Почему у высоких зданий ветер дует сильнее
Воздух над городом движется слоями. У самой поверхности земли деревья, заборы, гаражи и невысокие постройки создают сильное трение, поэтому приземный ветер заметно тормозит. На высоте пятидесяти или ста метров этому потоку ничего не мешает, и скорость ветра там в два-три раза выше, чем у асфальта.
Когда воздушная масса на полной скорости врезается в широкую стену высотного дома, ей некуда деваться. Примерно на уровне двух третей высоты фасада образуется зона повышенного давления, которую аэродинамики называют точкой торможения потока. Отсюда воздух растекается во все стороны. Верхняя часть потока уходит через крышу, боковые струи огибают стены, а нижняя треть устремляется строго вниз по фасаду к тротуару.
Этот падающий поток называют нисходящим ветровым течением. Быстрый высотный воздух падает к земле практически без потери скорости. Достигнув асфальта, он расплющивается и с силой бьет во все стороны, образуя перед фасадом вращающийся вал воздуха, а затем с огромной скоростью вырывается за углы здания.
Зоны ветра вокруг отдельного дома
Сила и характер ветра распределяются вокруг дома неравномерно. Значение имеет не только высота, но и конкретная точка замеров у фундамента.
- Наветренная сторона принимает главный удар воздуха, здесь нисходящий поток падает вниз и формирует стоячий вихрь, дующий прямо в лицо пешеходам.
- Углы здания считаются самыми ветреными местами, потому что здесь соединяются потоки, обтекающие дом сбоку, и воздух, спустившийся сверху вдоль стены.
- Подветренная сторона находится в аэродинамической тени, где образуется разрежение, воздух закручивается в мелкие медленные водовороты, а скорость ветра падает до минимума.
Как этажность меняет силу порывов
В географии и градостроительстве существует прямая закономерность между высотой преграды и скоростью приземного ветра. Малоэтажные здания высотой в один или два этажа почти не вызывают нисходящих потоков, потому что на их уровне ветер и так сильно заторможен трением о соседние объекты.
Обычная пятиэтажка высотой около пятнадцати метров немного уплотняет поток, но серьезных вихрей у земли еще не возникает. Ветер у подножия пятиэтажного дома чаще всего слабее, чем на открытом поле или школьном стадионе, поскольку дом в основном работает как барьер.
Перелом начинается на уровне девяти-двенадцати этажей, это высота от тридцати метров. Начиная с этой отметки, здание зацепляет устойчивый верховой ветер. Нисходящий поток становится ощутимым, и на углах такого дома порывы сравниваются по скорости с ветром на открытой местности.
Здания выше шестнадцати этажей, а особенно современные башни в двадцать пять этажей и выше, работают как мощные ветровые насосы. Они собирают скоростной воздух с высоты семидесяти-восьмидесяти метров и обрушивают его вниз. У подножия таких небоскребов скорость ветра стабильно превышает фоновые показатели открытого пространства.
Как провести измерения для школьного проекта
Чтобы получить надежные географические данные в проекте, нужно соблюдать строгие правила полевого эксперимента. Разницу между зданиями получится доказать только при одинаковых исходных условиях.
- Выбери пять отдельно стоящих зданий разной этажности, например частный дом, пятиэтажку, девятиэтажку, шестнадцатиэтажку и высотку от двадцати этажей.
- Найди контрольную открытую точку без препятствий в радиусе пятидесяти метров, лучше всего подойдет стадион или пустырь.
- Проводи все измерения в один день за короткий промежуток времени, чтобы общий синоптический ветер не успел смениться.
- Держи крыльчатый анемометр строго на высоте человеческого роста, примерно полтора метра от земли, на одинаковом удалении от стены здания.
- В каждой точке делай замер в течение одной-двух минут, фиксируя среднюю скорость ветра и максимальный порыв.
Эффект аэродинамической трубы между домами
Если два высоких здания стоят близко друг к другу, вступает в действие эффект Вентури. Воздушная масса, огибающая дома, протискивается в узкий зазор между ними. Объем воздуха остается прежним, а сечение прохода уменьшается, из-за чего поток резко ускоряется.
По этой причине в арках многоэтажек, узких проездах между высотными корпусами и пешеходных проходах образуются настоящие ветровые коридоры. Скорость воздуха в таких местах может в два с половиной раза превосходить показатели открытой местности, вырывая из рук зонты и сбивая людей с ног.
Частые вопросы
Влияет ли форма крыши и фасада на силу ветра у земли?
Форма влияет очень сильно. Прямоугольные здания с плоскими плоскими крышами и острыми углами создают максимальные турбулентные завихрения. Здания с закругленными углами, скошенными верхними этажами или сквозными отверстиями в теле башни пропускают часть воздуха сквозь себя и снижают силу приземного ветра на тридцать-сорок процентов.
На каком расстоянии от дома перестает действовать нисходящий ветер?
Зона влияния зависит от высоты постройки. Обычно сильный приземный вихрь распространяется перед зданием на расстояние, равное половине его высоты. Для тридцатиметрового девятиэтажного дома зона повышенного ветра составляет около пятнадцати метров от стен.
Почему деревья возле высоток помогают ослабить ветер?
Густые кроны деревьев и кустарников создают шероховатость поверхности и работают как естественный рассекатель потока. Они дробят единый плотный нисходящий поток на тысячи мелких струй, которые гасят кинетическую энергию друг друга, существенно снижая скорость порывов на уровне тротуара.
Всегда ли на стадионе ветер сильнее, чем во дворе пятиэтажки?
В обычном дворе пятиэтажек ветер почти всегда тише, чем на стадионе. Пятиэтажные кварталы формируют замкнутые дворы-колодцы или преграды, которые равномерно гасят движение воздушных масс, оставляя двор в зоне аэродинамической тени.