Mikä on apparenttituuli?

Miksi purjehtija ei purjehdi siinä tuulessa, jonka sääennuste kertoo?

Purjehtija ei purjehdi todellisessa tuulessa eli, tosituulessa. Hän purjehtii apparenttituulessa eli, suhteellisessa tuulessa. 

Apparenttituuli on se ilmavirta, joka osuu purjeeseen. Se syntyy tosituulen tuulen ja veneen liikkeen yhdistelmästä. Purje ei reagoi siihen, mitä rannassa mitataan. Se reagoi siihen ilmavirtaan, joka siihen osuu.

Kun tämän ymmärtää, moni purjehduksen ilmiö muuttuu loogiseksi.

Ajatellaan arkista esimerkkiä. Ajat autolla 80 km/h tyynellä säällä ja laitat käden ikkunasta ulos. Tunnet voimakkaan ilmavirran. Se ei ole sääennusteen lupaama tuuli. Se syntyy liikkeestäsi. Veneessä tapahtuu sama asia, mutta mukana on myös tosituuli tuuli. Apparenttituuli on näiden kahden yhdistelmä.

Tosituuli (engl. true wind) tarkoittaa tuulen todellista nopeutta ja suuntaa suhteessa kiinteään maahan tai mereen. Se on se tuuli, jonka aistit seistessäsi paikallasi rannalla tai ankkuroidussa veneessä. Purjehduksessa se eroaa suhteellisesta tuulesta (engl. apparent wind), joka on veneen liikkeen ja tosituulen yhteisvaikutus – eli se tuuli, jonka todella tunnet kasvoillasi ja joka vaikuttaa purjeisiin veneen liikkuessa.

Kun vene liikkuu, se muuttaa tuulen suuntaa ja voimakkuutta omasta näkökulmastaan. Jos vene kulkee kohti tuulta, apparentti voimistuu ja kääntyy eteenpäin. Jos vene kulkee tuulen suuntaan, apparentti heikkenee ja siirtyy taaksepäin. Kun vene kiihtyy, apparenttituuli kääntyy aina kohti keulaa.

Tyypillinen 30–35 jalkainen cruising-purjevene kryssii noin 40–50 asteen todellisessa tuulikulmassa. Käytetään esimerkeissä 45 astetta ja todellista tuulta 12 solmua. Oletetaan veneen nopeudeksi 5 solmua.

Esimerkki 1: Kryssi 45° todelliseen tuuleen. Kun todellinen tuuli on 12 kn ja vene kulkee 5 kn 45 asteen kulmassa tuuleen nähden, apparenttituulen nopeus on noin 15,9 solmua ja apparenttikulma noin 32 astetta keulasta. Tuuli siis voimistuu 12 solmusta lähes 16 solmuun ja kulma jyrkkenee 45 asteesta noin 32 asteeseen. Tämä on se ilmiö, jonka jokainen purjehtija tuntee: kryssillä tuuli tuntuu kovemmalta ja tulee jyrkemmästä kulmasta kuin maissa mitattu tuuli.

Esimerkki 2: Kryssi 60° todelliseen tuuleen. Samoilla arvoilla, 12 kn todellinen tuuli ja 5 kn venevauhti, apparenttituulen nopeus on noin 15,1 solmua ja apparenttikulma noin 43 astetta. Kun avotetaan 45 asteesta 60 asteeseen, apparenttikulma aukeaa ja siirtyy lähemmäs todellista tuulikulmaa. Nopeus pysyy tässä esimerkissä lähes samana, mutta kulma muuttuu merkittävästi. Jos vene kiihtyy suuntaa laskettaessa, apparenttituuli voimistuu uudelleen ja siirtyy taas eteenpäin.

Myötätuulessa ilmiö kääntyy toiseen suuntaan. Oletetaan todellinen tuuli 12 kn ja veneen nopeus 5 kn, todellinen tuulikulma 160 astetta. Tällöin apparenttituulen nopeus on noin 7,2 solmua ja apparenttikulma noin 151 astetta. Tuuli siis heikkenee selvästi ja pysyy takana. Purje toimii enemmän vastusperiaatteella kuin nosteperiaatteella.

Jos samassa tilanteessa leikataan hieman, esimerkiksi 140 asteen todelliseen tuulikulmaan, ja vene kulkee edelleen 5 kn, apparenttituulen nopeus nousee noin 8,3 solmuun ja apparenttikulma siirtyy noin 121 asteeseen. Apparenttituuli voimistuu ja siirtyy eteenpäin. Purje alkaa toimia enemmän siipenä. Tästä syystä myötätuulessa leikataan eikä ajeta suoraan alas. Leikkaamalla vene saa lisää nopeutta, ja nopeus muuttaa apparenttituulta tehokkaammaksi.

Nopeissa veneissä ilmiö korostuu. Kun veneen nopeus lähestyy tai ylittää todellisen tuulen nopeuden, apparenttituuli siirtyy voimakkaasti kohti keulaa myös myötätuulessa. Siksi monirungot, foilaavat veneet ja nopeat kilpaveneet purjehtivat myötätuulessa laajoilla kulmilla ja tekevät jiippejä edetäkseen nopeasti myötäiseen. Ne optimoivat apparenttituulen.

Jos haluat laskea apparenttituulen itse, voit käyttää kahta kaavaa. Merkitään TWS = todellinen tuuli, BS = veneen nopeus ja TWA = todellinen tuulikulma.

Apparenttituulen nopeus:
AWS = √(TWS² + BS² + 2 × TWS × BS × cos TWA)

Apparenttituulen kulma:
AWA = arctan( (TWS × sin TWA) / (TWS × cos TWA + BS) )

Jos kaavat eivät kiinnosta, muista tämä: kun veneen vauhti kasvaa, apparenttituuli voimistuu ja kääntyy kohti keulaa. Kun vene hidastuu, apparenttituuli heikkenee ja siirtyy taakse.

Todellinen tuuli kertoo säästä. Apparenttituuli kertoo, mitä purjeessa tapahtuu. Purje toimii aina apparenttituulessa. Kun alat ajatella purjehdusta apparenttituulen kautta, kryssi, myötätuulen leikkaaminen ja nopeiden veneiden käyttäytyminen muuttuvat loogisiksi. Purjehtija ei purjehdi tuulessa. Hän purjehtii liikkeessä. Ja liike muuttaa tuulen suunnan ja voimakkuuden.

Kuvat: Kim Öhman ja researchgate.net