Почему около высоток всегда сильно дует? Шесть наивных вопросов о ветре
Каждый городской житель может уверенно назвать десяток мест, где ветер дует как из аэродинамической трубы, срывая головные уборы и выворачивая зонты в непогоду. Особенно часто такое происходит около высотных зданий. Но не всех, и в этом кроется непостижимая на первый взгляд загадка. Почему некоторые небоскребы вызывают яростный рев стихии, чем они разгневали древнего бога ветра Стрибога? Да и вообще, откуда берется ветер, если прочные дома и высокие заборы должны по идее его останавливать? Начнем с самого простого.
Почему дует ветер?
А почему из надутого шарика со свистом выходит воздух, если его развязать? Очевидно же, что давление внутри шара больше, чем снаружи. Так и с атмосферой: когда давление в одном месте высокое, а в другом низкое, то воздух устремляется туда, где давление меньше. Чем больше разница, тем сильнее ветер.
Схема возникновения ветра
Хорошо, с движением понятно, но откуда берется разное давление?
От Солнца. Оно нагревает поверхность Земли, и нижние слои воздуха поднимаются вверх. Там они остывают и опускаются обратно к земле, но в тех местах, где солнце греет слабее. Получается две области: в одной из-за того, что воздух ушел вверх, его мало, следовательно, давление низкое; в другой, где он опустился, его много, значит давление высокое. Вот между ними и образуется ветер.
Наглядней всего этот круговорот можно наблюдать на пляже, когда солнце нагревает песок сильнее, чем воду. Воздух от нагретого песка уходит вверх, направляется в сторону моря и там опускается. Поэтому на пляже ветер дует почти всегда именно от воды, принося приятную прохладу.
А почему тогда ветер дует не равномерно, а порывами?
Последствия урагана в Москве, 2024 год
Виновата турбулентность. Представьте себе реку. Когда ее русло прямое, одинаковое по глубине, без изгибов и камней, то вода течет плавно. Но поставьте в воду препятствие (например, опору моста), и около него начнутся завихрения. А если такая опора будет стоять на мелководье, да еще в излучине, то около нее могут возникнуть даже маленькие водовороты. Вот такое беспорядочное и хаотичное движение и есть турбулентность.
С ветром так же, как и с рекой. В чистом поле на равнинной местности вы никогда не дождетесь порывов — ветер будет дуть равномерно и в одну сторону. Другое дело в городе или на пересеченной местности. Горы, здания, и даже небольшие возвышенности могут вызывать завихрения ветра. И нам, столкнувшимся с такой турбулентностью в городских условиях, порой кажется, что ветер дует сразу со всех сторон. Нет, дует он в одну сторону, просто в городе так много препятствий, что воздушный поток дробится на части, завихряется и даже сталкивается сам с собой.
Так что там насчет высоток, почему около некоторых ветер аж сбивает с ног?
В 2006 году в британском Лидсе построили небоскреб Бриджуотер Плейс высотой 112 метров. Здание заселили солидные компании, однако за ним сразу пошла дурная слава. Около небоскреба стало опасно ходить: чудовищной силы ветер сбивал людей с ног, поднимал в воздух мусорные баки и автомобили. Скорая регулярно выезжала к Бриджуотер Плейс, чтобы забрать пострадавших от столкновения со стихией. Случались и смерти — в 2011 году перевернувшийся от порыва ветра грузовик убил 35-летнего прохожего.
Женщину снесло ветром с тротуара около небоскреба Бриджуотер Плейс
Так что наши вывернутые зонтики — сущая ерунда по сравнению с местом, где неправильно построено здание. Да, именно высотка и служит причиной того, что около нее дует ветер. Механизм тут простой, хотя и не вполне очевидный.
Близко к земле скорость ветра низкая — разыграться в полную силу потоку мешает городская застройка. Но чем выше от земли, тем меньше становится препятствий и тем сильнее дует ветер (жители верхних этажей 25-этажного дома это подтвердят). И вот воздушная масса на высокой скорости ударяется о здание и как бы растекается в разные стороны, в том числе уходя вверх и вниз по стене. Бегущий к земле воздушный поток разгоняется (стена гладкая, препятствий нет) и столкнувшись с поверхностью, меняет направление на горизонтальное. При этом его скорость может быть гораздо больше, чем у «исходного» ветра.
А почему такое происходит не около каждого высокого здания?
Тут много факторов. Окружающая «нехорошую» высотку застройка может работать как на усиления, так и на ослабление. Иногда стоящие близко друг к другу дома создают такие городские каньоны, что поток воздуха в них ускоряется вдвое против исходного, достигая около поверхности скорости 15 м/с. А иногда эти же самые дома служат своеобразными «ветрорезами», уменьшая силу воздушного потока.
Точно просчитать, как поведет себя ветер в условиях высотной застройки невозможно: недаром область физики, которая изучает поведение воздушных масс и жидкостей, считается одной из самых сложных. Единственное, что могут инженеры и архитекторы, это продуть макет здания в аэродинамической трубе. Но так поступают только при проектировании «штучных» небоскребов, а типичную городскую застройку эти изыски обходят стороной.
Макет парижского района Дефанс в аэродинамической трубе
Влияет на скорость ветра также и форма здания. Ведь что собой представляет типичная жилая высотка в объеме? Это обычный параллелепипед — чемпион по созданию опасных воздушных потоков. Его прямые углы как бы провоцируют ветер срываться вниз по стене и обрушиваться на пешеходов. А вот каплевидной формы здания (их любили изображать в фантастических романах о городах будущего) ветер предпочтет плавно обогнуть.
В городе ветер непредсказуемый, но хотя бы не такой свирепый. А где у нас дует самый сильный ветер?
Мировой рекорд был зафиксирован в 1996 году на австралийском острове Барроу во время циклона «Оливия». Разовая (порыв) скорость ветра там достигла 113 метров в секунду или 408 км/ч. А вот наивысшая измеренная скорость ветра, известная человечеству, относится уже ко Вселенной, а точнее к планете Нептун. Там автоматические зонды записали постоянную скорость ветра 670 метров в секунду, а это 2400 км/час — абсолютный максимум.
Деревья, сгибаемые ветрами, постоянно дующими на берегу Южного острова Новой Зеландии
Что же касается нашей страны, то в России целью определить самое ветреное место наука не задавалась. Известно лишь о единичных метеонаблюдениях и связаны они с Дальним Востоком. Так, в 2011 году на мысе Тайганос в Магаданской области автоматическая станция зафиксировала ураган, в котором ветер три дня дул со скоростью 58 м/с (208 км/ч) при порывах до 80 м/с.
Много это или мало? Опасным считается сила ветра в 40–50 м/с. При ней запросто сносит с ног стоящего человека. Впрочем, для нас скорость выше 20 м/с уже сродни стихийному бедствию. А ветер, дующий со скоростью 33 м/с, может вызвать серьезные разрушения. Например, повалить высокие заборы, толстые деревья и сорвать крыши домов.
При этом в России есть город, где люди живут при нижнем пороге опасного показателя скорости ветра. Это Певек — самый северный город России, расположенный в Чукотском автономном округе. Там часто дует сильный арктический ветер 30–40 метров в секунду. Причем это не порывы, а равномерная скорость.
Географ и глобус
Почему около высоток всегда сильно дует? Шесть наивных вопросов о ветре
Каждый городской житель может уверенно назвать десяток мест, где ветер дует как из аэродинамической трубы, срывая головные уборы и выворачивая зонты в непогоду. Особенно часто такое происходит около высотных зданий. Но не всех, и в этом кроется непостижимая на первый взгляд загадка. Почему некоторые небоскребы вызывают яростный рев стихии, чем они разгневали древнего бога ветра Стрибога? Да и вообще, откуда берется ветер, если прочные дома и высокие заборы должны по идее его останавливать? Начнем с самого простого.Почему дует ветер?
А почему из надутого шарика со свистом выходит воздух, если его развязать? Очевидно же, что давление внутри шара больше, чем снаружи. Так и с атмосферой: когда давление в одном месте высокое, а в другом низкое, то воздух устремляется туда, где давление меньше. Чем больше разница, тем сильнее ветер.Хорошо, с движением понятно, но откуда берется разное давление?
От Солнца. Оно нагревает поверхность Земли, и нижние слои воздуха поднимаются вверх. Там они остывают и опускаются обратно к земле, но в тех местах, где солнце греет слабее. Получается две области: в одной из-за того, что воздух ушел вверх, его мало, следовательно, давление низкое; в другой, где он опустился, его много, значит давление высокое. Вот между ними и образуется ветер.Наглядней всего этот круговорот можно наблюдать на пляже, когда солнце нагревает песок сильнее, чем воду. Воздух от нагретого песка уходит вверх, направляется в сторону моря и там опускается. Поэтому на пляже ветер дует почти всегда именно от воды, принося приятную прохладу.
А почему тогда ветер дует не равномерно, а порывами?
С ветром так же, как и с рекой. В чистом поле на равнинной местности вы никогда не дождетесь порывов — ветер будет дуть равномерно и в одну сторону. Другое дело в городе или на пересеченной местности. Горы, здания, и даже небольшие возвышенности могут вызывать завихрения ветра. И нам, столкнувшимся с такой турбулентностью в городских условиях, порой кажется, что ветер дует сразу со всех сторон. Нет, дует он в одну сторону, просто в городе так много препятствий, что воздушный поток дробится на части, завихряется и даже сталкивается сам с собой.
Так что там насчет высоток, почему около некоторых ветер аж сбивает с ног?
В 2006 году в британском Лидсе построили небоскреб Бриджуотер Плейс высотой 112 метров. Здание заселили солидные компании, однако за ним сразу пошла дурная слава. Около небоскреба стало опасно ходить: чудовищной силы ветер сбивал людей с ног, поднимал в воздух мусорные баки и автомобили. Скорая регулярно выезжала к Бриджуотер Плейс, чтобы забрать пострадавших от столкновения со стихией. Случались и смерти — в 2011 году перевернувшийся от порыва ветра грузовик убил 35-летнего прохожего.Близко к земле скорость ветра низкая — разыграться в полную силу потоку мешает городская застройка. Но чем выше от земли, тем меньше становится препятствий и тем сильнее дует ветер (жители верхних этажей 25-этажного дома это подтвердят). И вот воздушная масса на высокой скорости ударяется о здание и как бы растекается в разные стороны, в том числе уходя вверх и вниз по стене. Бегущий к земле воздушный поток разгоняется (стена гладкая, препятствий нет) и столкнувшись с поверхностью, меняет направление на горизонтальное. При этом его скорость может быть гораздо больше, чем у «исходного» ветра.
А почему такое происходит не около каждого высокого здания?
Тут много факторов. Окружающая «нехорошую» высотку застройка может работать как на усиления, так и на ослабление. Иногда стоящие близко друг к другу дома создают такие городские каньоны, что поток воздуха в них ускоряется вдвое против исходного, достигая около поверхности скорости 15 м/с. А иногда эти же самые дома служат своеобразными «ветрорезами», уменьшая силу воздушного потока.Точно просчитать, как поведет себя ветер в условиях высотной застройки невозможно: недаром область физики, которая изучает поведение воздушных масс и жидкостей, считается одной из самых сложных. Единственное, что могут инженеры и архитекторы, это продуть макет здания в аэродинамической трубе. Но так поступают только при проектировании «штучных» небоскребов, а типичную городскую застройку эти изыски обходят стороной.
В городе ветер непредсказуемый, но хотя бы не такой свирепый. А где у нас дует самый сильный ветер?
Мировой рекорд был зафиксирован в 1996 году на австралийском острове Барроу во время циклона «Оливия». Разовая (порыв) скорость ветра там достигла 113 метров в секунду или 408 км/ч. А вот наивысшая измеренная скорость ветра, известная человечеству, относится уже ко Вселенной, а точнее к планете Нептун. Там автоматические зонды записали постоянную скорость ветра 670 метров в секунду, а это 2400 км/час — абсолютный максимум.Много это или мало? Опасным считается сила ветра в 40–50 м/с. При ней запросто сносит с ног стоящего человека. Впрочем, для нас скорость выше 20 м/с уже сродни стихийному бедствию. А ветер, дующий со скоростью 33 м/с, может вызвать серьезные разрушения. Например, повалить высокие заборы, толстые деревья и сорвать крыши домов.
При этом в России есть город, где люди живут при нижнем пороге опасного показателя скорости ветра. Это Певек — самый северный город России, расположенный в Чукотском автономном округе. Там часто дует сильный арктический ветер 30–40 метров в секунду. Причем это не порывы, а равномерная скорость.