FTTW航空知識— 風向與風速測量

三國誌當中「孔明借東風」的故事,憑藉著風的輔助打贏了赤壁之戰;如今千年後,科技發達的21世紀,航空界仍然必須看天吃飯,時時刻刻注意著天氣的變化,一不注意甚至可能會釀成大悲劇。今天就跟隨諸葛小編的腳步,一起快速了解一下那些氣象學裡入門的風向與風速是如何測量的吧!


指風的來向,常用來測量風向的儀器有風向袋和風向計

風向袋或稱風錐 (Windsock),是一個圓錐形紡織管,長得就像在日本傳統節慶時會懸掛的鯉魚旗,當風吹入風向袋時,風向袋就會膨起來,指向風的去向,觀察風向袋與風向竿的角度也能夠判斷風速,風速越大,風向袋與風向竿的角度越接近直角,橘紅色風向袋也是最常在機場看到的象徵物!

風向計的指針則是像箭頭一樣,當風吹時,箭頭就會指向風吹來的方向。測量時要注意,風向計所指的方向與風向相同,而風向袋所指的方向則與風向相反(風向是指風的起源,所以風向袋指向正北表示是南風)。目前氣象局觀測風向則使用風向風速計,它能同時測計風向和風速如下圖。

風速指的就是單位時間內空氣移動的距離,通常以公尺/秒或海浬/小時表示。風速影響我們的日常生活作息很大,不論是航空的飛機起降,船隻航海的作業,甚至於建造及土木工程,都需要參考風速的天氣預報。

過去,人們因為使用靠風力移動的帆船航海,風速與航海息息相關,所以依此將風分成0~12各等級。從船在海上靜止的0級風,到讓海面波濤洶湧的12級風。在陸上,人們也將風力對環境所造成的傷害程度,定出與海上相對應的風力等級,2級風時人臉上感覺有風,樹葉發出沙沙聲響,風向標轉動,10級風時大樹被連根拔起,建築物損毀,陸上少見的12級風,會使建築物普遍嚴重毀損,例如颱風來襲時就常颳起12級以上的強風,所以目前測量將風級擴展到17級!

而剛剛提到在機場很常見的風向袋除了能表明風向外,也能利用與其標桿的角度來表示風速;在低風速的風向袋與其標桿的角度則較小;在強風的飛行水平(角度較大),參照聯邦航空局標準,15節(每小時17英里)的風力就能將風向袋充分延長。3節(每小時3.5英里)的微風就能吹動風向袋,以下是風向袋各彎取角度所代表的意義:

最早由英國魯賓孫發明,是最常見的一種風速計。三個互成度固定在架上的拋物形或半球形的空杯都順一面,整個架子連同風杯裝在一個可以自由轉動的軸上。在風力的作用下風杯繞軸旋轉,其轉速正比于風速。轉速可以用電觸點、測速發電機或光電計數器等記錄。

一組三葉或四葉螺旋槳繞水準軸旋轉的風速計。螺旋槳裝在一個風標的前部,使其旋轉平面始終正對風的來,氣象局觀測風向使用的風向風速計就是這種款式!

一根被電流加熱的金屬絲,流動的空氣使它散熱,利用散熱速率和風速的平方根成線性關系,再通過電子線路線性化,即可製成熱線風速計。熱線風速計在小風速時靈敏度較高,適用于對小風速測量。它的時間常數只有百分之幾秒,是大氣湍流和農業氣象測量的重要工具。


以上分享關於風向與風速相關的小知識,希望對各位準機師們準備考試上有所幫助,氣象這門學問真的非常博大精深,教官們也都建議我們自己同學,可以提前在出國前先修關於天氣的學科,因為真正上線之後還會繼續大量用到的正是這很容易被遺忘卻最為重要的氣象學呀!

想了解更多關於風向袋如何作用的朋友,可以點選以下影片,由機長Joe為各位講解喔:

《How does a windsock work?》

圖片來源:Google
文章參考資料:

https://pweb.cwb.gov.tw/PopularScience/index.php/home/126-%E6%9D%B1%E8%A5%BF%E5%8D%97%E5%8C%97%E5%A4%A7%E9%A2%A8%E5%90%B9%E2%80%94%E9%A2%A8%E5%90%91%E8%88%87%E9%A2%A8%E9%80%9F

https://www.itsfun.com.tw/%E9%A2%A8%E9%80%9F%E8%A8%88/wiki-5535785-9962665


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