|
|
Обучение полетам на
параплане в клубе "Первый шаг". |
|
|
Метеорология изучает процессы, происходящие в атмосфере. Сеть метеостанций гидрометеорологической службы позволяет определять погоду в различных регионах страны и, с некоторой вероятностью, строить прогнозы на будущее. Кроме того, метеослужбы имеются во всех аэропортах. Чем меньше и легче летательный аппарат, тем большее влияние оказывают на него погодные факторы. Погода – состояние атмосферы, наблюдаемое в конкретный момент времени над конкретным местом. В зависимости от возможности проведения полетов погода бывает летная и нелетная. Метеоусловия при летной погоде разделяют на простые (ПМУ), сложные (СМУ) и минимально допустимые (МИНИМУМ) в зависимости от сложности управления ЛА в конкретной обстановке. Деление это достаточно условное и определяется летными характеристиками конкретного ЛА. Анализ статистики летных происшествий показывает, что в 30% случаев погода является основной или сопутствующей причиной возникновения аварийной ситуации. Наиболее опасно попадание в СМУ для начинающих пилотов с недостаточными теоретической, практической и психологической подготовками. Основными характеристиками погоды являются: · атмосферное давление; · температура воздуха; · влажность воздуха; · направление и скорость ветра; · облачность; · осадки; · видимость. Рассмотрев поподробнее каждую из этих составляющих, можно определить какие метеоусловия считаются простыми применительно к полетам на параплане. Атмосферное давлениеАтмосферное давление – вес столба воздуха с поперечным сечением 1 кв. см высотой от данного уровня до верхней границы атмосферы. Наличие атмосферного давления было открыто в середине 17-го века. За нормальное давление на уровне моря принято давление водяного столба высотой около 10 метров, что равно 760 мм ртутного столба или 1013,2 гПа ( 1 Паскаль - давление силой 1 Ньютон на 1 кв. м). С увеличением высоты над уровнем моря давление падает. Разреженность воздуха приводит к увеличению как полетной, так и взлетной и посадочной скоростей. Так, например, при старте с пика Ленина (7134 метра над уровнем моря) скорость должна быть в 1,6 раза больше, чем при полете в нормальных условиях. Атмосфера Земли все время находится в движении. Это приводит к постоянным отклонениям давления от нормальных значений. Непосредственно на безопасность полетов изменение давления в месте организации полетов не влияет, но оно является одним из основных признаков грядущего изменения погоды. Падение давления обычно свидетельствует об ухудшении погоды, повышение – об улучшении. В литературе можно встретить следующие термины (смотри рис 104). · Циклон: область пониженного давления. · Антициклон: область повышенного давления. · Барометрическое плато: большая область, где атмосферное давление меняется очень мало. · Тальвег: ось низких давлений. · Дорсаль: ось высоких давлений.
Температура воздухаНепосредственно на безопасность полетов температура воздуха не влияет, но она является фактором, ограничивающим возможность эксплуатации параплана. В зимних условиях следует воздерживаться от полетов при температуре воздуха ниже -20º С. При установившейся погоде температура воздуха имеет ярко выраженный суточный ход с максимумом в 14-15 часов и минимумом перед восходом солнца. В летнее время к полудню приземный слой воздуха нагревается от прогретой почвы и начинает подниматься вверх. Так формируются термические восходящие потоки. С одной стороны, эти потоки позволяют выполнять длительные маршрутные полеты, но с другой, существенно усложняют процесс управления парапланом. Учебные полеты во время развития термической активности обычно прекращаются. Влажность воздухаВлажность воздуха характеризуется содержанием в нем водяных паров. Количество влаги в воздухе колеблется от 1% до 4%. Причем с ростом температуры максимально возможная концентрации водяного пара в воздухе увеличивается. Для полетов важно не столько абсолютное содержание воды в воздухе, сколько относительная влажность. Относительная влажность – отношение концентрации водяного пара в воздухе к его максимально возможной концентрации при данной температуре. Относительная влажность измеряется в процентах. 0% - воздух абсолютно сухой. 100% - концентрация растворенного в воздухе водяного пара максимальна. При относительной влажности воздуха 100% лучше не летать. В этом случае концентрация влаги в воздухе максимальна. В полете вода начинает конденсироваться на крыле в виде росы или тумана. Купол параплана постепенно намокает. В принципе, взлететь на мокром крыле можно, но такие полеты быстро и необратимо ухудшают летные характеристики аппарата. Направление и скорость ветраВетер – горизонтальное перемещение воздуха из областей высокого давления в области низкого давления. Скорость и направление ветра являются наиболее важными факторами, влияющими на безопасность полетов. Наилучшим для проведения учебных полетов на параплане является ровный встречный ветер скоростью 2-3 м/с. Выполнение учебных полетов при скорости ветра свыше 6 м/с затрудняется из-за того, что в случае ошибок на старте ветер может «сдуть» начинающего пилота. Подъем купола в штиль осложнен тем, что пилот вынужден начинать разбег сразу после подъема купола, что, в свою очередь, затрудняет выполнение контроля правильности раскрытия купола. Направление ветра (как и курс ЛА) измеряется в градусах. В метеорологии под направлением ветра понимается направление, откуда дует ветер. То есть северный ветер (направление 0º) дует с севера на юг. Восточный ветер (направление 90º) дует с востока на запад. В авиации используется понятие аэронавигационного ветра. Под направлением аэронавигационного ветра понимается направление, куда дует ветер. Аэронавигационный северный ветер (направление 0º) дует с юга на север. Аэронавигационный восточный ветер (направление 90º) дует с запада на восток. Это различие объясняется тем, что для неподвижно стоящего на земле наблюдателя (метеоролога) удобнее иметь дело с первым случаем. Штурман же, при расчете траектории полета ЛА, использует так называемый треугольник скоростей, в котором путевая скорость ЛА (скорость относительно земли) определяется как сумма воздушной скорости ЛА и скорости ветра (смотри рис 105).
Причиной возникновения всех ветров является неравномерность прогрева земной поверхности и атмосферы. Более теплый воздух поднимается вверх. А на «освободившееся» место приходят расположенные по соседству холодные массы. Тепловая циркуляция охватывает всю атмосферу нашей планеты. Над экватором прогретый солнцем воздух поднимается вверх. В основании поднимающихся столбов воздуха возникают области разрежения. Более холодный воздух, расположенный по обе стороны от экватора, устремляется в область низких экваториальных давлений. Нагреваясь, он в свою очередь поднимается вверх и на больших высотах перемещается к полюсам. Охладившись там, он опускается вниз и вновь возвращается к экватору вдоль поверхности земли (смотри рис 106).
Кроме глобальных, существуют и локальные источники термической циркуляции. В яркий солнечный день земная поверхность нагревается солнцем, причем нагрев происходит неравномерно. Такие участки, как пашня, каменистые или песчаные почвы, нагреваются значительно быстрее, чем зоны, покрытые водой или густой растительностью. Нагревшийся над полем воздух уходит вверх и замещается холодным воздухом, например, с расположенного рядом озера. В этот момент на границе поля и озера подует легкий ветерок. Аналогичная картина наблюдается на берегу моря. Днем суша нагревается быстрее, чем море. Нагревшийся над земной поверхностью воздух поднимается вверх и замещается холодным воздухом с моря. Ветер дует с моря на берег. Ночью земная поверхность быстро охлаждается, море становится теплее, чем суша, и ветер начинает дуть с берега в море. Эти ветра называются береговыми бризами. Их скорость может достигать 10 м/с (смотри рис 107).
Дневной (морской) бриз начинается с 10-11 часов утра и распространяется в глубь континента на 20-40 км. Его вертикальная мощность достигает в среднем 1000 м. Береговой бриз начинается после захода солнца, распространяется в глубь моря на 8-10 км, достигая высоты около 250 м. Горные бризы являются результатом того, что днем воздух, расположенный вблизи горных склонов, прогревается сильнее, чем воздух, находящийся дальше от поверхности. Теплый воздух поднимается вдоль склонов, создавая разрежение на дне долины. Массы холодного воздуха из центра долины устремляются в зону разрежения. Образуется горный восходящий бриз. Ночью наблюдается противоположное явление. Воздух над горными вершинами охлаждается быстрее, чем центральный столб воздуха. Холодный воздух стекает вниз по склонам, в то время как столб теплого воздуха в центре долины поднимается вверх. Образуется горный нисходящий бриз (смотри рис 108).
Образующиеся над земной поверхностью обширные области пониженного и повышенного давления (циклоны и антициклоны) приводят к возникновению ветров, направление и скорость которых сильно отличаются от направления «глобального» ветра. Если бы Земля была неподвижной, ветер дул бы непосредственно из областей высокого давления в области низких давлений, однако в результате вращения Земли происходит отклонение воздушных потоков вправо в северном полушарии и влево в южном. В северном полушарии ветер циркулирует по часовой стрелке вокруг антициклонов и в противоположном направлении вокруг циклонов (смотри рис 109).
Если в северном полушарии встать лицом к ветру, то область высоких давлений будет слева, а область низких – справа. Это явление можно понаблюдать и в домашних условиях. При вытекании воды из ванны у сливного отверстия поток закручивается. Местные ветры характерны для относительно небольших, ограниченных по площади местностей. Сила и направление таких ветров определяется особенностями рельефа конкретной местности. В качестве примера можно привести ветер «бора» который проносится над Новороссийском в зимнее время и порой наносит городу существенный ущерб. Новороссийск расположен в долине на берегу Черного моря. Когда холодные массы воздуха переваливают через Кавказский хребет и начинают спускаться с гор в море, они сильно ускоряются. В результате случается, что проносящийся над городом ветер достигает ураганной силы (40-60 м/сек). Температура воздуха падает до минус 20-25 С. Причем вертикальная мощность потока составляет всего около 200 м. Распространяется бора в глубь моря на несколько километров, а вдоль побережья – на несколько десятков километров. Скорость и направление ветра меняется с высотой. Из курса аэродинамики (пограничный слой) уже известно, что воздушный поток тормозится об обтекаемую поверхность. В результате скорость ветра у земли оказывается значительно меньше, чем на высоте. Наиболее ярко это явление проявляется летними вечерами перед заходом солнца. В то время как скорость ветра у земли составляет всего 1-2 м/сек, на высоте 100-150 м она может возрасти до 10 м/сек и более. Заметный рост скорости ветра в приземном слое воздуха наблюдается до высот порядка 300-350 метров (смотри рис 110).
Градиент ветра - изменение скорости и направления ветра с высотой относительно земной поверхности. Необходимо отметить, что неровности рельефа и термическая активность турбулизируют приземные слои воздуха и порой изменяют направление ветра у земли относительно потока на высоте. Так, например, на дне глубокой и узкой долины или в овраге ветер будет дуть только вдоль долины независимо от его направления на высоте. ОблачностьОблака состоят из бесчисленного множества микроскопических капель воды, образующихся при конденсации растворенного в воздухе водяного пара. Когда теплый и влажный приземный воздух поднимается вверх, он охлаждается. С уменьшением температуры максимально возможная концентрация воды в воздухе уменьшается и она начинает конденсироваться в виде облака. Кстати, если зимой внести в теплую комнату с мороза очки, то их стекла запотевают. Это объясняется тем, что теплый воздух комнаты охлаждается о холодные стекла очков и содержащаяся в нем влага конденсируется на стеклах. Точка росы - температура воздуха, при охлаждении до которой начинается конденсация влаги. Кроме тумана, образующегося в охлаждающемся от соприкосновения с холодной землей воздухе, все облака образуются в воздухе, который поднимается вверх. Облачность определяется количеством облаков, покрывающих небесный свод. Она определяется на глаз по 10-ти бальной шкале: 0 баллов – небо без облаков, 10 баллов – небо полностью закрыто облаками. Существует бесконечное множество облаков, которые отличаются друг от друга по форме, размерам, высоте расположения над землей, но все это многообразие может быть легко систематизировано, если разделить их по типу и высоте расположения их нижней кромки над землей. Подавляющее большинство облаков относятся к одному из двух типов: кучевым или слоистым (смотри рис 111).
Кучевые облака представляют из себя отдельные плотные образования с плоскими основаниями и округлыми вершинами. Они могут быть как маленькими, так и огромными, если развиваются в грозовые. Слоистые облака – это однообразная пелена светло-серого цвета. Под действием ветра облака могут разделяться на отдельные клочья с рваными краями. Слоистые облака занимают обширные районы, часто блокируя солнечный свет. Летом они могут давать моросящие осадки. По высоте расположения над землей облака делятся на три яруса: нижний, средний и верхний. Нижнему ярусу принадлежат облака, расположенные ниже 2000 м. Средний ярус находится на высотах от 2000 до 6000 м. К верхнему ярусу относится все, что находится выше 6000 м. Нас, в первую очередь, будут интересовать кучевые облака нижнего яруса и грозовые облака. Кучевые облака нижнего яруса – это облака хорошей погоды. Они образуются при конденсации влаги из охлаждающихся термических потоков. Эти облака похожи на горы хлопка или цветную капусту и являются отличными указателями на наличие и расположение термических восходящих потоков. Кучево-дождевые и грозовые облака по сути являются суперразвитыми кучевыми облаками. Внешне они похожи на кучевые облака, но существенно мощнее. Для пилота СЛА грозовые облака чрезвычайно опасны. При приближении грозового облака полеты СЛА должны быть прекращены. Передняя часть облака, называемая «фронтом грозы», является источником сильной турбулентности и мощных восходящих потоков. Пилот, приблизившийся к нижней части облака, рискует быть втянутым в него и потерять контроль над своим аппаратом. За фронтом грозы следуют зоны осадков и нисходящих потоков. На земле проход грозового фронта сопровождается сильными порывами ветра, что может сделать мягкое приземление невозможным (смотри рис 112).
Когда такое облако начинает приближаться к вашей посадочной площадке, не пытайтесь использовать связанные с ним восходящие потоки. Лучше воспользуйтесь предшествующими ему спокойными зонами для того, чтобы как можно быстрее приземлиться. Не забывайте, что для укрытия аппарата необходимо некоторое время. Гроза на расстоянии 20 км может оказаться над вами менее чем через 20 минут. Слоистые облака образуются при медленном перемещении больших масс воздуха. Это происходит, например, в атмосферных фронтах или в циклонах. В некоторых случаях низкие слоистые облака могут быть образованы, когда атмосферная турбулентность, перемешивая воздух, поднимает его выше уровня конденсации водяного пара. Примечание: Атмосферный фронт – это сравнительно узкая переходная зона, расположенная на границе между двумя разнородными воздушными массами. Если холодный воздух вытесняет теплый, то это холодный фронт. Если теплый воздух, вытесняет холодный то это теплый фронт. Влияние атмосферных фронтов на погоду будет разобрано немного позже. При полете вблизи или внутри слоистого облака болтанка обычно отсутствует, но существенно снижается видимость. Это особенно опасно при полете вблизи от склона горы, или если в воздухе находятся несколько аппаратов. Выполнение полетов в облаках запрещается. · В облаке пилот теряет возможность вести осмотрительность, так как видимость в нем часто не превышает 30 м. Это создает более чем реальную опасность столкновения с другими аппаратами или со склоном при полете вблизи горы. · Внутри мощных кучево-дождевых и особенно в грозовых облаках находятся мощные восходящие и нисходящие потоки с вертикальными скоростями более 10-15 м/с. Нагрузки на аппарат могут оказаться настолько велики, что появляется реальная опасность его разрушения. · В условиях сильной болтанки, отсутствия видимости земли и линии горизонта пилот может потерять пространственную ориентировку и контроль над аппаратом. · При затягивании аппарата восходящим потоком мощного кучевого облака на большую высоту пилот может потерять сознание от недостатка кислорода и погибнуть от холода. Вертикальное развитие грозовых облаков достигает 10-15 тыс м при высоте нижней кромки над землей (базы облака) 300-600 м. Человек же может нормально дышать до высоты 4000-4500 м. Выше начинается кислородное голодание. Рубеж в 6000 м характеризуется развитием апатии к происходящему и потерей пилотом интереса к жизни. Убывание температуры воздуха с высотой в нижних слоях атмосферы составляет примерно 0,8-1 градус на 100 м. Если на высоте 2000 м становится ощутимо холоднее, чем у земли, то на 4000 м – мороз. ОсадкиВ дождь от полетов лучше воздержаться. Такие полеты не только выжигают ресурс крыла, но и небезопасны. Дело в том, что намокшая ткань купола начинает слипаться. В результате существенно затрудняется раскрытие крыла в случае его сложения. Зимние снегопады не влияют на летные характеристики параплана, но они могут начать слепить пилота и существенно затруднить ему ведение осмотрительности в воздухе. Следует иметь в виду, что применение очков не спасет положения. На голом лице снег будет хотя бы таять, а на стеклах очков он мгновенно превратится в плотную и непрозрачную корку. Вы можете взлетать только в том случае, если уверены в том, что слег не будет вас слепить. Если у вас перед стартом возникли сомнения в летности погоды, то лучше от полета воздержаться. Не забывайте, что после отрыва от земли у вас не всегда может быть возможность немедленно приземлиться. ВидимостьВ авиации различают метеорологическую дальность видимости (МДВ) и полетную видимость. Метеорологическая дальность видимости – условная характеристика прозрачности атмосферы. МДВ представляет собой расстояние, на котором под воздействием атмосферной дымки теряется видимость абсолютно черного объекта, имеющего угловые размеры не менее 0.3 град. Полетная видимость – видимость объектов, наблюдаемых с борта ЛА на фоне земли и неба. Различают горизонтальную, вертикальную и наклонную видимости. Частным случаем наклонной видимости является видимость при заходе на посадку. Она характеризует дальность обнаружения и опознавания начала посадочной площадки с траектории снижения (смотри рис 113). Видимость ухудшают туман, дымка, пыль, дождь, снегопад.
· Плохая видимость: менее 3 км. · Средняя видимость: от 3 км. до 10 км. · Хорошая видимость: свыше 10 км. Если начинающий пилот с места старта не в состоянии наблюдать за площадкой, запланированной для приземления, то это существенно усложняет полет, поскольку в воздухе пилот может обнаружить, что посадочная площадка закрыта, например другими парапланами или дельтапланами, и будет вынужден, меняя план полета, выполнять посадку в ином, возможно, малопригодном для этого месте. Понятие простых метеоусловийДля параплана сложность метеоусловий, главным образом, определяется скоростью и направлением ветра. Под простыми метеоусловиями мы будем подразумевать погоду, при которой: · скорость ветра не превышает 4 м/с, ветер ровный, встречный; · отсутствуют термические восходящие потоки; · условия видимости обеспечивают беспрепятственный просмотр с места старта всей траектории полета и посадочной площадки. При организации полетов зимой допускаются незначительные осадки в виде снега, если они не будут мешать пилоту вести осмотрительность. Динамический восходящий поток (ДВП)При обтекании воздушным потоком горного хребта или холма воздух, преодолевая возникшее на его пути препятствие, начинает подниматься вверх. Эта область называется ДВП.
ДВП может существовать, только когда дует ветер и только около препятствий, заставляющих обтекающий их воздушный поток подниматься вверх. С точки зрения удобства выполнения полетов ДВП хорош тем, что наличие восходящего потока можно легко определить по наличию склона и дующего на него ветра. На заре дельтапланеризма в начале 70-х годов первые длительные полеты могли выполняться только в ДВП, так как летные характеристики первых дельтапланов не позволяли вести поиск и обработку термических потоков. Тогда же регистрировались первые рекорды длительности пребывания в воздухе. Первый рекордный полет продолжительностью в 1 час 4 минуты был зарегистрирован 6 сентября 1971 года в Калифорнии. Он был выполнен американцем Дэйвом Килборном. А в сентябре 1974 года Харви Мелчер на Гавайских островах парил уже почти сутки – 20 часов 47 минут. Максимальная же зарегистрированная длительность парящего полета над океанским побережьем составила 32 часа. Возможность выполнения полетов такой продолжительности объясняется тем, что дующие над океаном ветры исключительно стабильны и совместно с Гавайскими вулканическими склонами обеспечивают длительно действующий и спокойный восходящий поток. Когда время висения в подобном потоке стало определяться уже не мастерством пилота и летными характеристиками аппарата, а простой человеческой выносливостью, интерес к таким рекордам пропал. Сейчас парение в ДВП рассматривается лишь как удобное место для поиска термических потоков, как стартовая точка маршрутного полета. При обтекании холма или хребта с наветренной стороны холма воздух поднимается, образуя ДВП. Над вершиной скорость потока несколько возрастает. За холмом воздушный поток опускается, часто закручиваясь при этом в мощный вихрь, называемый подгорным ротором (смотри рис 115).
Напомним причину ускорения воздушного потока над вершиной. В курсе аэродинамики рассказывалось о том, что при уменьшении площади сечения изолированной струйки газа скорость потока в ней возрастает. Именно это происходит и над вершиной. На рисунке 115 хорошо видно, как вершина горы поджимает поток. Ощутимое ускорение воздушного потока над вершиной возникает при скорости ветра свыше 5-6 м/с. Из-за ограниченности скорости параплана при парении в ДВП следует с определенной осторожностью приближаться к вершине холма для того, чтобы аппарат не был снесен в подгорный ротор. Восходящий поток в подгорном роторе может возникнуть у холмов значительной высоты с достаточно крутыми склонами. При скорости ветра над вершиной 10-20 м/с внизу, у основания подветренной стороны холма она может быть 2-3 м/с в обратную сторону. Полеты на подветренной стороне холма чрезвычайно опасны! При удалении от склона аппарат неизбежно попадет в мощнейший нисходящий поток подгорного ротора который сначала сложит крыло, а затем бросит его вниз на камни. ДВП образуется у склонов холмов. Его форма и зона действия определяются формой, размерами склона и направлением ветра. Для определения зоны действия ДВП достаточно представить себе схему обтекания склона. Если склон низкий и пологий, то и зона парения будет низкой и широкой. На высоком и крутом склоне ДВП также вытянут вверх (смотри рис 116).
При обтекании узкого холма воздух, почти не поднимаясь, обходит его с боков. Интересная картина наблюдается на изрезанных оврагами склонах. Огибая выступы, воздух устремляется в ложбины и по ним поднимается вверх. В результате над выступами восходящий поток если и есть, то слабый, а основной набор высоты происходит над ложбинами. Однако при выпаривании над изрезанным склоном, ни в коем случае не следует заходить внутрь ложбин. Цепляясь за неровности грунта и растущие там кусты, воздух в ложбинах сильно турбулизируется. Это чревато сложениями крыла, что вдвойне опасно по причине близости склона (смотри рис 117).
Если ветер дует вдоль склона, то зона парения резко сужается. Неровности грунта и кусты турбулизируют поток воздуха и существенно затрудняют пилотирование. Учебные полеты на парение в ДВП в таких случаях не проводятся. Термические восходящие потоки (ТВП)Как говорилось ранее, под действием Солнца поверхность Земли нагревается и нагревает находящийся над ней воздух. Нагревшийся воздух поднимается вверх, образуя термические потоки или термики. Наиболее мощные термические потоки наблюдаются летом после полудня при хорошем прогреве земли. По мере удаления потока от земли он охлаждается. Поток прекращает свое существование, когда температура воздуха в нем сравнивается с температурой окружающей среды. Именно благодаря освоению ТВП для пилотов безмоторных СЛА (сверхлегких летательных аппаратов) стали возможны длительные маршрутные полеты протяженностью в сотни километров.
Условием возникновения термических потоков является нестабильность нижних слоев атмосферы. Выясним, в каком случае атмосфера считается стабильной, а в каком нет. Воздух является очень плохим проводником тепла. Поэтому достаточно большой объем воздуха, обладающий одной температурой и перемещающийся в атмосфере с другой температурой, практически не отдает тепло и не получает его от окружающей среды. Если частица воздуха поднимается, давление в ней уменьшается. Это приводит к уменьшению ее температуры. И наоборот, если частица воздуха опускается, давление и ее температура увеличиваются. В приземных слоях атмосферы поднятие частицы воздуха на 100 м приводит к уменьшению ее температуры примерно на 1º С (смотри рис 119).
Представим себе слой атмосферы, в котором вертикальное убывание температуры меньше, чем 1º С на 100 м. Пусть на высоте 100 м температура воздуха равна 15º C, а на высоте 300 м – 14º C. Если каким-либо образом «толкнуть» частицу воздуха с высоты 100 м, так, чтобы она поднялась до высоты 300 м, то ее температура уменьшится на 2º и станет равна 13º C. Частица будет холоднее окружающей среды и, следовательно, более плотной. Поэтому она снова опустится на свой исходный уровень. Такой слой воздуха называется стабильным (смотри рис 120).
Очевидно, что если частица воздуха вдруг со своего уровня опустится вниз, то в результате роста давления ее температура повысится и окажется больше температуры соседних слоев воздуха. Это приведет к подъему частицы и ее возвращению на исходную высоту. В нижних слоях атмосферы с увеличением высоты температура воздуха обычно уменьшается, но порой встречаются слои, в которых с высотой температура не изменяется или даже увеличивается. Такие слои называются изотермическими и инверсионными. Они исключительно стабильны. Механизм образования инверсий будет разобран позже. Теперь разберем ситуацию, когда вертикальное убывание температуры происходит быстрее, чем 1º на 100 м высоты. Пусть температура воздуха на высоте 100 м равна 15º C, а на высоте 200 м – 13º C. Стартовавшая с высоты 100 м частица воздуха будет иметь температуру 14º C на высоте 200 м. Эта температура будет больше температуры окружающего стоя атмосферы. В результате частица воздуха продолжит движение вверх. Такой атмосферный слой называется нестабильным (смотри рис 121).
В нестабильном слое случайно переместившиеся вверх частицы оказываются теплее окружающего воздуха, и их восходящее движение продолжается. Очевидно, что если частица воздуха вдруг со своего уровня опустится вниз, то ее температура хотя и увеличится, но все равно будет меньше температуры соседних слоев воздуха. Это приведет к продолжению ее нисходящего движения. Атмосфера состоит из последовательности стабильных и нестабильных слоев. Термические потоки образуются в нестабильных слоях и блокируются стабильными (в частности инверсионными). На рисунке 122 можно увидеть, как инверсионный слой блокирует подъем дыма.
Вообще говоря, в атмосфере редко встречаются нестабильные слои. Убывание температуры обычно соответствует адиабатическому: около одного градуса на 100 метров высоты. Но если определить некоторую среднюю температуру для нулевой высоты (например 20º C), то на отдельных участках, более благоприятных для прогрева, температура может оказаться выше средней (например 22º C). Именно в таких местах и зарождаются термические потоки. Воздух, стартовавший от земли с температурой 22º C, будет подниматься, сохраняя разницу в 2º с окружающими слоями, до тех пор, пока не встретит блокирующий стабильный слой. Стабильность и нестабильность атмосферы можно легко определить по ряду признаков. Примечание: Адиабатическими называют процессы, происходящие без теплообмена с окружающей средой. Признаки стабильности атмосферы (смотри рис 123): · ровный ветер; · закрытое слоистыми облаками небо; · плохая видимость (дымка, туман); · стелющийся вдоль земли дым от костра. Признаки нестабильности атмосферы: · порывистый ветер; · кучевые облака (чем они выше, тем потоки мощнее); · прозрачный воздух, хорошая видимость; · поднимающийся высоко над землей дым; · пылевые смерчи.
Термическая активность имеет ярко выраженный суточный цикл. Ночью не подогреваемая солнцем земля теряет тепло путем излучения. Охлаждение земли передается самым нижним слоям атмосферы, в то время как более высокие слои охлаждаются слабо. Максимальное охлаждение достигается к рассвету. В это время при удалении от земли на расстояние порядка нескольких сотен метров температура будет увеличиваться. Далее она начинает понижаться как обычно. Таким образом, за ночь у земли создается устойчивый инверсионный слой, в котором термические потоки невозможны. Такая инверсия проявляется тем сильнее, чем более ясной была ночь. Это объясняется тем, что при наличии облаков потери тепла землей уменьшаются, так как часть излученного землей тепла, отражаясь от облаков, возвращается обратно. После восхода солнце начинает подогревать землю. Происходит это очень неравномерно. Над наиболее нагретыми участками начинают формироваться термические потоки. Сначала эти потоки слишком слабы для их использования пилотами СЛА, но они постепенно разрушают образовавшуюся за ночь приземную инверсию. После разрушения ночной инверсии термическая активность быстро нарастает. Максимум ее интенсивности достигается к середине второй половины дня (около 15 часов). Ближе к вечеру температура воздуха у земли начинает медленно уменьшаться. Потоки становятся более слабыми и широкими («мягкими»). Расстояния между ними увеличиваются. Постепенно, по мере приближения заката солнца, все потоки исчезают. Эти предвечерние часы являются наиболее благоприятными для организации первых учебных выпариваний в термических потоках. Можно очень легко смоделировать образование ТВП в домашних условиях. Для этого следует взять емкость возможно больших размеров и заполнить ее водой. После того как вода успокоится, на дно емкости через тонкую трубку влейте еще немного воды, подкрашенной какой-либо краской, но так, чтобы она не перемешалась с основной массой. Затем начните ее медленно подогревать. Нагреваясь, нижний подкрашенный слой будет подниматься вверх, образуя термики. Холодная (неокрашенная) вода станет опускаться на дно, имитируя нисходящие потоки. В центре термика находится восходящий поток. По периферии – нисходящие. Если воздух достаточно влажный, то вершину ТВП может венчать кучевое облако. Впрочем, ТВП не всегда завершается образованием облака. Тогда его следует искать по другим признакам. Способы обнаружения ТВП будут разобраны позже (смотри рис 124).
Поднимающийся в ТВП воздух сносится ветром. Поэтому в полете его нужно искать не над местом возможного образования, а несколько в стороне по ветру. Следует отметить, что мощные термики часто закручивают поднимающийся воздух. В северном полушарии воздух закручивается против часовой стрелки, в южном – по часовой стрелке (как в циклоне). Можно рассчитывать на лучший подъем аппарата, если он вращается против потока (в северном полушарии правая спираль). Это объясняется тем, что в таком случае аппарат движется относительно земли медленнее и для его удержания в потоке нужен меньший угол крена (смотри рис 125).
В условиях реального полета не стоит рассчитывать на вход в термические потоки только против их вращения, так как заранее определять точные местоположения потоков обычно не представляется возможным. Но при обработке уже найденного потока полезно ставить аппарат в правую спираль (в северном полушарии) для увеличения скорости набора высоты. В средних широтах на равнине ТВП дают восходящую скорость в среднем порядка 2 м/с, но максимальные наблюдаемые значения могут составлять около 7-8 м/с. Значительно чаще регулярных (непрерывных) термиков в природе встречаются тепловые пузыри (ТП). Они возникают при недостаточной «подпитке» ТВП нагревающимся у земли воздухом, или если ТВП разрывается меняющимся по высоте ветром. Пузыри больших размеров, можно использовать для набора высоты. Но они становятся практически бесполезны, если начинают дробиться и возникает беспорядочное кипение. В этом случае ТП могут начать представлять опасность как источники турбулентности (смотри рис 126).
Термические потоки следует искать над участками земной поверхности, подвергающимися наибольшему прогреву солнцем. Прежде всего это каменистые россыпи, песок, сухие поля, обращенные к солнцу склоны холмов. При поиске потоков над склонами полезно учесть, что вогнутые склоны нагревают воздух быстрее выпуклых (смотри рис 127).
При условии неустойчивости приземного воздуха даже небольших размеров пригорки и лесозащитные полосы могут стать своего рода генераторами термиков. Объясняется это тем, что если гонимый ветром перегретый слой приземного воздуха наталкивается на бугор или стену деревьев, то, обтекая их, он начинает подниматься вверх. Получив от наземного препятствия вертикальный импульс, воздух часто продолжает свой подъем, образуя ТВП (смотри рис 128).
Над возвышенностями и плоскогорьями термическая активность обычно несколько выше, чем в долине. Это объясняется тем, что над возвышенностями слой атмосферы тоньше, рассеивание солнечных лучей меньше и, следовательно, прогрев поверхности сильнее. Кроме того, воздух на высоте холоднее воздуха в долине. Совместное действие этих факторов ведет к увеличению температурных контрастов и усилению неустойчивости атмосферы. Природа, как известно, не терпит пустоты. Если в одних местах воздух поднимается, то в других он будет опускаться. Наиболее сильные нисходящие потоки формируются над холодными участками местности. Это, в первую очередь, низины, особенно если по их дну протекают ручьи. Холодными будут озера, реки, зеленые (влажные) поля, леса, болота. Мы определили условия и места образования термических потоков. Теперь рассмотрим признаки, по которым можно распознать активные термики. Если в штиль на горе на вас вдруг набегает слабый, но быстро крепчающий ветерок, или направление ветра начинает быстро меняться то это значит, что где-то рядом начал формироваться термик. А место уходящего наверх нагретого воздуха занимает холодный. Если поток сходит непосредственно под склоном, то для того чтобы успеть его поймать, пилотам СЛА иногда приходится стартовать с попутным ветром (смотри рис 129).
Отличным указателем наличия ТВП являются высоко поднимающиеся дым или пыль (смотри рис 130).
В момент входа в ТВП пилот может ощутить теплое дуновение набегающего потока воздуха, а также физически почувствовать, как аппарат начинает подниматься вверх. Однако следует иметь в виду, что все эти ощущения будут возникать только в момент входа в достаточно сильный поток. При обработке слабых потоков и полете на больших высотах пилоту целесообразнее рассчитывать не на свои чувства а на показания приборов. Сначала пилоты СЛА использовали авиационные барометрические приборы. Немного позже появилось множество более компактных, легких и несоизмеримо более чутких электронных приборов, созданных специально для полетов на дельтапланах и парапланах (смотри рис 131).
На ТВП может указать пролетающий рядом дельтаплан или параплан, если он вдруг начинает набирать высоту. Поиск термиков по другим парапланам и дельтапланам используется многими пилотами. Если вы взлетаете не первым, то по летящим впереди вас аппаратам можно без труда определить распределение и интенсивность потоков на 10-15 км вперед по трассе маршрута. Птицы больших размеров и веса «чувствуют» термики и активно используют их для набора высоты. Однако при определении термиков по птицам следует помнить о том, что их скорость снижения значительно меньше скорости снижения параплана. Поэтому птицы будут уверенно набирать высоту в таких потоках, которые не смогут удержать параплан. Для того чтобы не оказаться раньше времени на земле, прежде чем пристраиваться к какому-нибудь выпаривающему орлу оцените скорость его набора высоты. Кучевые облака часто указывают на вершину ТВП. При поиске ТВП по кучевым облакам следует обратить внимание на их форму. На активный ТВП указывает растущее облако с широким основанием и вытянутой вверх вершиной (треугольник с вершиной, направленной вверх). Если подпитка облака термиком прекратилась, то основание облака становится размытым, а основная его масса сосредоточивается в верхней части (треугольник с вершиной, направленной вниз). Искать восходящие потоки под таким облаком не имеет смысла (смотри рис 132).
Особенности полетов вблизи кучевых облаковВ центральной части кучевого облака, венчающего активный ТВП, находятся восходящие потоки, по краям – нисходящие. Диаметр восходящего потока под небольшим облаком обычно составляет около 1/3 его диаметра. По мере приближения к нижней кромке облака скорость восходящего потока увеличивается. Облако начинает как бы «подсасывать» выпаривающий аппарат. Внутри облака вертикальные скорости потоков еще возрастают и в мощных кучевых и кучево-дождевых облаках достигают 10-15 м/сек. Следует отметить, что нижняя кромка облака в центральной его части расположена немного выше, чем по краям (смотри рис 133).
Эффект «подсасывания» и ускорения потоков внутри облака объясняется тем, что при конденсации водяного пара выделяется тепло. Это тепло подогревает находящийся внутри облака воздух. Формируется как бы вторичный термик, который и разгоняет потоки внутри облака. Очевидно, что чем облако больше, тем эффект подсасывания выражен сильнее. Учитывая это явление, при приближении к облаку пилоту необходимо заблаговременно прекратить набор высоты и не допускать попадания аппарата внутрь облака. Наличие восходящих и нисходящих потоков приводит к тому, что нижняя кромка в центральной части облака находится несколько выше, чем по краям. Если оказавшийся под нижней кромкой в центре облака пилот попытается уйти по прямой к его краю, то, вероятнее всего, некоторое время он будет лететь внутри облака вне видимости земли. На приведенном рисунке восходящий поток расположен строго по центру облака. Это справедливо для облаков небольшого размера. У облаков среднего размера восходящий поток располагается под его наиболее толстой (темной) частью. Под облаками большого размера может быть несколько восходящих потоков различной интенсивности, но найти их часто бывает трудно, так как подлежащая обследованию область оказывается довольно велика. В том случае когда из-за сильного ветра вершина облака оказывается сдвинута относительно его основания, восходящий поток следует искать с наветренной стороны облака (смотри рис 134).
Небольшие облака очень удобно использовать в маршрутных полетах, особенно если направление маршрута хотя бы частично совпадает с направлением ветра и перед пилотом не ставится задача пройти маршрут с максимально высокой скоростью. Поднявшись с термиком к нижней кромке облака, можно зацепиться за него и спокойно сноситься вместе с ним по ветру на расстояние до нескольких десятков километров. Удобство этой тактики заключается в том, что пилоту не нужно рисковать, тратя драгоценную высоту на поиски новых потоков (которые он может и не найти…). Его уверенно держит облако. Конечно, если вы будете использовать эту тактику, вам не занять на соревнованиях первого места, но, научившись стабильно и уверенно долетать до финиша, место в первой десятке сильнейших вы себе обеспечите. Однако не все так просто. Маленькое кучевое облачко может незаметно превратиться в грозового монстра и затянуть в себя парящий под ним аппарат со всеми вытекающими отсюда печальными последствиями. Находящийся непосредственно под нижней кромкой облака пилот не может точно определить динамику роста облака и его вертикальное развитие. Единственное, что можно и нужно делать, –это постоянно следить за вертикальными скоростями восходящих потоков. И при первых признаках их усиления НЕМЕНДЛЕННО уходить вниз. Грозовые облакаГрозовые облака по своей сути являются суперразвитыми термическими кучевыми облаками. Для их образования необходимы мощная термическая активность и высокая влажность приземного воздуха. Рассмотрим процесс образования и жизненный цикл грозового облака. В утренние часы яркое солнце обещает пилотам термичную погоду, что гарантирует хорошие маршрутные полеты. Действительно, ночная инверсия быстро разрушается и появляются первые, но уже достаточно активные потоки. Поскольку прогрев земной поверхности неравномерен, то и мощности расположенных по соседству потоков не одинаковы. Термик 2 оказался сильнее своих соседей 1 и 3 (смотри рис 135).
Над потоками появляются первые вспышки кучевых облаков. Очевидно, что над более сильными потоками облака формируются активнее (смотри рис 136).
Большее выделение тепла за счет конденсации пара в облаке 2 приводит к еще большему увеличению мощности восходящего потока в 2 по сравнению с 1 и 3. Нижняя граница кучевых облаков на этом этапе обычно располагается на высоте 1000-1500 метров. Их вертикальная мощность составляет до 1000-2000 метров. Скорости восходящих и нисходящих потоков не превышают 3-6 м/сек. Видимость в облаке 35-45 м. Эти облака пока еще безопасны, и их можно прекрасно использовать для выпаривания. Быстрый рост мощности облака 2 приводит к тому, что его нисходящие потоки начинают как бы подавлять термики 1 и 3. На самом деле нисходящие потоки от 2 не подавляют термики 1 и 3, а перенаправляют их и заставляют питать быстрорастущее облако 2 (смотри рис 137).
Облако 2 отрывается от питавшего его термика. Оно начинает жить своей жизнью, продолжая быстро увеличиваться уже только за счет засасывания масс приземного влажного воздуха благодаря внутреннему прогреву. Облака 1 и 3 исчезают. А облако 2 заметно темнеет из-за увеличения содержания в нем воды. Кучевое облако, быстро развиваясь по вертикали, достигает высоты 4-5 км и превращается в мощное кучевое. Его основание опускается до 600-1000 м. В это время внутри облака наблюдаются потоки со скоростями до 10-15 м/сек. Видимость в облаке уменьшается до 20-25 м. Потемнение нижней кромки облака, увеличение его ширины и вертикальных скоростей потоков под облаком должны послужить сигналом пилоту СЛА к немедленному уходу из под облака вниз. Восходящий поток продолжающего свой рост облака затягивает капли воды на большую высоту, где они превращаются в град. Затянутые в облако массы воды и образовавшийся град удерживаются во взвешенном состоянии благодаря продолжению подпитки облака влажным приземным воздухом. Размеры облака продолжают увеличиваться. Вершина облака может достигнуть высотных атмосферных течений. В этом случае на вершине облака образуется так называемая «наковальня». Она является признаком уже вполне созревшей грозы (смотри рис 138).
Выросшее грозовое облако оказывается в состоянии неустойчивого равновесия. С одной стороны, накопленные массы воды и града стремятся опуститься вниз. С другой, подпитка облака теплым и влажным приземным воздухом создает восходящий поток, удерживающий их на высоте и, кстати, продолжающий гнать наверх все новые и новые массы влаги. Вершина развитого грозового облака поднимается до высоты 7-10 км, основание опускается до 300-600 м. Скорости восходящих и нисходящих потоков в нем могут достигнуть 20-30 м/сек. После высасывания всей влаги приземного воздуха или при переходе в более сухой район подпитка грозового облака уменьшается. Это нарушает равновесие, и накопленные в облаке массы воды и града лавинообразно опускаются вниз, затягивая за собой холодный воздух верхних слоев атмосферы. Быстрое перемещение больших объемов воды и воздуха приводит к возникновению разрядов статического электричества. Сверкают молнии. Гремит гром. Нисходящие потоки воздуха создают под облаком зону сильных порывов ветра. Активная грозовая деятельность длится обычно 20-30 минут. Нисходящие потоки холодного воздуха стабилизируют приземные слои атмосферы. Подавлению термической активности также способствуют быстрое охлаждение земной поверхности дождем и охлаждение воздуха за счет частичного испарения дождевых капель. После подавления термической активности и потери избыточной влаги грозовое облако начинает постепенно рассасываться. Продолжительность жизненного цикла грозового облака в среднем составляет от 1 до 5 часов. Признаком начала формирования грозового облака является появление под быстрорастущим кучевым облаком очень широкого и поэтому относительно спокойного восходящего потока с вертикальной скоростью около 1-2 м/с. Пилоту не следует обманываться, рассчитывая на приятное парение в таком легкообрабатываемом потоке. Лучше, не дожидаясь его усиления, приземлиться, чтобы не оказаться втянутым в грозовую тучу. В поток под грозовым облаком легко войти, но из него очень трудно выйти. Температурные инверсииТемпература воздуха при изменении высоты над земной поверхностью меняется. В тропосфере (самом нижнем слое атмосферы) с увеличением высоты обычно температура воздуха падает, но порой встречаются слои, где температура воздуха с высотой не меняется или даже начинает повышаться. Такие слои называются соответственно изотермическими и инверсионными. Температурные инверсии интересны тем, что они блокируют развитие термических потоков. Разберем некоторые причины их образования. Об одной из них уже упоминалась – это так называемая ночная инверсия. Охлаждение нижнего слоя воздуха может произойти от соприкосновения с более холодной поверхностью земли. Такое случается ночью и ранним утром, когда остывшая без подогрева солнечным светом земля начинает охлаждать нижние слои воздуха. После прохождения теплого фронта приземный слой пришедшего теплого воздуха также может начать охлаждаться от еще не успевшей нагреться земли. Если более холодный морской воздух проникает на побережье теплым днем (бриз), то инверсия часто образуется в месте столкновения морского и надземного воздуха. Инверсия может образоваться между соседними слоями воздуха, движущимися с разными скоростями и в разных направлениях. В антициклонах в верхних слоях атмосферы скапливается «лишняя» масса воздуха. На границах антициклона эта масса начинает «соскальзывать» вниз. (Это явление называется сходимостью.) По мере опускания давление в ней возрастает, и она нагревается. Воздух внутри антициклона и за его пределами не движется. Его температура не меняется. Итак, отступающий воздух разогревается, а воздух, расположенный у поверхности, нет, так как опускаться ему некуда. Это часто приводит к инверсии на некотором расстоянии от земли. Обычно такие инверсии образуются на высоте около 2000 метров над землей (смотри рис 139).
Временно инверсии образуются на сравнительно небольших территориях, где холодный воздух верхних слоев атмосферы опускается на границах грозовых облаков. Инверсии непостоянны. Прежде всего их разрушает солнечное тепло (этот вопрос уже рассматривался при разборе развития термической активности в течение суток). Инверсии, сформировавшиеся на границах антициклонов разрушаются благодаря широко распространенному вертикальному движению атмосферы. На границах антициклонов обычно опускаются большие воздушные массы. Они обладают большой массой и инерцией. Воздух ведет себя как своего рода пружина. Фаза сжатия сменяется обратным процессом – подъемом воздуха. Это ведет к подъему инверсии и ее исчезновению. В результате инверсия ведет себя, как широкий батут, который как бы «проминается» под излишней массой воздуха в антициклоне и затем медленно возвращается в первоначальное положение. ТурбулентностьТурбулентность – хаотическое вихревое движение воздуха. Если посмотреть на Землю из космоса, то будет видно, что вся атмосфера охвачена вихревым движением. Нас будут интересовать вихри, размеры которых соизмеримы с размерами параплана. Попадание параплана в вихри размером от нескольких десятков до нескольких сотен метров обнаруживается по неожиданным подъемам или провалам аппарата. Вихри меньших размеров трясут и раскачивают параплан. Они могут вызвать подсложение консолей крыла или всей передней кромки в зависимости от их интенсивности и того, какая часть крыла попадает в нисходящий поток. Турбулентность воздуха может возникнуть по множеству причин, но все они сводятся к одной: на пути потока воздуха встают препятствия, нарушающие плавность его течения. В качестве первой причины, вызывающей возникновение турбулентности, можно назвать возмущение воздушного потока за наземными механическими препятствиями. Если две воздушные массы будут двигаться друг относительно друга, то промежуточный слой воздуха закрутится в вихрях. Это наблюдается на границах термических потоков, в кучевых облаках. Если два слоя воздуха движутся с разными по величине и направлению скоростями, то расположенная между ними прослойка закрутится в вихри. Это явление называется сдвиг ветра (смотри рис 140).
Следует также отметить спутную турбулентность. Как известно из курса аэродинамики, спутные струи – это вихри, сходящие с законцовок консолей. Из-за разницы давлений на нижней и верхней поверхностях крыла воздух перетекает с нижней поверхности на верхнюю через законцовки крыла. Это и вызывает образование вихрей. На образование турбулентности оказывают большое влияние температура и стабильность воздуха. Теплый и нестабильный воздух значительно легче закручивается в вихри, чем холодный и стабильный. Рассмотрим более подробно процесс образования вихрей за наземными препятствиями. Любые препятствия, возникающие на пути воздушного потока, возмущают его и закручивают в вихри. Ощутимая для параплана турбулентность возникает при скорости ветра свыше 4-5 м/с. Главным образом она зависит от скорости ветра, а также формы и размеров препятствия, возмущающего воздушный поток (смотри рис 141, 142, 143, 144, 145, 146).
Ширину опасной зоны, возникающей за препятствиями, показанными на рисунках 141, 142 и 143, можно примерно оценить по формуле:
L - Ширина опасной зоны (м). H - Высота препятствия (м). V - Скорость ветра (м/сек).
Атмосферные фронтыАтмосферный фронт – сравнительно узкая переходная зона, расположенная на границе между двумя разнородными воздушными массами. В зависимости от направления движения фронты разделяются на холодные и теплые. · Если холодный воздух вытесняет теплый, то это холодный фронт. · Если теплый воздух вытесняет холодный то это теплый фронт. Существует ряд разновидностей атмосферных фронтов, но мы их пока рассматривать не будем. В зависимости от скорости движения, холодные фронты разделяются на медленно и быстро движущиеся фронты. Общим для них является то, что холодный воздух плотнее теплого и скорость его движения у земли больше скорости отступления теплого воздуха. Поэтому клин холодного воздуха вторгается под теплый и вытесняет его наверх (смотри рис 147).
Если клин холодного воздуха медленно подтекает под теплую воздушную массу, то и подъем отступающего теплого воздуха происходит медленно. Над линией фронта образуются преимущественно слоистые облака. Летом в передней части фронта, там, где теплый воздух поднимается быстрее, возникают кучево-дождевые облака, идут ливни, возможны грозы. За фронтом кучево-дождевые облака переходят в слоисто-дождевые и высокослоистые. Ливневые осадки сменяются обложными (смотри рис 148).
При быстром наступлении холодного воздуха происходит быстрое вытеснение и подъем теплой воздушной массы. Все процессы протекают более бурно. Скорость движения фронта может превышать 60 км/ч. Время прохождения фронта часто составляет несколько часов. Перед фронтом образуется узкая зона мощной кучево-дождевой облачности, имеющей ширину в несколько десятков километров. Вершины облаков могут располагаться на высотах, превышающих 9-11 км. Летом прохождение фронта сопровождается сильными шквалами, грозами, градом. Возможно возникновение пылевых бурь (смотри рис 149).
После прохождения фронта наступает быстрое прояснение, ветер стихает, видимость улучшается до 10 км. В первые несколько дней может наблюдаться мощная термическая активность, позволяющая выполнять длительные маршрутные полеты. Это объясняется тем, что приземный стой пришедшего холодного воздуха начинает быстро прогреваться не только благодаря солнечному теплу, но и от еще не успевшей остыть земли. Главным отличием теплых фронтов от холодных является их медлительность. Теплый воздух набегает на холодный сверху и постепенно вытесняет его. Скорость теплых фронтов не превышает 25 км/ч. Время прохождения фронта обычно составляет несколько дней. Небо закрывается сплошным слоем слоистых дождевых облаков. Идут обложные дожди. Приближение теплого фронта можно предсказать по тому, что за день или два на высоте 7-8 км появляются перистые облака, далее развивающиеся в перисто-слоистые и перисто-кучевые. По мере приближения фронта облачность постепенно уплотняется и понижается. Зона осадков захватывает полосу шириной в 300-400 км. Летом, если теплым воздухом является влажный морской воздух, на фронте могут образоваться кучево-дождевые облака и пройти грозы (смотри рис 150).
Прохождение теплого фронта способствует образованию инверсий. Термическая активность становится незначительной или совсем исчезает. После прохождения теплого фронта часто устанавливается тихая и теплая погода, создающая прекрасные условия для учебных полетов. Стационарные волныСтационарные волны – это вид превращения горизонтального движения воздуха в волнообразное. Волна может возникнуть при встрече быстро движущихся воздушных масс с горными хребтами значительной высоты. Необходимым условием возникновения волны является простирающаяся на значительную высоту стабильность атмосферы. Чтобы увидеть модель атмосферной волны, можно подойти к ручью и посмотреть, как происходит обтекание затопленного камня. Вода, обтекая камень, поднимается перед ним, создавая подобие ДВП. За камнем же образуется рябь или серия волн. Эти волны могут быть достаточно большими в быстром и глубоком ручье. Нечто подобное происходит и в атмосфере. При перетекании горного хребта скорость потока возрастает, а давление в нем падает. Поэтому верхние слои воздуха несколько снижаются. Миновав вершину, поток снижает свою скорость, давление в нем увеличивается, и часть воздуха устремляется вверх. Такой колебательный импульс может вызвать волнообразное движение потока за хребтом (смотри рис 151).
Эти волны часто распространяются на большие высоты. Зарегистрировано выпаривание планера в волновом потоке на высоту более 15000 метров. Вертикальная скорость волны может достигать десятков метров в секунду. Расстояния между соседними «буграми» или длина волны составляет от 2-х до 30-ти километров. Воздушный поток за горой разделяется по высоте на два резко отличающихся друг от друга слоя. Турбулентный подволновой слой, чья толщина составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров, и расположенный над ним ламинарный волновой слой. Из-за ограниченности полетной скорости параплана использовать для набора высоты волновые потоки затруднительно, но пилоту следует избегать попадания в нижний турбулентный слой и уметь определять возможность возникновения волны. При достаточной влажности воздуха на вершинах волн появляются чечевицеобразные облака. Нижняя кромка таких облаков располагается на высоте не менее 3-х км, а их вертикальное развитие достигает 2-5 км. Также возможно образование шапочного облака непосредственно над вершиной горы и роторных облаков за ней. Несмотря на сильный ветер (волна может возникнуть при скорости ветра не менее 8 м/с), эти облака неподвижны относительно земли. При приближении некоторой «частицы» воздушного потока к вершине горы или волны происходит конденсация содержащейся в ней влаги и образуется облако. За горой образовавшийся туман растворяется, и «частица» потока вновь становится прозрачной. Над горой и в вершинах волн скорость воздушного потока увеличивается. При этом давление воздуха уменьшается. Из школьного курса физики (газовые законы) известно, что при уменьшении давления и при отсутствии теплообмена с окружающей средой температура воздуха уменьшается. Уменьшение температуры воздуха приводит к конденсации влаги и возникновению облаков. За горой поток тормозится, давление в нем увеличивается, температура повышается. Облако исчезает. Стационарные волны могут появиться и над равнинной местностью. В этом случае причиной их образования могут быть холодный фронт или вихри (роторы), возникающие при различных скоростях и направлениях движения двух соседствующих слоев воздуха. Проверьте свою внимательность1) Повышение атмосферного давления свидетельствует о приближении… a) улучшения погоды. b) ухудшения погоды. 2) Циклон – это… a) область повышенного давления. b) область пониженного давления. 3) Можно ли летать при влажности воздуха 100%? a) Можно без ограничений. b) Можно, но нежелательно. c) Нельзя. 4) В аэронавигации под направлением ветра понимают направление… a) куда дует ветер. b) откуда дует ветер. 5) При какой скорости ветра создаются наилучшие условия для организации учебных полетов? a) 0-1 м/с. b) 2-3 м/с. c) 6-10 м/с. 6) В дневные часы береговой бриз дует… a) с берега в море. b) с моря на берег. 7) Ночью в горах у склонов ветер дует… a) с вершин в долину. b) из долины к вершинам. 8) В северном полушарии воздух в циклонах закручивается… a) по часовой стрелке. b) против часовой стрелки. 9) В приземном слое воздуха заметный рост скорости ветра наблюдается до высот… a) 100-150 м. b) 300-350 м. c) 700-750 м. 10) Облака образуются в воздухе, который… a) поднимается вверх. b) опускается вниз. 11) Скорость перемещения грозового облака достигает… a) 10-20 км/час. b) 30-40 км/час. c) 50-60 км/час. 12) Влияет ли снегопад на безопасность полетов на параплане? a) Да. b) Нет. 13) Под простыми метеоусловиями, применительно к полетам на параплане, мы подразумеваем погоду, при которой скорость ветра не превышает… a) 4 м/сек. b) 6 м/сек. c) 8 м/сек. 14) Скорость ветра при обтекании вершины холма… a) уменьшается. b) остается без изменений. c) увеличивается. 15) Где наблюдаются наиболее мощные восходящие потоки у изрезанного оврагами склона холма? a) Над ложбинами. b) Внутри ложбин. c) Над выступами. 16) Условием возникновения термических потоков является… a) высокая температура в приземном слое воздуха. b) низкая температура в приземном слое воздуха. c) быстрое уменьшение температуры воздуха с высотой. d) быстрое увеличение температуры воздуха с высотой. 17) Признаком отсутствия термической активности является… a) наличие кучевых облаков. b) наличие слоистых облаков. c) отсутствие облаков. 18) Максимум термической активности наблюдается… a) утром. b) в середине второй половины дня. c) вечером. 19) Скорость восходящего потока внутри кучевого облака… a) увеличивается. b) уменьшается. c) остается без изменений. 20) Атмосферный слой воздуха называют инверсионным, если с увеличением высоты температура в нем… a) повышается. b) остается без изменений. c) уменьшается. 21) Какой атмосферный фронт движется быстрее? a) Теплый. b) Холодный. c) Оба фронта движутся одинаково. 22) В первые несколько дней после прохождения холодного фронта… a) устанавливается тихая погода, способствующая организации учебных полетов. b) наблюдается мощная термическая активность, позволяющая выполнять длительные маршрутные полеты.
|
