Tuesday, 9 July 2024

ทำความเข้าใจถึงความเร็วลมหน่วยอย่างง่าย

ความเร็วลมหน่วย

ความเร็วลม เป็นหน่วยวัดทางอุตุนิยมวิทยาที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อสภาพอากาศ ภูมิอากาศ รวมไปถึงกิจกรรมของมนุษย์ในหลายๆ ด้าน โดยวัดด้วยหน่วยต่างๆ ซึ่งแต่ละหน่วยมีความสำคัญและนำไปใช้แตกต่างกัน

การทำความเข้าใจหน่วยวัดความเร็วลมเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญความสำคัญต่อการพยากรณ์อากาศ การวิเคราะห์รูปแบบสภาพอากาศ และการออกแบบโครงสร้างที่ทนทานต่อแรงลม สำหรับนักอุตุนิยมวิทยา นักวิจัย วิศวกร รวมไปถึงผู้ที่สนใจปรากฏการณ์ทางสภาพอากาศ

ในบทความนี้จะเจาะลึกความเร็วลมหน่วยต่างๆ ที่ใช้ในการวัดความเร็วลม การแปลงหน่วย ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติโดยหน่วยวัดความเร็วลม รวมไปถึงข้อดีข้อเสีย เป็นต้น

หลักการทำงานของเครื่องวัดความเร็วลม

หลักการทำงานนั้นเรียบง่ายและไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ตั้งแต่ปี 1846 โดยทำงานบนหลักการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าเช่นเดียวกับเครื่องวัดรอบ

หลักการทำงานของเครื่องวัดแบบลวดร้อนขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของอากาศที่ทำให้วัตถุที่ได้รับความร้อนเย็นลง ซึ่งหมายความว่าความเร็วของการไหลของอากาศจะวัดอัตราการระบายความร้อน ลวดที่ได้รับความร้อนด้วยไฟฟ้าจะถูกวางไว้ในกระแสลมที่เย็นลงเนื่องจากการไหลของอากาศเพิ่มขึ้น เพื่อรักษาอุณหภูมิของลวดให้คงที่ควรเพิ่มกำลังไฟมากขึ้น

กำลังไฟเข้าที่จ่ายให้กับลวดร้อนจะถูกใช้เพื่อวัดความเร็วลม จากนั้นเครื่องวัดแบบดิจิทัลที่เชื่อมต่อกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะปรับเทียบความเร็วของอากาศ และบันทึกเวลาที่ใช้ในการระบายความร้อนของลวดร้อนและคำนวณกระแสลม โดยทั่วไปประเภทนี้ใช้สำหรับวัดความเร็วต่ำของการไหลของอากาศ

หน่วยวัดความเร็วลมที่นิยมใช้ในปัจจุบัน

  1. ไมล์ต่อชั่วโมง (mph หรือ Miles/hour): เป็นหน่วยทั่วไปที่ใช้วัดความเร็วลม โดยเฉพาะในประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกา โดยหน่วยนี้แสดงถึงจำนวนไมล์ที่ลมพัดผ่านไปในหนึ่งชั่วโมง เช่น ความเร็วลม 10 ไมล์ต่อชั่วโมง หมายความว่าลมเคลื่อนที่ด้วยอัตรา 10 ไมล์ในหนึ่งชั่วโมง
  2. กิโลเมตรต่อชั่วโมง (km/h): เป็นหน่วยมาตรฐานสำหรับการวัดความเร็วลมในหลายประเทศทั่วโลก ซึ่งคล้ายกับไมล์ต่อชั่วโมงโดยหน่วยนี้ระบุระยะทางที่ลมพัดผ่านเป็นกิโลเมตรในหนึ่งชั่วโมง
  3. นอต (kt): มักใช้ในบริบททางทะเลและการบินเพื่อวัดความเร็วลม หนึ่งนอตมีค่าเท่ากับหนึ่งไมล์ทะเลต่อชั่วโมง โดยไมล์ทะเลขึ้นอยู่กับเส้นรอบวงของโลกและใช้สำหรับการเดินเรือในน้ำ
  4. เมตรต่อวินาที (m/s): เป็นหน่วยวิทยาศาสตร์มาตรฐานสำหรับการวัดความเร็วลมในระบบหน่วยสากล (SI)
    โดยแสดงถึงระยะทางที่ลมพัดผ่านเป็นเมตรในหนึ่งวินาที
  5. ฟุตต่อวินาที (ft/s): เป็นหน่วยอื่นที่ใช้เป็นครั้งคราวในการวัดความเร็วลม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรมและพลศาสตร์ของไหล โดยแสดงถึงระยะทางที่ลมพัดผ่านเป็นฟุตในหนึ่งวินาที
  6. มาตราโบฟอร์ต (Beaufort Scale): เป็นระบบที่ใช้ประมาณความเร็วลมโดยอิงจากสภาพที่สังเกตได้ แม้จะไม่ใช่การวัดที่แม่นยำ แต่มาตราวัดโบฟอร์ตก็ให้การประเมินคุณภาพความแรงของลมได้ โดยแบ่งประเภทความเร็วลมตั้งแต่ 0 (สงบ) ถึง 12 (แรงพายุเฮอริเคน) ตามผลกระทบต่อแผ่นดินหรือทะเล ดังนี้
ScaleWind speedDescriptionSea ConditionsLand Conditions
0< 1.6 km/hCalmทะเลสงบเหมือนกระจกควันลอยขึ้นในแนวตั้ง
11.6 - 5 km/hLight Airระลอกคลื่นที่มีลักษณะเป็นเกล็ดแต่ไม่มียอดโฟมทิศทางลมที่แสดงโดยการมีลอยของควัน แต่ไม่ใช่จากกังหันลม
26 - 11 km/hLight Breezeคลื่นเล็ก ยอดมีลักษณะใสคล้ายแก้วแต่ไม่แตกกระจายรู้สึกลมตีหน้า ใบไม้มีเสียงกรอบแกรบ ใบพัดธรรมดาเคลื่อนไปตามลม
312 - 19 km/hGentle Breezeคลื่นลูกใหญ่ ยอดคลื่นเริ่มแตก คลื่นเป็นฟองสีขาวแตกกระจายใบไม้และกิ่งเล็กๆ เคลื่อนไหวตลอดเวลา ลมพัดธงโบกสะบัดไป
420 - 28 km/hModerate Breezeคลื่นขนาดเล็กที่มียอดคลื่นแตกฟองขาวบ่อยครั้งเกิดฝุ่นและกระดาษหลวม กิ่งไม้เล็กๆเริ่มขยับ
529 - 38 km/hFresh Breezeคลื่นปานกลาง ลักษณะคลื่นยาวชัดเจน มีฟองสีขาวมากมาย มีฟองสเปรย์บ้างต้นไม้เล็กๆ ในใบเริ่มแกว่งไปมา น้ำบนบกเริ่มมีคลื่นก่อตัว
639 - 49 km/hStrong Breezeคลื่นขนาดใหญ่เริ่มก่อตัว มีคลื่นฟองสีขาวทุกที่ มีสเปรย์มากขึ้นมีกิ่งก้านขนาดใหญ่เคลื่อนไหว ได้ยินเสียงผิวปากในสายโทรเลข ใช้ร่มลำบากมาก
758 - 61 km/hNear Galeทะเลกองขึ้น โฟมสีขาวจากคลื่นที่แตกกระจายเริ่มปลิวไปตามทิศทางลมต้นไม้ทั้งต้นเคลื่อนไหว รู้สึกไม่สะดวกเมื่อเดินทวนลม
862 - 74 km/hGaleคลื่นสูงปานกลางและมีความยาวมากขึ้น ขอบยอดคลื่นเริ่มแตกเป็นสปินดริฟท์ โฟมถูกพัดเป็นเส้นชัดเจนตามทิศทางลมกิ่งไม้หักจากต้นไม้
975 - 88 km/hStrong Galeคลื่นสูง มีเส้นโฟมหนาทึบ ทะเลเริ่มม้วนตัว คลื่นอาจลดการมองเห็นเกิดความเสียหายทางโครงสร้างเล็กน้อย (ปล่องควันไฟหลุดออก)
1089 - 102 km/hStormคลื่นสูงมากและมียอดยื่นยาว เกิดฟองเป็นหย่อมๆ ถูกพัดเป็นเส้นสีขาวหนาทึบไปตามทิศทางของลม โดยรวมแล้วพื้นผิวทะเลมีลักษณะเป็นสีขาว ทะเลหมุนหนักและสั่นสะเทือนมีผลกระทบต่อการมองเห็นต้นไม้ถูกลมพัดถอนรากถอนโคนเกิดความเสียหายทางโครงสร้าง
11103 - 117 km/hViolent Stormคลื่นสูงเป็นพิเศษ (เรือขนาดเล็กและขนาดกลางอาจสูญเสียการมองเห็นด้านหลังคลื่นเป็นช่วงระยะเวลาหนึ่ง) ทะเลถูกปกคลุมไปด้วยฟองสีขาวยาวทอดตัวไปตามทิศทางของลมความเสียหายเป็วงกว้างต่อพืชพรรณและสิ่งปลูกสร้าง
12≥ 118 km/hHurricane Forceอากาศเต็มไปด้วยโฟมและสเปรย์ ทะเลขาวโพลน ส่งผลการมองเห็นมากความเสียหายอย่างรุนแรง เสี่ยงบาดเจ็บและเสียชีวิต

ซึ่งหากอยากทราบว่าลมมาตราวัดโบฟอร์ตที่ระดับใดที่ถือว่าลมแรงหรืออันตรายสามารถอ่านเพิ่มได้ที่ อัตราเร็วลมใดที่ลมแรงและอันตราย?

ตารางการแปลงหน่วยความเร็วลม

Wind Speed UnitEquivalent in m/sEquivalent in km/hEquivalent in mphEquivalent in knotEquivalent in ft/s
1 m/s13.62.2371.9443.281
1 km/h0.27810.6210.540.911
1 mph0.4471.60910.8691.467
1 knot0.5141.8521.15111.688
1 ft/s0.3051.0970.6820.5921

นอกจากนี้ยังมีหน่วยวัดกระแสลมที่น่าสนใจสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ที่ ทำความรู้จักหน่วยวัด CFM CMM

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดความเร็วลม

แอนนิโมมิเตอร์ หรือ เครื่องวัดความเร็วลมก็เหมือนกับเครื่องมืออื่นๆ ทั่วไป เนื่องจากเครื่องวัดความเร็วลมนั้นไม่สามารถตอบสนองความต้องการทั้งหมดได้ด้วยเครื่องมือเพียงประเภทเดียว ทำให้เครื่องวัดความเร็วลมมีข้อดีและข้อเสีย ดังนี้

ข้อดี

  • มีความแม่นยำสูงในการวัด
  • ให้การวัดที่เฉพาะเจาะจงโดยใช้พลังงานที่น้อยเมื่อเทียบกับต้นทุน
  • มีให้เลือกหลายขนาดและหลายรูปทรง จึงช่วยในการใช้งานได้หลากหลาย
  • อุปกรณ์นี้สามารถคำนวณพารามิเตอร์ต่างๆ ได้หลายแบบ เช่น อัตราเร็ว ความเร็วลม แรงดัน และทิศทางของลม
  • เนื่องจากเป็นเครื่องมือสำหรับสถานีตรวจวัดสภาพอากาศ จึงสามารถตรวจจับ วัดค่า และให้ข้อมูลเกี่ยวกับลมได้
  • มีโครงสร้างที่เล็กพกพาสะดวก และใช้งานง่าย

ข้อเสีย

  • อุปกรณ์สามารถเสียหายได้เนื่องจากสภาพแวดล้อม เช่น ลมแรงมากๆ ดังนั้นเครื่องจำเป็นที่ต้องได้รับการบำรุงรักษาและป้องกันอย่างเหมาะสมระหว่างการติดตั้งจะทำให้การวัดแม่นยำยิ่งขึ้น

โดยข้อมูลข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดความเร็วลมแต่ละชนิดสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ ข้อดีและข้อเสียของ Anemometer แต่ละชนิด