风速与风量

自古以来，人们就用“风速”来形容特别快的速度。的确，与大气的运动速度一比，地上几乎一切运动速度都相形见绌，而洋流的速度简直就是闲庭信步——只有风速的1/15～1/10。这也就是为什么人类的空中交通一直迟迟无法开展，直到发明了轻便的发动机，其螺旋推动力至少得能克服中等的风力，航空才得以实现。而直到今天为止，风依然在航空活动中扮演着重要的角色，原因嘛……举个例子，某些飓风的速度比现代的中型飞机的速度还要快呢。

可是，我们要怎么看各种风的力度呢？要怎么测量，又用什么手段来测量风力呢？

海员们一般用等级体系来衡量风力；最有名的是蒲福的风力等级；这个体系中的0级相当于平静无风，3～4级是中等强度的风，8～12级是暴风、狂风和各种类型的飓风。飞行员们则采用气象学中的一个古老方法，也就是用风的秒速度来衡量风力。“风速每秒5米”或“每秒10米”之类的表达，就等于是说：把一片绒毛放进这样的风里，它在1秒内能飞过5～10米的距离（简写为米/秒，即m/s）。最简单的风向标不仅能指示风的方向，往往还能根据铰接活叶的偏转程度来衡量风力（见图1-6）。不过，我们自然也有更精确的仪器，也就是所谓“风速计”；风速计上有一根轴，周围连着碗状或螺旋状的叶片，在风的吹动下会发生旋转，它便靠这个转速来确定风速的大小（图1-7）。

图1-6　最简单的指示风力和风向的仪器：风向标与维尔德板。

图1-7　带计数器的四叶碗状叶式风速计（风速-转数计）。计数器上有计时用的秒表，根据叶片在一定时间内的转数即可确定风速（m/s）。

这种风速测量法用在导航中有个好处，那就是更容易确定飞行器在刮风天的实际航速。举例来说，假如飞机在7～8m/s的风速中逆风而行，飞机本身的速度约为50m/s，则（相对于地面的）实际航速约为42～43m/s。

下页的表是衡量不同强度的风的分级风标，还说明了每种风的典型特征。很明显，要把m/s换算成千米/时（km/h），就应该先乘以60×60再除以1000。换句话说，1m/s=3.6km/h。为了方便起见，我们可以把m/s数乘以4，再把得到的结果减去10%（因为3.6=4-0.4）。要是想换算成里/时（mi/h）的话，只需把m/s数乘以2（因为m/s换算成km/h要乘以3.6，而1千米大约是1里的1.8倍，用3.6除以1.8便约等于2）。可见，14m/s的强风的风速约为50.4km/h（14×4-14×4×10%）或28mi/h（14×2）。

除了线性测量之外，风还可以“称重”——尽管这听起来十分古怪。找一块面积1平方米的板子，正对着风向立起，便能确定这阵风对板子的压力。物理的基本定律告诉我们：空气阻力与速度的平方成正比；举例来说，如果速度增加到2倍、3倍和5倍，空气阻力就相应增加到4倍、9倍和25倍。这一点也适用于风压。由表格可见，当风速达到19～20m/s时就能产生极其强大的风压了。强度更高的风便能对人施加数十千克的力，足以把人生生吹倒在地，这也是毫不奇怪的（请记住，迎风或背风而立的人的受风面积约为0.75平方米）。

注：蒲福风标与风速之间的关系也有别的版本。