风的好处有哪些?
1、运输
海运方面,在帆船时代风对航海是极度重要的动力源,信风的运用为地理大发现带来极大的助力,直到蒸汽船普及后才失去其重要性,但强风对小船的航行仍带来不少危险性,且强风亦会增强海浪危害航行安全,因此回避风带来的危险仍是航海的重点,大型船只也要回避龙卷风与台风等强烈气旋。
空运方面,逆风有助于航空器起降,特别是固定翼飞机,而侧风对起降则最不利,因此多数机场的跑道尽可能与盛行风向平行以降低遇上侧风的几率,航空母舰在要进行起降作业时也多半会逆风航行亦此原因。
飞机航行中风亦是重要的危险因素,与行进方向不平行的风容易引发乱流造成飞安问题,因此机身设计必须重视减少风干扰保持平衡,长途飞机则多半会飞到平流层巡航亦为减少对流层的垂直风影响。
陆运方面,一些空旷平原或河面常会有强风吹拂,因此这些路段或桥梁会加设挡风板增加行车安全,特别是铁路,一旦因强风造成出轨必成重大事故。
车辆本身较少受自然风影响,但高速行驶下产生的相对风便很重要,车身外型是主要的风阻来源,采用流线型的设计可降低风阻系数,提高最高车速并降低油耗;
重视性能的跑车与赛车还会要求利用相对风在高速行驶时产生下压力(即与飞机的机翼相反的概念),借此确保高速行驶轮胎的抓地力。风对车辆的散热也极为重要,引擎、刹车与轮胎等容易产生高温的部件非常需要仰赖风散热。
2、能源
风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高,动能越大。
人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力,方法是透过传动轴,将转子(由以空气动力推动的扇叶组成)的旋转动力传送至发电机。
到2008年为止,全世界以风力产生的电力约有 94.1 百万千瓦,供应的电力已超过全世界用量的1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源,但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。
3、娱乐
许多娱乐活动都和风有关,像是悬挂式滑翔、乘热气球、放风筝、风筝冲浪、滑翔伞、帆船航行、滑浪风帆、开滑翔机等。
以滑翔机为例,地面上方的风速梯度会影响滑翔机的起飞及降落阶段,风速梯度会产生一种称为地面发射(ground launch)的效果,但若风速梯度很大,或是有突然的变化,而飞行员保持相同的俯仰姿态,指示空速会增加,可能超过最大速度,因此飞行员需调整俯仰姿态来处理风速梯度的影响。
成因
风是由气压的差异造成的。当气压差异存在时,空气会从高压区域向低压区域移动,从而产生风速大小不同的风。
在一个旋转的星球上,在赤道以外的地方,空气的流动会受到科氏力的影响而产生偏转。就全球而言,大尺度风(大气环流)的两个主要的驱动因子是赤道和极地之间的加热差异(吸收太阳能量的差异导致了浮力)和星球的旋转。
在赤道之外的不受地面摩擦力影响的高空,大尺度的风倾向于达到地转平衡。在地球表面,摩擦力会使得风逐渐变慢。地表摩擦力还会使得更多的风被吹入低压区域。
一个新的有争议的理论认为, 森林引起的水汽凝结导致了对森林从海岸沿线吸引潮湿的空气过程的一个正反馈循环,从而产生了气压梯度。
在解构和分析风廓线时会将风描述为物理的力的平衡。这种分析有助于简化大气的运动方程以及构造有关风的水平和垂直的分布的变量。地转风是科氏力与气压梯度力平衡的结果。它平行于等压线流动,在中纬度地区大致流动在大气边界层之上。
热成风是大气中两层地转风的差分。它仅当大气有水平温度梯度之时存在。非地转风是地转风与真实风之差,它会导致空气逐渐填满气旋。梯度风与地转风相似,但还包括离心力(或向心加速度)。