风力等级标准与计算(气象风力的来历和等级划分)

每到春节期间,庙会上常有一种玩具风车,小孩只要拿着风车迎风一动,风车就像鸭子叫唤一样咕咕作响,这就是风力的利用。风力是人类最早使用的动力之一。约在公元前2800年,埃及人就开始用风帆协助奴隶们划桨。后来又利用风帆协助牲畜做磨谷和提水等重体力劳动。但风是怎样刮起来的呢?

风力是空气流动引起的,而空气流动是由太阳能引起的,这个道理现在看来很简单,但真正弄清其中的秘密却经过了一段漫长的历史,直到伽俐略(公元1564年~1642年)的一个学生做了一个有趣的实验,才知道风与空气压力和太阳的关系。

以前,人们对空气也有压力并不十分清楚。17 世纪时,在意大利热闹的佛罗伦萨市,技师们制造了一台抽水机,打算用它抽出深矿坑里的水。可是,水在离井底大约 10 米高的地方就不再上升了。技师们就去请教大科学家伽俐略是怎么回事。伽俐略认为,这是由于空气压力不够大引起的,即当地面上单位面积上空气压力如果等于抽水机即筒里单位面积上水柱的重量时,水就不再上升。伽俐略的这个看法当时没有用实验证实,因为他不久(1642 年)就去世了。后来,伽俐略的学生托里拆利为了证实老师的观点正确,设计了一个很简单但非常说明问题的实验。

托里拆利用一根一米长的玻璃管,把一端堵塞住,里面装满水银,然后用大拇指按住管口倒立在一个水银槽中,当手指放开后,管里的水银下降了,但降到760毫米高的地方后就不再下降。

为什么不再下降了呢?因为这时管里的压力和管外的大气压力相等了。这个实验证明,在地面上的空气压力是760 毫米水银柱。但当夏天下雨前,因为空气膨胀,气压就下降,不到 760 毫米水银柱。下雨前气压低,所以一些病人会感到不舒服。

在地面上的不同地区,气压也不同。原来,在地球上不同的地方,受太阳光的照射很不均匀。赤道一带,阳光最强,而地球两极阳光最弱。于是受阳光多的地方,温度升高,空气膨胀,空气作用在单位面积上的压力就小,而地球两极的情况正好相反,空气冷,比重大,压力就大。于是空气就从压力大的地方向压力小的地方流动,因此地球上总是有风。

在相邻的两个地区,空气压力差越大,空气流动就越快,风也就越大。按风力的大小,可以把风划分成不同的等级。风力大小的标准是按风的速度计算的。我国早就有划分风力等级的标准。比如,我国唐代时将风力划分成8级。

一级风为“动叶十里”,意思是风速是日行十里,可使树叶微微翻动;

二级风为“鸣条百里”,意思是风速日行百里,可使树叶沙沙作响;

三级风为“摇枝二百里”,能使树枝摇动;四级风为“落叶三百里”,能刮落树叶;

五级风为“折枝四百里”,能使小树枝折断;六级风为“折大枝五百里”,能折断大树枝;七级风为“折木飞沙石千里”,可飞沙走石;

八级风为“拔大树三千里”,可将大树连根拔起。1805年,英国一个叫蒲福的气象学家,积50年之经验,把风划分为13个等级,即零级、1级、2级、3级……12 级。后来的气象学和气象预报基本上沿袭了这个标准。这13个级别的风分别称为:无风、软风、轻风、微风、和风、清劲风、强风、疾风、大风、烈风、狂风、暴风、飓风,并规定了每级风的速度。分别为:每小时1~5公里的风为1级风;6~11公里/小时为2级;12~19公里/小时为3级;20~28公里/小时为4级;29~38公里/小时为5级;39~49公里/小时为6级;50~61公里/小时为7级;62~74公里/小时为8级;75~88公里/小时9级;89~102公里/小时为10级;103~117公里/小时为11级;118~133公里/小时为12级;12级以上统称为飓风。

为了使普通的非气象人员也能辨别风力的大小,气象工作者把风力等级用便于记忆的顺口溜编成一首歌谣:零级无风炊烟上;1级软风烟稍斜;2 级轻风树叶响;3级微风树枝晃;4级和风灰尘起;5 级清风水起波;6级强风大树摇;7 级疾风步难行;8 级大风树枝折;9级烈风烟囱毁;10级狂风树根拔;11级暴风陆上少;12级飓风浪滔天。

由于风和人类的生活有着密切关系,所以在天气预报中,风力的大小和方向成了必不可少的内容。

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