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Titel
Wind,
die in horizontaler oder in einer nur wenig gegen die Erdoberfläche geneigten
Richtung fortbewegte
Luft. Die
Richtung des
Windes wird nach der
Weltgegend bezeichnet, aus welcher er weht. Zu Land rechnet man die
Richtung des
Windes nach
der wahren
Richtung der
Weltgegend (rechtweisend), zur
See nach den vom
Kompaß
[* 2] angezeigten
Weltgegenden,
so daß, um die wahre
Windrichtung zu finden, die
Abweichung des von der Nordspitze der Kompaßnadel angezeigten magnetischen
Nordens
(magnetische Deklination) von
dem wahren
Norden
[* 3] hinzugezählt oder abgezogen werden muß.
Die
Richtung des
Windes wird vermittelst einer
Windfahne bestimmt, welche
hoch und frei angebracht ist und
sich leicht drehen lassen muß. Um die
Windrichtung in den höhern Luftschichten zu bestimmen, pflegt man den Zug
der
Wolken zu
beobachten. Die
Richtung des Wolkenzugs in verschiedener
Höhe kann unter sich und von der
Windrichtung an der Erdoberfläche
verschieden sein. Nach einem Beschluß des ersten Meteorologenkongresses zu
Wien
[* 4] 1873 sind die englischen
Bezeichnungen der
Windrichtungen für den internationalen
Gebrauch allgemein eingeführt.
Hiernach bezeichnet N
Nord, E
Ost, S
Süd, W
West. Die
Stärke
[* 5] oder
Geschwindigkeit des
Windes, welche auch durch den
Druck angegeben
werden kann,
den der
Wind senkrecht gegen eine
Platte von bestimmter
Größe und bestimmtem
Gewicht ausübt,
wird gegenwärtig meistens durch das Robinsonsche
Anemometer
[* 6] oder die Wildsche
Windfahne (s.
Anemometer) bestimmt.
Da aber diese
Apparate kostspielig und für gewöhnliche
Beobachtungen zu umständlich sind, pflegt man die
Stärke des
Windes meistens annähernd
abzuschätzen. Die zur
See angewandte englische
Skala
(Beauforts
Skala) hat zwölf
Grade, während man auf
dem Land außer der
Windstille sechs verschiedene
Grade der Windstärke (halbe
Beauforts
Skala, Landskala) zu zählen pflegt.
Diese
Grade und Benennungen der Windstärken sowie ihre
Wirkungen zu Land und zur
See sind im folgenden zusammengestellt:
1) Landskala (halbe Beauforts Skala).
|Windstärke (Grad)||Bezeichnung des Windes||Wirkung des Windes|
|0||Still||Der Rauch steigt gerade oder fast gerade empor.|
|1||Schwach||Für das Gefühl bemerkbar, bewegt einen Wimpel und die Blätter der Bäume.|
|2||Mäßig||Streckt einen Wimpel, bewegt die Blätter und schwächern Zweige der Bäume.|
|3||Frisch||Bewegt die stärkern Zweige der Bäume.|
|4||Stark||Bewegt große Äste u. schwächere Stämme, das Gehen im Freien ist gehemmt.|
|5||Sturm||Die ganzen Bäume werden gerüttelt, Äste und schwächere Bäume gebrochen.|
|6||Orkan||Zerstörende Wirkungen, Häuser werden abgedeckt, starke Bäume gebrochen oder entwurzelt.|
.
2) Seeskala (Beauforts Skala).
|Windstärke (Grad)||Bezeichnung des Windes||Geschwindigkeit und Segelführung eines Schiffs dicht beim Wind|
|0||Still||Keine Fahrt.|
|1||Leiser Zug||Das Schiff steuert.|
|2||Leichter Wind||Das Schiff läuft 1-2 Knoten.|
|3||Schwacher Wind||Das Schiff läuft 2-4 Knoten.|
|4||Weniger Wind||Das Schiff läuft 4-6 Knoten.|
|5||Frischer Wind||Oberbramsegel.|
|6||Starker Wind||Einfach gereffte Marssegel u. Bramsegel.|
|7||Starker Wind||Doppelt gereffte Marssegel.|
|8||Stürmischer Wind||Dreifach gereffte Marssegel.|
|9||Sturm||Dicht gereffte Marssegel.|
|10||Starker Sturm||Dicht gereffte Großsegel.|
|11||Starker Sturm||Sturmstagsegel.|
|12||Orkan||Kein Segel kann geführt werden.|
¶
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Die Ablesungen des Anemometers geben die Geschwindigkeit des Windes in Metern pro Sekunde. Die Beziehungen zwischen den Windgeschwindigkeiten, dem Winddruck und den abgeschätzten Graden der Windstärke nach Beauforts Skala sind (nach Scott) in nachstehender Tabelle wiedergegeben:
|Windstärke nach||Windgeschwindigkeit||Winddruck:|
|Beauforts Skala||Landskala||pro Sekunde||pro Minute||pro Stunde||Kilogr. pro|
|Meter||Meter||Kilom.||Seem.||QMeter|
|0||↘||0-1.5||90||5.4||3||0.3|
|1||1||3.5||210||12.6||7||1.5|
|2||2||6||360||21.6||12||4.4|
|3||↘||8||480||28.8||16||7.8|
|4||3||10||600||36||19||12.2|
|5||↘||12.5||750||45||24||19.0|
|6||4||15||900||54||29||27.4|
|7||↘||18||1080||64.8||35||40|
|8||5||21.5||1290||77.4||42||56|
|9||↗||25||1500||90||49||76|
|10||↘||29||1740||104.4||56||103|
|11||6||33.5||2010||120.6||65||137|
|12||↗||40||2400||144||78||195|
Die Richtung und Stärke des Windes ist an der Erdoberfläche von den örtlichen Verhältnissen stark beeinflußt. Auf dem Meer wehen die Winde [* 8] in größerer Stärke und Regelmäßigkeit als über dem Festland, und auf diesem findet man wiederum in Ebenen und Tiefländern im allgemeinen gleichmäßigere, regelmäßigere und frischere Winde als in den Bergländern, wo infolge der Terrainunterschiede der Luftbewegung ein größerer Widerstand sich entgegenstellt. Je höher man sich über die Erde erhebt, desto freier und unbehinderter wird die Bewegung der Luft und desto größer die Kraft [* 9] des Windes.
Um die Windverhältnisse eines gegebenen Ortes zu ermitteln, bestimmt man, wie oft während eines längern Zeitraums ein jeder der acht Hauptwinde (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) weht. Trägt man die Zahlen, welche dies angeben, auf die entsprechenden Punkte eines in acht gleiche Teile geteilten Horizontalkreises auf, so erhält man die Windrose des betreffenden Ortes. Zum Überblick der Häufigkeit der verschiedenen Winde für einen bestimmten Zeitraum gibt man meistens Prozentzahlen der beobachteten Windrichtungen inkl. der Windstillen an und trägt diese nach einem bestimmten Maßstab [* 10] nach den acht Hauptstrichen der Windrose auf.
Auf diese Weise findet man, daß in den meisten Gegenden der Erde eine Windrichtung während des ganzen Jahrs oder zu einer bestimmten Zeit desselben am häufigsten auftritt (die vorherrschende Windrichtung). In manchen Gegenden und zu manchen Jahreszeiten [* 11] ist diese letztere von einer Häufigkeit, gegen welche alle andern Windrichtungen zurücktreten; in andern Gegenden und Zeiten ist dieselbe weniger hervortretend. An einigen Punkten herrscht dieselbe Windrichtung das ganze Jahr hindurch, an andern wiederum wechselt sie mit den Jahreszeiten.
Man unterscheidet demnach 1) konstante Winde, die das ganze Jahr hindurch aus derselben Richtung in überwiegender Häufigkeit wehen, so die Passatwinde (s. d.);
2) periodische Winde, welche in bestimmten Jahres- und Tageszeiten eine überwiegende Häufigkeit haben, deren Richtung aber mit den Jahres- und Tageszeiten wechselt: Monsune (s. d.), Land- und Seewinde;
3) gewöhnliche vorherrschende Winde. In Europa [* 12] sind im Januar im allgemeinen die südwestlichen Winde vorherrschend, mit Ausnahme der östlichen Länder des Mittelmeers, [* 13] wo nordöstliche Winde überwiegen. Die Ostküste von Island [* 14] hat nördliche Winde, die Nordküste und Westküste südöstliche. Im ganzen nordwestlichen Asien [* 15] herrschen südwestliche Winde, im östlichen Asien nordwestliche bis nördliche, im südlichen Asien nördliche bis nordöstliche (Nordostmonsune) und im südwestlichen Sibirien östliche Winde vor. Im Juli sind die herrschenden Winde in Europa im ganzen westlicher als im Januar. In Osteuropa und Westasien gehen sie in nordwestliche und nördliche, im südlichen Asien in südwestliche, an der chinesischen Küste in südliche, weiter im N. in südöstliche und östliche Winde über, und an der sibirischen Nordküste sind östliche und nördliche Winde die vorherrschenden.
Die hauptsächlichste Ursache des Windes ist die verschiedene Größe des Luftdrucks, und zwar weht der Wind aus den Gegenden, welche höhern Luftdruck besitzen, nach denjenigen Gegenden hin, in welchen ein niedrigerer Luftdruck besteht (vgl. Wetter). [* 16] Rings um ein Maximum des Luftdrucks (s. unten) müßte, wenn die Differenz im Luftdruck die einzige Ursache für die Richtung des Windes wäre, der Wind auf allen Seiten nach außen hin, d. h. auf der Nordseite von S. nach N., auf der Westseite von O. nach West, auf der Südseite von N. nach S., auf der Ostseite von West nach O. wehen, und ebenso müßte rings um ein Minimum des Luftdrucks (s. unten) der Wind auf allen Seiten nach innen wehen, nämlich auf der Nordseite von N., auf der Westseite von West, auf der Südseite von S., auf der Ostseite von O. Diese ursprüngliche geradlinige Richtung vom höhern nach dem niedrigern Luftdruck wird aber durch die Umdrehung und die Kugelgestalt der Erde sowie durch die Zentrifugalkraft [* 17] verändert.
Die Umdrehung der Erde von West nach O. bewirkt nämlich, daß der Wind auf der nördlichen Halbkugel in Bezug auf seine Richtung nach rechts, auf der südlichen nach links abgelenkt wird. Ein Luftteilchen, welches sich z. B. auf der nördlichen Halbkugel von S. nach N. in Bewegung gesetzt hätte, würde, während die Erde sich unter ihm von West nach O. hinwegdreht, seine Richtung nach und nach immer mehr in eine westliche verwandeln, d. h. seine Bahn hat eine Drehung nach rechts oder im Sinn der Zeiger einer Uhr [* 18] erfahren.
Ebenso wird auf der südlichen Halbkugel eine Drehung des bewegten Körpers infolge der Erdrotation nach links oder gegen die Bewegung der Uhrzeiger erfolgen. Auf beiden Halbkugeln findet diese Ablenkung der ursprünglichen Windrichtung in dem Sinn der scheinbaren Bewegung der Sonne, [* 19] d. h. mit der Sonne, statt. Die Größe dieses Ablenkungsvermögens, welches am Pol am größten ist (15 Sekunden in der Zeitsekunde) und am Äquator verschwindet, ist durch ein einfaches Gesetz an die geographische Breite [* 20] eines Ortes gebunden.
Unter 30° Breite ist das Drehungsvermögen halb so groß als an den Polen, unter 60° Breite beträgt es 13 Sekunden in der Zeitsekunde etc. Infolge des Einflusses, den die Zentrifugalkraft auf ein Luftteilchen ausübt, welches sich auf einer gekrümmten Bahn bewegt, hat dieses das Bestreben, aus dieser Bahn herauszutreten und der geraden Linie zu folgen. Bei der Bewegung um ein Minimum oder Maximum des Luftdrucks verfolgen die Luftteilchen spiralförmige Bahnen, welche beim Minimum ihre hohle Seite dem niedrigern Luftdruck, beim Maximum dem höhern Luftdruck zukehren. Infolgedessen wird die durch die Erdrotation verursachte Ablenkung bei der Bewegung um ein Minimum des Luftdrucks durch die Zentrifugalkraft vergrößert, bei der um ein Maximum ¶
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verkleinert. Die Wirkung dieser beiden Einflüsse und die Beziehung der Windrichtung zu dem Luftdruck läßt sich in folgender Regel (Buys-Ballotsche Windregel) darstellen: »Wendet man dem jeweilig wehenden Wind den Rücken zu, so hat man auf der nördlichen Halbkugel den höchsten Luftdruck zur Rechten und etwas nach hinten, den niedrigsten zur Linken und etwas nach vorn; auf der südlichen Halbkugel aber den höchsten zur Linken und etwas nach hinten und den niedrigsten zur Rechten und etwas nach vorn«.
Nach dieser Regel kann man also aus dem zu irgend einer Zeit an einem bestimmten Ort wehenden Wind die Richtungen bestimmen, in welchen der zu derselben Zeit stattfindende höchste und niedrigste Luftdruck vorhanden ist. Die Luft, welche infolge der Druckdifferenzen aus den Gegenden mit höherm Luftdruck nach denen mit niedrigerm geführt wird, kann hier nicht angehäuft werden, sondern muß beständig abfließen und zwar auf einem andern Weg, als auf welchem sie zuströmte.
Daher wird sich in den Gegenden eines barometrischen Minimums ein aufsteigender Luftstrom bilden, der in den obern Schichten der Atmosphäre ebenfalls zu Bewegungen der Luft Veranlassung gibt. Aus demselben Grund wird sich über einem barometrischen Maximum ein absteigender Luftstrom bilden. Das bekannte und durch langjährige Beobachtungen als sicher und richtig festgestellte Dovesche Drehungsgesetz der Winde (auch nur als Regel, wie die Buys-Ballotsche, aufzufassen), nach welchem der an einem bestimmten Orte der Erde und im regelmäßigen Verlauf sich im Sinn der Zeiger einer Uhr oder mit der Sonne dreht, also auf der nördlichen Halbkugel von N. durch O., S. und West bis wieder N., auf der südlichen Halbkugel von S. durch O., N. und West bis wieder S., läßt sich ebenso wie die zahlreichen von Dove selbst anerkannten Abweichungen von diesem Gesetz, nämlich das Zurückspringen oder Krimpen des Windes gegen die Richtung der regelmäßigen Drehung, durch die oben dargestellten Beziehungen zwischen Luftdruck und Windrichtung einfach als Folge derselben erklären, während Dove diese Drehung des Windes an einem Ort früher durch das gegenseitige Verdrängen und Zurückweichen der beiden hauptsächlichsten Luftströmungen, des warmen, feuchten Äquatorial- und des kalten, trocknen Polarstroms, zu erklären versucht hat. Gegenwärtig faßt man diese Erscheinung der zuerst von Dove als thatsächlich vorhanden erkannten Drehung des Windes als Folgen der Einwirkung der verschiedenen Verteilung des Luftdrucks auf.
Nicht nur die Windrichtung, sondern auch die Stärke des Windes hängt von den Differenzen im Luftdruck ab. Da, wo auf einem größern Flächenraum der Luftdruck sehr gleichmäßig ist, und wo die Unterschiede desselben nur sehr gering sind, ist die Luft wenig bewegt, und es herrschen dort Windstillen oder nur leichte Winde vor; je größer aber der Unterschied des Drucks (oder des Barometerstandes) zwischen zwei verschiedenen Stationen ist, desto stärker weht der an dem Ort mit dem niedrigern Luftdruck.
Die kürzeste Entfernung eines Ortes mit höherm Luftdruck von der Isobare (Linie gleichen Luftdrucks) für einen niedrigern Luftdruck, also die Senkrechte auf diese Isobare, bezeichnet die Richtung, in welcher der größte Unterschied des Luftdrucks stattfindet; man nennt sie die Richtung des barometrischen Gradienten; die Größe desselben setzt man nach internationaler Übereinkunft gleich der in Millimetern gemessenen barometrischen Differenz auf einen Meridiangrad (60 Seemeilen oder 111 km) und läßt dann bei Angabe der Größe des Gradienten diese Einheit der Entfernung fort. Die Richtung des Gradienten bedingt die Richtung des Windes und die Größe des Gradienten die Stärke des Windes. Ist z. B. an irgend einem Orte der Gradient von N. nach S. gerichtet, wobei der höhere Luftdruck im S. liegt, so weht der an diesem Ort aus SW. oder WSW. bis West. Je größer der Gradient ist, desto stärker weht der Wind, und der bei einem Gradienten von 4,5 mm pro Meridiangrad entstehende Wind kann durchschnittlich schon als Sturm bezeichnet werden.
Sowohl in Bezug auf die Richtung des Windes als auch in Bezug auf seine Stärke haben die neuern Untersuchungen eine tägliche Periode nachgewiesen. In Bezug auf die Windrichtung hat sich ergeben, daß, außer dem bekannten Wechsel von Land- und Seewinden sowie von Berg- und Thalwinden, in Gegenden, in welchen die Windverhältnisse weder durch zu große Nähe des Meers noch durch Gebirge beeinflußt werden, eine entschiedene Tendenz des Windes vorherrscht, sich von 9 Uhr vormittags bis 2 Uhr nachmittags mit der Sonne, also in der Richtung NOSW. zu drehen und dann bis zum Abend wieder in seine ursprüngliche Richtung zurückzukehren.
Auf hohen Berggipfeln ist die tägliche Periode in der Winddrehung in umgekehrter Weise beobachtet. Die Größe dieser Schwankung ist bei östlichen Winden [* 22] und klarem Himmel [* 23] bedeutender als bei trüber Witterung und westlichen Winden. In Bezug auf die tägliche Periode der Windstärke hat sich gezeigt, daß sie auf dem Meer nur schwach auftritt und sich vorzugsweise auf Landstationen zeigt. Auf diesen ist die Windstärke am schwächsten in der Nacht und am größten zur Zeit der größten Tageswärme. Auf Berggipfeln ist die Windstärke ebenso wie auf dem Meer am geringsten um Mittag und am größten in der Nacht oder in den Morgenstunden.
Stürme.
Jeden Wind, dessen Geschwindigkeit 25 m in der Sekunde oder darüber beträgt (9-12 der Beauforts Skala), nennen wir Sturm. Stürme treten auf, wenn der barometrische Gradient groß ist, wenn also der Luftdruck an nahe bei einander liegenden Orten große Unterschiede darbietet. Um die barometrischen Maxima sind die Gradienten meistens klein, während um die barometrischen Minima häufig große Gradienten auftreten und deshalb die Stürme viel häufiger um ein barometrisches Minimum als um ein Maximum wehen.
Ein Sturm bildet immer wenigstens einen Teil eines Wirbels, welcher das barometrische Minimum in spiralförmiger Bewegung (s. oben) umkreist. In manchen Fällen, z. B. bei den Stürmen, welche man in der heißen Zone findet, begegnet man auf allen Seiten des Wirbels Sturmwinden. Solche Stürme nennt man Wirbelstürme oder Cyklone. Die Stürme in den gemäßigten und kalten Zonen sind gewöhnlich nicht vollständige Wirbelstürme, da meistens nur ein Teil des Luftwirbels Winde von Sturmesstärke aufzuweisen hat, während in den übrigen Teilen des Wirbels schwächere Winde auftreten. Die Richtung, in welcher ein Wind als Sturm weht, ist ebenso wie bei jedem andern Wind von der Richtung und Größe des Gradienten und von der Ablenkung der Windbahn durch die Rotation der Erde und die Zentrifugalkraft abhängig. Da ein Sturm immer einen Teil eines Wirbels oder einen völligen Wirbel ausmacht, muß man bei demselben zwischen der drehenden Bewegung des Windes um das Wirbel- oder Sturmzentrum und der über die ¶