XIX.
A szélről általában.
188. Elnevezések. – Szélrózsa. A légkör minden mozgását általános névvel szél-nek nevezik; e mozgások vagy vízszintesek, vagy közel vízszintesek, de irányuk nagyon változó, legalább is a mérsékelt égövben.
77. rajz.
A szél irányát a látóhatár ama pontja határozza meg, a honnan fúj. Tehát az északkeleti szél olyan légáramlat, a mely északkeletről jön.
Hogy gyorsan megnevezzék a szelet, a hajósok, a kiket tanulmányozásuk leginkább érdekel, a kört harminczkét részre, szélirányra osztották. Az így beosztott körlap neve szélrózsa (l. a 77. rajzot).
A lényeges pontok a főpontok: észak, dél, kelet, nyugat és
azok, melyek a környolczadokba esnek: északkelet, északnyugat, délkelet és délnyugat; tehát nyolcz alapirányunk van, melyeknek köze 45° és minden ilyen szög még négy vonásra oszlik. Könnyen megérthető ezután, hogy hajósnyelven a vonást negyednek is nevezik.
Hogy például megkülönböztessük az északkeletre eső első vonást az óramutató járása irányában menve, azt mondjuk, ÉK–1/4K, vagy közönséges nyelven Északkelet negyed kelet felé.
A franczia könyvekben a keletet és nyugatot franczia nevük kezdőbetűivel jelöljük, így az E keletet (est), az O nyugatot (ouest) jelent. Ez a megjegyzés fontos, mert a német és angol könyvekben az O az ost szótól keletet jelent és a nyugatot (west) W-vel jelölik.*)
Egyébként ime a 32 szélvonal táblázata, megjelöléseikkel együtt:
| É = Észak É– 1/4ÉK = Észak 1/4 Északkelet É–ÉK = Észak-Északkelet ÉK–1/4É = Északkelet 1/4 Észak |
D = Dél D–1/4DNy = Dél 1/4 Délnyugat D–DNy = Dél-Délnyugat DNy–1/4D = Délnyugat 1/4 Dél |
|
É–K = Északkelet ÉK– 1/4K = Északkelet 1/4 Kelet K–ÉK = Észak-Északkelet K– 1/4ÉK = Kelet 1/4 Északkelet |
D–Ny = Délnyugat DNy– 1/4Ny = Délnyugat 1/4 Nyugat Ny–DNy = Nyugat-Délnyugat Ny– 1/4DNy = Nyugat 1/4 Délnyugat |
|
K = Kelet K– 1/4DK = Kelet 1/4 Délkelet K–DK = Kelet-Délkelet DK– 1/4K = Délkelet 1/4 Kelet |
Ny = Nyugat Ny– 1/4Ény = Nyugat 1/4 Északnyugat Ny–Ény = Nyugat-Északnyugat ÉNy– 1/4Ny = Északnyugat 1/4 Nyugat |
|
D–K = Délkelet DK– 1/4D = Délkelet 1/4 Dél D–DK = Dél-Délkelet D– 1/4DK = DdDél 1/4 Délkelet |
É–Ny = Északnyugat ÉNy– 1/4É = Északnyugat 1/4 Észak É–ÉNy = Észak–Északnyugat É– 1/4ÉNy = Észak 1/4 Északnyugat |
Minden hajó fedélzetén találunk szélrózsát iránytűvel kapcsolatban; a szélrózsa a tűvel forog és mindig olyan helyre teszik, hogy a kormányos szeme előtt legyen.
A szárazföldön a szélirányt szélzászlóval állapítják meg, a mely ismertebb készülék, semhogy leírásával késleltetnők előadásunkat.
*) Az északot a Nord szótól mindhárom nyelven N-nel, a délt a Süd szótól S-el jelölik. Nemzetközileg az angol N, E, S, W jeleket fogadták el. Fordító.
A tengeren a szélirányt nehezebb megállapítani a hajó helyváltozása miatt; de a hajósok tapasztaltsága minden habozás és hiba nélkül megjelöli.
A szél a levegő és az észlelő viszonylagos helyváltozása lévén, meg kell jegyeznünk, hogy a csendes időben mozgó gőzhajón olyan az érzésünk, mintha a hajó menetével ellenkező irányú és vele egyenlő sebességű szél fújna. Ha a szél az út irányában fúj, még pedig a hajóval egyenlő sebességgel, vagyis hátszéllel mozgunk, akkor semmi szelet sem érzünk, míg ha a szél a menettel ellenkező irányban fúj, vagyis, miként a hajósok mondják, ellenszél van, akkor a valóságnál sokkal erősebb szelet érzünk, melynek sebessége egyenlő a szél és a hajó sebességének őszszegével.
189. A szél ereje. A szél erejét két módon észleljük: vagy a nyomásból, melyet valamely meghatározott felszínre gyakorol, vagy a sebességéből következtetünk erejére. Ez a sebesség egyébként a nyomással szorosan összefügg. A szél sebességét másodperczenként méterekben mérjük, nyomását pedig négyzetméterenként kilogrammokban.
A szélnyomás arányos a sebesség négyzetével. Ez az a viszony, a mely a szél két mechánikai jellemzőjét összefűzi.
A tengerészek, a kik a szelet alaposan tanulmányozták, kísérletileg állapították meg valamely meghatározott sebességű szél nyomását egy négyzetméterre. A következő táblázat összegezi a kísérleti eredményeket:
|
A szélsebesség másodperczenként m.-ben |
A nyomás kg.-ban négyzetméterenként |
| 1 2 3 4 10 20 40 |
0.125 0.500 1.125 2.000 12.500 50.000 200.000 |
Ez utóbbi sebességet néha az orkánok alkalmával észlelik; ily nyomásnak semmiféle vitorlázat nem tud ellenállani.
192
190. Beaufort skálája. A gyakorlati hajózásban a szelet BEAUFORT 12 fokozatú skálája szerint osztályozzák. A szárazföldi észleletekben a szelet 6-os, meteorológiainak nevezett skála szerint becsülik; az észlelő hivatalok meteorológusai kevésbé tapasztaltak, mint a hajósok és egyszerű megbecsüléssel nem tudják 1/12 rész pontossággal megállapítani a szél sebességét, a mely egyébként sokkal szabályosabb a tengeren, mint a szárazföldön. A következő táblázat megadja az összehasonlítást a két fokozat közt és azokat a megjelöléseket, a melyek a szárazföldi és tengerésznyelven egymásnak megfelelnek, továbbá a következményeket, melyek a hajózás szempontjából velük járnak s végül a megfelelő sebességet méterben másodperczenként.
|
Meteorológiai skála |
BEAUFORT skálája |
Háromárboczos vitorlázata |
Sebesség m,-ben mp.-ként |
| 0. szélcsend | 0. szélcsend | a hajó nem kormányozható | 0–1 |
| 1. gyenge szél | 1. majdnem szélcsend 2. gyenge szellő |
kormányhoz! minden vitorla fel! |
1–2 2–4 |
| 2. mérsékelt szél | 3. kis szellő 4. takaros szellő |
minden vitorla fel! minden vitorla fel! |
4–6 6–8 |
| 3. elég erős szél | 5. jó szellő 6. élénk szellő |
le a
felsudárvitorlákkal |
8–10 10–12 |
| 4. erős szél | 7. igen élénk szellő 8. kis szél |
12–14 14–16 |
|
| 5. heves szél | 9. szél 10. nagyon erős szél |
16–20 20–25 |
|
| 6. orkán | 11. vihar 12. orkán |
le a főárbocz alsó vitorláival le minden vitorlával |
25–30 30 és több |
193
191. A szél ábrázolása. Ha rajzban akarjuk szemléltetni ama szelek járását, a melyek meghatározott időben, pl. egy hónapon át bizonyos vidéken fújnak, akkor a következő módon járunk el.
|
Gondoljuk (l. a 78. rajzot), hogy húsz napon át északkeleti és hét napon át keleti szelet észleltünk; akkor valamely ponton át, mely az észlelő állomást jelzi, húzunk egy északkeleti irányú vonalat, AB-t, melyen bizonyos tetszésünktől függő mérték szerint 20 osztásrészt jegyzünk fel. Aztán meghúzzuk a keletirányú AC vonalat, melynek hosszát ugyanoly mérték szerint, 7 osztásrészre vesszük. Tehát két nyilat kapunk, melyek abban a bizonyos hónapban a szél járását mutatják. Ha az uralkodó szel-et akarjuk feltüntetni nagyság és irány szerint, akkor csak az átlóját kell meghúznunk az AB és AC vonalakkal szerkeszthető parallelogrammnak. Végül a középpontban az illető hónap szélcsöndes napjainak számát írjuk fel. |
78. rajz. |
A washingtoni Vízrajzi Hivatal térképein e szám a szélcsöndes napok eseteinek százalékát mutatja bizonyos vidéken. A nyílirányokra húzott oldalvonások száma a szél erejét mutatja BEAUFORT-féle fokozat szerint.
192. A szél szűlőoka. Mindannyiszor, valahányszor valamely gáztömegben bizonyos helyen nyomáscsökkenés áll elő, a szomszédos gázrészek a felé a pont felé tolulnak, a hol a nyomás kisebb, míg az egyensúly helyreáll; ez a gázkeveredés törvényének egyik következménye.
Egyik főok arra, hogy valamely helyi nyomáscsökkenés előálljon, a gáztömeg egy részének fölmelegedése. A fölmelegedett gázrész sűrűsége csökken, ez a tömeg tehát igyekszik felemelkedni és fölemelkedve nyomáscsökkenést idéz elő, a mely következésképpen mozgásba hozza a szomszéd tömegeket, hogy a kezdeti nyomásegyensúly helyreálljon.
Teljesen nyilvánvaló, hogy ha a Föld minden pontjának ugyanaz a hőmérséklete volna, nem volna semmi ok arra, hogy a légkörben áramlat induljon meg; így hát nem lehetne szél.
De láttuk, hogy még ha a Föld tengelye az ekliptikára merőleges volna is, a mi a legegyszerűbb eset, az egyenlítői vidékek jobban fölmelegednének, mint a mérsékelt és sarki vidékek, tehát még ez egyszerű esetben is állandó szél, a légkör folytonos
mozgása keletkeznék; a valóságban a viszonyok sokkal bonyolultabbak, tehát még több ok van a szél keletkezésére, mert a tengelyforgás elhajlása is közbejátszik, hogy a hőmérsékletnek még nagyobb különbözetet álljanak elő.
Gyakran felszálló és leszálló szelet is észlelnek; ezek a vízszintes szél visszaverődései a Föld egyenetlenségeitől. E szelek a léghajózás, főként az aeroplánok szempontjából fontosak, melyeket a szél alulról csaphat meg és felfordíthat. Tehát kívánatos, hogy az aeroplánok elég (100–200 m.) magasságban repüljenek, hogy elkerüljék a felszálló áramlatokat, melyek főként közvetetlenül a Föld felszíne szomszédságában erősek.
A kisnyomások középpontja. De ha valamely C fölmelegedésközéppontunk van (l. a 80. rajzot), a dolog többé nem így megyen végbe; a nyomás C pontban és e pont fölött nem marad meg eredeti értékében; bizonyos I1 ponton a nyomás kisebb, mint távolabb a Föld felszínén, a hol a nyomás értéke H0. Ez az I1 pont tehát okvetlenül a H1 felszínhez tartozik, mely magában foglalja a légkör mindama pontjait, a melyeken ugyancsak H1 a nyomás. A H1 izobárfelszín, a mely előbb gömbalakú volt, most meghajlik és I1-ben metszi a talajt bizonyos C1 görbében. A H2 izobárfelszín hasonlóan átalakul és a Földet C2
80. rajz.
a C1 görbén belül; a H3 felszín éppen így a C3 görbét jelöli ki. Bizonyos, mondjuk H4 izobárfelszíntől kezdve a felszín alakváltozása már nem olyan nagy, hogy a Földet érintse; a melegedés-középpont csak éppen arra szorítkozik, hogy a H4 felszínnek az I4 homorúságot adja, mely a következő izobárfelszineken egyre kevésbé erősen jelentkezik abban a mértékben, a mint a légkörben felemelkedünk bizonyos Hn izobárig, a hol ismét a szabályos gömbalakot találjuk meg. Néha egyes meteorológiai könyvekben megvonják a légkör felső rétegeinek izobárfelszineit is és jelzik azt az alakot a melyet a még gömbalakú izobárfelszíntől kiindulva felvesznek. Mi az ily feltevéseken nyugvó szerkesztésekhez nem ragaszkodunk. Elképzelhető, mennyire pontatlanok és némi valószínűséggel csakis az alsó rétegek izobárfelszineit vonhatjuk meg, az egyedülieket, melyeket manapság kielégítően tanulmányoztak.
A C1, C2, C3 görbéket, az izobárfelszinek metszeteit a Földdel, izobárgörbéknek, vagy izobárvonalaknak nevezik.
A nagynyomások középpontja. Ebben az esetben (l. a 81. rajzot) a tünemény fordított, az izobárfelszinek elgörbülése homorúság helyett domborúságot mutat.
81. rajz.
A meleg- és hideg-középpontok váltakozása. Elképzelhető, hogy mi történik a kisnyomású meleg- és a nagynyomású hidegközéppontok váltakozása esetén a Föld bizonyos meghatározott része fölött; az izobárfelszinek egymásután kimélyülnek a meleg-
vagy kisnyomású középpontok felett és kidudorodnak a hideg- vagy nagynyomású középpontok felett.
Menjünk a föld felszinén a nyomáscsökkenés irányában, akkor találunk egy I1 pontot, a hol a nyomás H1, majd tovább egy I2 pontot, a hol a nyomás H2 stb. Másrészt tudjuk, hogy a légkörben a nyomás a magassággal csökken; az M pont függőlegesén is vannak oly M1, M2 ... pontok, melyeken a nyomás értéke sorjában H1, H2. E pontok tehát a H1, H2 ... izobárfelszinekhez tartoznak, melyek e szerint az előző pontban mondottaknak megfelelően hajlottak, miként a rajz mutatja.
De a föld felszinén a nyomáskülönbségek következtében előálló szél, balról jobb felé fúj a nyomáscsökkenés irányában és pedig annál nagyobb sebességgel, mennél gyorsabb a nyomás változása, vagyis mennél közelebb esnek egymáshoz az I1I2I3 pontok. Valóban látjuk, hogy ha az I1 pont közelebb van az M-hez, az izobárfelszinek még meredekebbek.
|
83. rajz. |
Már most, ha két szomszédos Hm s Hp izobárvonalat gondolunk (l. a 83. rajzot), lesz bizonyos hely, a hol e két görbe merőleges távolsága legkisebb, ez az Im Ip hely; itt fúj tehát a szél a legnagyobb erővel. Ha a Hm, és H izobárokat elég közel gondoljuk egymáshoz, hogy az H egyenes az egység hosszúság legyen, akkor a Hm – nyomáskülönbséget barométeres grádiens-nek nevezzük. |
Tehát a következő meghatározásra jutunk:
A barométeres grádiens kénesőmilliméterben kifejezve az a
nyomáscsökkenés, a melyet két izobárnak közös merőlegesén az egységtávolságban észlelünk.
A tapasztalat azt mutatja, hogy az 1 mm. nyomáskülönbségű izobárok nagyon távol esnek egymástól. Hogy a grádiens értékéül sem túlnagy, sem túlkis számot ne kapjunk, egységhosszúságul a földi fokot (1° = 60 tengeri mérföld = 111 kilométer) fogadták el a grádiens részére.
Ily körülmények közt:
A grádiens számértéke két szomszédos izobárra vonható merőlegesnek egy fokára eső és milliméterekben mért barométerállás-különbség.
A gyakorlatban a gyenge szeleket az egységnél kisebb grádiens jelzi, a jó szellőnek közel két érték felel meg, a friss szellőnek három. A négyen felüli értéknél vihar van.
Az izobárok igazi hajlása. Nem fölösleges dolog itt arra emlékeztetni, hogy a 82. rajzon kitüntetett izobárok a valóságban kevésbé hajlottak. Az 1 értékű gradiens esetén az izobár α hajlásszögét az 1 milliméter nyomáskülönbségű MM1 magasság és a 111 kilométer hosszú MI1 értékek viszonya adja meg.
Már pedig tudjuk, hogy körülbelül 11 méter légköri magasságkülönbséggel 1 mm. nyomáscsökkenés kapcsolatos. Tehát α szög, ívmértékben mért közelítő értékéül kapjuk:
| α = |
|
= |
|
, α = |
|
tehát 1/10,000 lejtés felel meg az egységértékű grádiensnek; a mint látjuk, ez az érték nagyon csekély. A levegő tehát a szél tüneményében fölötte csekély lejtésű felszínen csúszik.
198
195. A szelek elhajlása a Föld mozgása következtében. Emlékeztetnünk kell itt a mechánika amaz elvére, a melyről e könyv első részében szólottunk a Föld forgó mozgása alkalmából. Minden mozgó test az északi félgömbön mozgásirányától jobbra hajlik el, a déli félgömbön pedig balra. A szél sem kerüli ki ezt az általános szabályt. Látni fogjuk tehát, hogy a szél az északi féltekén, útját a grádiens irányában kezdi meg, de aztán fokozatosan elhajlik a grádienstől jobbra. E szabálynak mindjárt fontos alkalmazásait fogjuk látni.