હવાવેગ-નિર્દેશક (anemometer) : પવનની ઝડપ અને દિશા દર્શાવતું યંત્ર. ‘પવન’ માટેના ગ્રીક શબ્દ ‘anemos’ પરથી આ સાધન માટેનો અંગ્રેજી શબ્દ anemometer આવ્યો છે. આમ તો અનેક પ્રકારનાં હવાવેગમાપકો વિકસાવાયેલ છે; પરંતુ તેમાંનાં મોટા ભાગનાં તો વિશિષ્ટ સંયોગોમાં વાયુપ્રવાહ માપવા માટે જ વપરાય છે. ઋતુવિજ્ઞાન સંબંધિત અવલોકનો લેતી વેધશાળા(meteorological observatory)માં તો મુખ્યત્વે ‘વાટકા પ્રકારના હવાવેગ-નિર્દેશક’ (‘hollow cup anemometer’) નામે ઓળખાતું યંત્ર જ જોવા મળશે. આ યંત્ર માત્ર પવનની ઝડપ જ માપે છે એટલે દિશા જાણવા માટે ઊર્ધ્વ ધરી ફરતી, ધાતુની એક યોગ્ય આકારની રચના, જે વાતદર્શક કૂકડા (વાત કુક્કુટ) (weather cock)ના નામે ઓળખાય છે તે પણ સાથે સાથે જરૂરી છે. વાટકા પ્રકારના હવાવેગ-નિર્દેશકને મળતું આવતું એક અન્ય યંત્ર ‘નાદક પ્રકારનું હવાવેગ-નિર્દેશક’ (propellar type anemometer) છે, જે પવનના બંને સમક્ષિતિજ ઘટકો(components)ને સદિશ (vector) સ્વરૂપે માપે છે. જો વેધશાળામાં આ પ્રકારનું હવાવેગમાપક હોય તો દિશા જાણવા માટે અલગ વાતદર્શક કૂકડાની જરૂર નથી. આ પ્રકારના anemometerનો પણ આપણે ટૂંકો પરિચય કરીશું.
આકૃતિ 1 : અર્ધગોળાકાર વાટકા પ્રકારનું હવાવેગ-માપક (રેખાકૃતિ)
વાટકા પ્રકારના હવાવેગ-નિર્દેશકમાં, ફલન (bearing બેરિંગ) વાપરીને સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ભ્રમણ કરી શકે તેવી રીતે રખાયેલ એક ટૂંકા, ઊભા સ્તંભની સાથે ત્રણ કે ચાર દાંડલા જોડેલા હોય છે જેના બીજા છેડે પોલા અર્ધગોળાકાર વાટકા જેવી રચના હોય છે. પવનને કારણે આ દાંડલાઓ પવનની ઝડપના પ્રમાણમાં ઊભા સ્તંભ ફરતા ભ્રમણ કરશે અને આ ભ્રમણનો દર પવનનો વેગ દર્શાવશે. આમ મૂળભૂત રીતે તો આ યંત્રની રચના અત્યંત સરળ છે; પરંતુ પવનોની ઝડપના ચોકસાઈપૂર્વકના માપ માટે જરૂરી છે કે અત્યંત મંદ ગતિના પવનોથી માંડીને ઘણા તેજ ગતિના પવનો માટે ભ્રમણનો દર પવનની ઝડપના સમપ્રમાણમાં રહે અને આ પ્રયોજનથી આ સાધન પર સારાં એવાં સંશોધનો થયાં છે. અર્ધગોળાકાર વાટકાને સ્થાને પોલા, શંકુ આકારના વાટકા વધુ કાર્યક્ષમ જણાયા છે. (એટલે કે અત્યંત મંદ પવનમાં પણ યંત્ર ભ્રમણ શરૂ કરે છે.) વાટકાના વ્યાસના પ્રમાણમાં દાંડલાની લંબાઈ અઢીગણી હોય તો સાધન વધુ કાર્યક્ષમ જણાય છે અને 90°ને ખૂણે રાખેલ ચાર દાંડલા કરતાં 120°ના ખૂણે રાખેલ ત્રણ દાંડલાની રચના વધુ સારું કામ આપે છે.
સ્વયંસંચાલિત રીતે ભ્રમણગતિ સતત નોંધાતી રહે તે માટે બે પ્રકારની સંરચનાઓ વપરાય છે. એક રચનામાં ભ્રમણ કરતા સ્તંભની નીચે એક ચુંબક લગાડેલ હોય છે અને સ્તંભ એક વિદ્યુતવાહક તારના ગૂંચળા(coil)ની અંદર ભ્રમણ કરે છે (જુઓ આકૃતિ 1). ભ્રમણ કરતા ચુંબકને કારણે ડાયનેમો (dynamo) પ્રક્રિયાથી ગૂંચળામાં જે વિદ્યુતપ્રવાહ સર્જાય તેની માત્રા ભ્રમણદરને સમપ્રમાણમાં હોય છે અને આમ આ વિદ્યુતપ્રવાહને નોંધીને ભ્રમણદર મેળવવામાં આવે છે. એક અન્ય પદ્ધતિમાં સ્તંભના નીચેના છેડે, બાજુ પર એક નાનો પ્રકાશસ્રોત લગાડેલ હોય છે અને સ્તંભ તારની જાળીના એક નળાકારની અંદર ભ્રમણ કરે છે. ભ્રમણની સાથે નળાકારની જાળીને કારણે પ્રકાશનું જે અવરોધન થતું રહે તે અવરોધન વચ્ચેનો સમયગાળો યોગ્ય દૃક્ઇલેક્ટ્રૉનિક (optoelectronic) પદ્ધતિથી ચોકસાઈપૂર્વક માપી શકાય અને આ સમયગાળા પરથી ભ્રમણવેગ જાણી શકાય.
આકૃતિ 2 : દિકવિન્યાસ માટે હવા-પંખ સાથેનું હેલિકોઇડ નાદક હવાવેગ-નિર્દેશક
આપણે હવાવેગ દ્વારા સર્જાતા ભ્રમણનો દર માપીને પવનની ઝડપ તારવતા, ‘વાટકા પ્રકારના હવાવેગમાપક’(hollow cup anemometer)ની વિગતે વાત કરી. આ પ્રકારનું એક અન્ય સાધન નાદક પ્રકારનું હવાવેગ-નિર્દેશક છે. આ પ્રકારના હવાવેગમાપકમાં ભ્રમણ, ઊર્ધ્વ સમતલમાં બે પરસ્પર લંબ એવી સમક્ષિતિજ ધરીઓ ફરતું સર્જવામાં આવે છે. (વાટકા પ્રકારના હવાવેગ-નિર્દેશકમાં ભ્રમણ ઊર્ધ્વ ધરી ફરતું હોય છે.) આ માટે ધાતુની પાતળી પટ્ટીઓની બનેલી ‘પવનચક્કી’ જેવી રચના (propellar blades) વાપરવામાં આવે છે; આમ આ સાધનમાં પરસ્પર લંબ ધરી ફરતું ભ્રમણ કરતી ‘પવનચક્કી’નું એક જોડકું હોય છે. જોડકાના ઘટકોનો ભ્રમણદર પવનનાં ‘વેગસદિશ’(velocity vector)નાં બે ઘટકો માપે છે; આમ આ સાધન દ્વારા એકસાથે પવનની દિશા અને વેગ બંને તારવી શકાય છે.
બંને પ્રકારના હવાવેગ-નિર્દેશકને ઉપયોગમાં લેતા પહેલાં તેમનું અંકન (calibration) કરવું જરૂરી છે. આ માટે એક વાતસુરંગ (wind tunnel) જેવી રચનામાંથી નિશ્ચિત વેગ ધરાવતો વાયુપ્રવાહ સર્જીને આ વાયુપ્રવાહના વેગ અને તેને કારણે સર્જાતા ભ્રમણનો દર માપવામાં આવે છે. નિશ્ચિત ન્યૂનતમ વાયુપ્રવાહના વેગ કરતાં વધુ વેગ માટે ભ્રમણનો દર વેગના સમપ્રમાણમાં જણાય છે; પરંતુ તેના કરતાં ઓછા વેગ માટે આ ‘રેખીય’ સંબંધ જળવાતો નથી. રેખીય સંબંધ દર્શાવતા ન્યૂનતમ વેગનું મૂલ્ય, સાધનની કાર્યક્ષમતાનો અંક કહેવાય.
અન્ય પ્રકારના હવાવેગમાપકો, જેમાં નિશ્ચિત મૂલ્યના વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતા પાતળા તારના તાપમાનમાં પવનને કારણે થતો ઘટાડો નોંધવામાં આવે છે કે પછી એક પાતળા નળાકારમાં પવનને કારણે સર્જાતો દબાણનો તફાવત નોંધવામાં આવે છે. તે પ્રકારનાં સાધનો જે ફક્ત વિશિષ્ટ સંયોગોમાં જ વપરાય છે.
જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ