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東西南北大風吹—風向與風速

抓不住它的身子,
看不見它的影子,
小時搖動樹枝, 
大時推倒房子。 
(猜一自然現象)

你猜對了嗎?沒錯,答案就是風!在戶外最能感覺到自然風的存在,它有時強烈,有時和緩;有時挾著暴雨,有時帶著花香。不過,它總是到處流浪,不知它從哪裡來,也不知它要到哪裡去。

當空氣在水平方向流動,就產生了風,因為空氣有熱漲冷縮的特性,在比較熱的地方,空氣受熱膨脹變輕而上升,壓力就相對較低,形成低氣壓;相反的,當空氣遇冷時變重而下降,壓力就會增加而形成高氣壓。就像水是從高處往低處流,空氣也會從高氣壓區流向低氣壓區,這種空氣流動的現象,就是我們所感受到的「風」。

風向

三國誌當中「孔明借東風」的故事,孔明要如何知道自己借到的是東風呢?這時就得依靠風向的判斷囉!風向就是指風的來向,常用來測量風向的儀器有風向袋和風向計。

風向袋是紅白相間的圓錐形布袋,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(90度)。

風向袋的外觀。

風向袋(圖片出處Wikimedia Commons)

風向計它的指針像箭一樣,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。目前氣象署觀測風向則使用風向風速計,它能同時測計風向和風速。

風向雞的外觀。

風向雞(圖片出處Wikimedia Commons)

風向通常是透過基本方向或方位度來了解。我國的風向測量的單位是十六方位,也就是東、東南東、東南、南南東、南、南南西、西南、西南西、西、西北西、西北、北北西、北、北北東、東北以及東北東這十六個方位。

風速

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。

我們都玩過風車,當風速越大,風車旋轉的速度就越快,風速測量也是利用類似的原理,風速測量器是在十九世紀末才出現的。當風吹動使得風杯或螺旋槳旋轉時,就會驅動內部的儀器紀錄風速。

方向風速計的外觀以及風速計上的風杯的外觀。

方向風速計與風速計上的風杯(圖片出處Wikimedia Commons)

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。

那麼,有沒有超過12級以上的風速呢?現在我們能從儀器測量得知,自然界的風實際遠超過12級,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。

另外,你有發現為什麼臺灣冬天時常常颳大風,而夏天相對較小和比較溫和呢?這是因為季風的關係。在冬季,受到大陸冷氣團的影響,臺灣北部及東北部經常吹著強烈的東北季風,平均風速有六級,瞬間風速甚至可以達到八、九級,尤其在臺灣海峽及桃園至雲林沿海一帶常颳起陣陣大風。臺灣地區所處之處,夏季有西南季風、冬季有東北季風的季節變化,以及山脈的影響,具備了相當豐富的天然風力資源。

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