجور.

 

اطلب من لك الشخص البالغ قيادة سيارته ببطء، بينما تمسك بأداتك المصممة لقياس سرعة الريح وأخرجها من نافذة السيارة (انتبه دائماً لتثبيت حزام الأمان وعدم مدّ ذراعك خارج النافذة).

عدّ المرات التي تدور فيها الأكواب في الدقيقة الواحدة.

 

ستدلك هذه العملية على عدد دورات مقياس سرعة الريح المقابلة لسرعة السيارة.

فعلى سبيل المثال، إذا لفّ المقياس 20 مرة عندما كانت السيارة تسير بسرعة 10 أميال/سا (16 كم/سا)، فهذا يعني أن 20 دورة في الدقيقة مساوية لسرعة ريح قدرها 10 أميال/سا (16كم/سا).

 

تحليل النشاط:

مع أن مقياس سرعة الريح الذي صنعته بنفسك لا يستطيع تحمّل قوة الريح الشديدة، إلا أنه أداة مفيدة لقياس التغيرات الحاصلة في سرعة الريح.

فمن خلال تسجيل القياسات بأوقات مختلفة في السنة وفي أماكن مختلفة أيضاً يجب أن تصبح قادراً على تكوين صورة دقيقة عن أنماط الرياح في منطقتك.

وإذا نفذت هذه العم لية ستجد أن سرعة الريح أشدّ في أوقات معينة من اليوم وفي أوقات معينة من السنة أيضاً.

 

ويحدث ذلك بسبب التغيرات التي تطرأ على درجة الحرارة خلال اليوم الواحد وخلال السنة، فالطقس الدافئ يسخّن الهواء، ما يؤدي إلى صعوده وإحداث الرياح، كما تدفئ الشمس الهواء في فترة النهار، لذلك تكون هناك رياح في النهار أكثر من الليل.

وعلى نحو مشابه، فإن سرعة الريح على المستوى العالمي تتبع في أغلب الأحيان أنماطاً تحددها درجات حرارة الهواء المحلية.

تبدأ الأعاصير دائماً، على سبيل المثال، فوق المحيطات في المناطق الاستوائية (المدارية) وشبه الاستوائية. تحمل هذه العواصف الاستوائية أسماء مختلفة في شتى أنحاء العالم.

 

ففي المحيط الأطلسي تُعرف تلك العواصف بالأعاصير؛ وفي المحيط الهادئ تسمى بالأعاصير المدارية أو الاستوائية؛ بينما تُعرف فوق المحيط الهندي باسم الأعاصير الحلزونية؛ وعندما تهب هذه العواصف فوق الجزء الشمالي من أستراليا تسمى الزوابع.

تستمد الأعاصير طاقتها من الهواء الدافئ والرطب جداً والذي لا يتوافر إلا فوق المحيطات الدافئة.

ولكي يتشكل الإعصار لابدّ لدرجة الحرارة فوق المحيط من أن تتجاوز 80 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية)، حيث تؤدي درجة الحرارة إلى تبخر كمية كبيرة من ماء المحيط. تتطور الأعاصير في الطبقة العميقة من الهواء الرطب الذي يتكوّن مباشرة فوق المحيط.

 

تهبّ الأعاصير فقط في أوقات محددة من السنة، ففي النصف الشمالي من الكرة الأرضية تبدأ الأعاصير عندما تكون حرارة الشمس في أشدّها، أي من شهر أغسطس ولغاية شهر أكتوبر.

في حين تتشكل الأعاصير في النصف الجنوبي من الأرض بين شهري ديسمبر ومايو للسبب ذاته، أي عندما تكون حرارة الشمس في ذروتها.

أما الأعاصير القمعية (تورنادو) فيقتصر هبوبها على مناطق محددة وأوقات معينة من السنة، فهناك بقعة في الولايات المتحدة معروفة باسم «ممر التورنادو» لأنها تتعرض للأعاصير القمعية بشكل خاص.

 

وتشمل منطقة «ممر التورنادو» بعض الأودية النهرية في المسيسبي وأوهايو وميسوري، مع أن تلك المنطقة قد تمتد في أوقات معينة من السنة من تكساس إلى نبراسكا وأيوا.

تتشكل الأعاصير القمعية من العواصف الرعدية الصيفية، حيث يظهر في بعض الأحيان خط طويل يضم 50 غيمة (سحابة) أو أكثر من السُحُب الرعدية أو السُحُب الركامية المزنية العالية.

ويسمى هذا الخط بخط الزوبعة الذي يحوي أحياناً عواصف رعدية دوّارة تدعى عواصف رعدية مفرطة الخلايا.

 

تتشكل منطقة ذات ضغط منخفض قوي جداً أثناء دوران تلك العواصف، ما يجعلها تمتص غيرها من الرياح التي تدور حول الجزء الخارجي من العاصفة.

وعندما يتم امتصاص تلك الرياح تصل سرعتها إلى 340 ميلاً/سا (500 كم/ سا)، مشكَّلة بذلك دوّامة قمعية على هيئة غيمة أو سحابة. يزداد طول قمع الغيوم أكثر فأكثر إلى أن يصل إلى الأرض.

يشكل الضغط المنخفض في مركز الإعصار القمعي عملية الامتصاص أو الشفط ويمتد القمع الدوّامي للإعصار ليجتاح الأرض ويبتلع كل شيء في طريقه وكأنه خرطوم مكنسة كهربائية عملاقة.

 

ما العمل إذا تعذّر دوران الأكواب؟

اختبر مقياس سرعة الريح الذي صنعته قبل استخدامه، وذك بالنفخ على الأكواب كي تتأكد من دوران القضبان المتصالبة بسهولة.

وفي حال عجزها عن الدوران اسحب دبوس الكبس قليلاً، كما يتعين عليك التأكد من أن كل ذراع من القضبان الخشبية المتصالبة متساوية الطول تماماً، وإلا فلن يكون مقياسك دقيقاً.

 

الرياح العاتية

سُجلت أعلى سرعة ريح على الأرض في 12 إبريل 1934 فوق جبل واشنطن على ارتفاع 6288 قدماً (1916 متراً)، بولاية ”نيو هامبشر“، حيث بلغت سرعة هذه الريح 231 ميلاً/ سا (371 كم/سا).

أما المكان الأكثر عصفاً بالرياح على وجه الأرض فهو خليج ”كومنولث“، ساحل ”جورج الخامس“، في القطب الجنوبي، حيث تبلغ سرعة الريح في أغلبالأحيان 199 ميلاً/ سا (320 كم/سا).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]