الرياح الظاهرية

الرياح الظاهرية هي الرياح التي يتعرض لها جسم متحرك.

الرياح الظاهرية هي الرياح التي يشعر بها المراقب المتحرك وهي السرعة النسبية للرياح بالنسبة للمراقب.

سرعة الرياح الظاهرية هي المجموع الاتجاهي لسرعة الرياح المعاكسة (وهي السرعة التي يتعرض لها جسم متحرك في هواء ساكن) بالإضافة إلى سرعة الرياح الحقيقية . الرياح المعاكسة هي المعكوس الجمعي لسرعة الجسم؛ لذلك، يمكن تعريف سرعة الرياح الظاهرية أيضًا على أنها المجموع الاتجاهي لسرعة الرياح الحقيقية مطروحًا منها سرعة الجسم .

في الإبحار ، تُعرف الرياح الظاهرية بأنها سرعة واتجاه الرياح التي يُشير إليها جهاز قياس الرياح ( الأنيمومتر ) على متن قارب متحرك (على الماء أو اليابسة أو الجليد) في هواء ساكن. وهي تتكون من مجموع سرعة واتجاه القارب والرياح التي يرصدها جهاز قياس رياح ثابت - وهي الرياح الحقيقية . تزيد الرياح الحقيقية القادمة من مقدمة القارب من سرعة الرياح الظاهرية الناتجة عن سرعة القارب، بينما تقللها الرياح القادمة من مؤخرته، أما الرياح القادمة من الجانب فتتغير زاوية وسرعة الرياح الظاهرية وفقًا لمجموع سرعة واتجاه كل من القارب والرياح الحقيقية. تُعد الرياح الظاهرية مهمة للبحارة لتحديد زاوية الشراع بالنسبة للرياح، ولتوقع مقدار القوة التي ستولدها الرياح عند نقطة معينة للإبحار . تختلف الرياح الظاهرية في سرعتها واتجاهها عن الرياح الحقيقية التي يرصدها مراقب ثابت، وتتكون من سرعة الرياح الحقيقية واتجاهها، أو من سرعة الرياح الحقيقية وزاوية الرياح الحقيقية بالنسبة للقارب لو كان ثابتًا. ^{[ 1 ]} في المصطلحات البحرية ، يتم قياس الرياح الظاهرية بالعقد والدرجات .

تجدر الإشارة إلى أن هناك عددًا من العوامل الإضافية التي تدخل في الاعتبار عند تحويل القياسات من مقياس سرعة الرياح الموجود أعلى الصاري إلى الرياح الحقيقية إذا كانت هناك حاجة إلى درجة عالية من الدقة، بما في ذلك ما يلي: ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

• الانحراف الجانبي (أو الانجراف في السفن الآلية) - عوامل مثل التيارات المائية أو الانزلاق الجانبي بفعل الرياح (الانحراف الجانبي) تعني أن اتجاه السفينة لا يتطابق غالبًا مع اتجاه حركتها الفعلي. يجب تصحيح هذا عند تحويل زاوية الرياح الظاهرية إلى اتجاه الرياح الحقيقي. ويُلاحظ التأثير نفسه عند تغيير السفينة لمسارها.
• التواء الصاري - غالبًا ما تُسبب أحمال التجهيزات قدرًا كبيرًا من الالتواء على الصاري، خاصةً إذا كان للتجهيزات عجلات انزلاقية، لذلك يلتوي على طوله.
• دوران الصاري - تحتوي العديد من قوارب السباق متعددة الهياكل على صاري قابل للدوران، لذا يجب تصحيح قراءة مقياس سرعة الرياح بزاوية دوران الصاري.
• زاوية الكعب - هذا تصحيح مثلثي بسيط
• تيار الهواء الصاعد من الأشرعة - يتشوه تدفق الهواء حول قمة الصاري بسبب وجود الأشرعة. يختلف هذا التأثير باختلاف الأشرعة المضبوطة في ذلك الوقت، وسرعة الرياح، واتجاه الإبحار، ولكنه يُلاحظ من خلال تغير زاوية الرياح الحقيقية من الإبحار على جانب الميناء إلى الإبحار على جانب الميمنة، وتغير سرعة الرياح الحقيقية من الإبحار عكس اتجاه الريح إلى الإبحار مع اتجاهها.
• حركة القارب - نظرًا لبُعد قمة الصاري عن مركز حركة القارب، يمكن أن يكون تأثير القصور الذاتي على كل من دوارة الرياح وأكواب مقياس سرعة الرياح كبيرًا عندما يتحرك القارب، وخاصة عند التمايل والتدحرج.
• قص الرياح - قد يحدث تغير كبير في كل من سرعة الرياح واتجاهها بين سطح الماء وقمة الصاري، خاصة في ظروف الرياح الخفيفة غير المستقرة. تقيس أجهزة قياس الرياح الظروف عند قمة الصاري فقط، وهذه الظروف ليست بالضرورة متطابقة على جميع الارتفاعات.

في وجود تيار، تعتبر الرياح الحقيقية هي تلك المقاسة على المركبة التي تنجرف مع الماء فوق القاع، والرياح بالنسبة لقاع البحر هي الرياح الأرضية أو الجغرافية .

تُقاس سرعة الرياح الظاهرية على متن القارب عادةً بواسطة جهاز قياس مثبت على الصاري ، يحتوي على مقياس سرعة الرياح ومؤشر اتجاهها ، حيث يقيس سرعة الرياح بالعقدة واتجاهها بالدرجات بالنسبة لاتجاه القارب . ويمكن للأجهزة الحديثة حساب سرعة الرياح الحقيقية عند إدخال بيانات سرعة الرياح الظاهرية وسرعة القارب واتجاهه.

في سباقات القوارب الشراعية ، وخاصةً في سباقات السرعة ، تُعدّ الرياح الظاهرية عاملاً حاسماً في تحديد اتجاهات الإبحار التي يُمكن للقارب الشراعي أن يسير فيها بكفاءة. فالقارب الذي يسير بسرعة متزايدة بالنسبة للرياح السائدة سيواجه رياحاً تدفع الشراع بزاوية متناقصة وسرعة متزايدة. وفي نهاية المطاف، ستؤدي زيادة مقاومة الهواء وانخفاض كفاءة الشراع عند الزوايا المنخفضة للغاية إلى فقدان قوة التسارع. وهذا يُشكّل الحدّ الرئيسي لسرعة السفن والمركبات التي تعمل بالرياح.

يستطيع راكبو الأمواج الشراعية وأنواع معينة من القوارب الإبحار بسرعة تفوق سرعة الرياح الحقيقية. وتشمل هذه القوارب متعددة الهياكل السريعة وبعض القوارب أحادية الهيكل سريعة الانزلاق . كما تندرج قوارب الإبحار على الجليد وقوارب الإبحار على اليابسة عادةً ضمن هذه الفئة، نظرًا لانخفاض مقاومة الماء أو الاحتكاك فيها نسبيًا .

تُعدّ قوارب AC72 ذات الأجنحة المائية، المستخدمة في كأس أمريكا، مثالاً على هذه الظاهرة، إذ تبحر هذه القوارب في الماء بسرعة تصل إلى ضعف سرعة الرياح المحيطة. ويؤدي ذلك إلى تغيير جذري في اتجاه الرياح الظاهرية عند الإبحار "مع اتجاه الرياح". في هذه القوارب، تكون السرعة الأمامية عالية جدًا لدرجة أن الرياح الظاهرية تكون دائمًا في المقدمة - بزاوية تتراوح بين 2 و4 درجات بالنسبة للشراع الجناحي. وهذا يعني أن قوارب AC72 تُغير اتجاهها فعليًا مع اتجاه الرياح، وإن كان بزاوية أكبر من زاوية الإبحار المعتادة عكس اتجاه الرياح البالغة 45 درجة، والتي تتراوح عادةً بين 50 و70 درجة. ^{[ 5 ]}

في الطائرات ذات الأجنحة الثابتة ، تُعرف الرياح الظاهرية بأنها الرياح التي تُحسّ على متن الطائرة، وهي التي تحدد السرعات اللازمة للإقلاع والهبوط. عادةً ما تبحر حاملات الطائرات مباشرةً عكس اتجاه الرياح بأقصى سرعة، لزيادة سرعة الرياح الظاهرية وتقليل سرعة الإقلاع اللازمة. وبالمثل، تقلع وتهبط الطائرات في المطارات ، وكذلك معظم الطائرات متوسطة وكبيرة الحجم، عادةً عكس اتجاه الرياح للسبب نفسه.

$${\displaystyle A={\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}}$$

أين:

• ${\displaystyle V}$= السرعة (سرعة القارب فوق الأرض، دائماً ≥ 0)
• ${\displaystyle W}$= سرعة الرياح الحقيقية (دائماً ≥ 0)
• ${\displaystyle \alpha }$= زاوية التوجيه الحقيقية بالدرجات (0 = عكس اتجاه الريح، 180 = مع اتجاه الريح)
• ${\displaystyle A}$= سرعة الرياح الظاهرية (دائماً ≥ 0)

الصيغة المذكورة أعلاه مشتقة من قانون جيب التمام وباستخدام${\displaystyle \cos(\alpha ')=\cos(180^{\circ }-\alpha )=-\cos(\alpha )}$.

زاوية الرياح الظاهرية (${\displaystyle \beta }$يمكن حساب ) من السرعة المقاسة للقارب والرياح باستخدام معكوس جيب التمام بالدرجات (${\displaystyle \arccos }$)

$${\displaystyle \beta =\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{A}}\right)=\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}}\right)}$$

إذا كانت سرعة القارب وسرعة وزاوية الرياح الظاهرية معروفة، على سبيل المثال من خلال القياس ، فيمكن حساب سرعة واتجاه الرياح الحقيقية باستخدام:

$${\displaystyle W={\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}$$

و

$${\displaystyle \alpha =\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)}$$

ملاحظة: نظرًا لغموض تحديد الأرباع، فإن هذه المعادلة لـ${\displaystyle \alpha }$لا يكون هذا صحيحًا إلا عندما تهب الرياح الظاهرية من جهة اليمين (0° < β < 180°). أما بالنسبة للرياح الظاهرية من جهة اليسار (180° < β < 360° أو 0° > β > -180°)، فإن زاوية التوجيه الحقيقية ( α ) تكون لها إشارة معاكسة.

$${\displaystyle \alpha =-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)}$$

• http://www.csgnetwork.com/twscorcalc.html
• https://www.tecepe.com.br/nav/inav_c11.htm .