Понять небо - [35]
Слоистые облака часто находятся в инверсионном слое. А граница слоя инверсии с более холодным воздухом является зоной турбулентности среза. Billow облака, которые рассматриваются выше (рис. 34), указывают на срез потоков. Часто они возникают по причине прихода теплого фронта и обычно выше уровня полетов спортивных аппаратов (5000 м и более). Последний тип облаков, который может помочь определить наличие турбулентности, — это волновые облака (рис. 33). Сильные роторы часто соседствуют с волнами, поэтому район с волновыми облаками представляет опасность для легкой авиации. В главе 8 мы подробнее рассмотрим волны и покажем, чем опасен ротор.
УСЛОВИЯ И ЦИКЛЫ ТУРБУЛЕНТНОСТИ
Понятно, что жаркие, сухие условия идеальны для возникновения сильной термической турбулентности. В дополнение, большой градиент давления, местные прогревы или крупномасштабная циркуляция вызывают сильный ветер, что может привести еще и к мощной механической турбулентности.
Изменения стабильности атмосферы тесно связано с типом турбулентности. Стабильный воздух не способствует термической активности или другим видам вертикального движения потоков. Механическая турбулентность, как и термическая, довольно неожиданна в стабильных условиях, и умирает быстрее. С другой стороны взаимодействие стабильного воздуха с другими слоями зачастую приводит к турбулентности среза.
Из вышесказанного мы можем сделать вывод, что каждый тип турбулентности наиболее вероятен при определенных условиях в различное время. На смену утренним стабильным приходят послеобеденный нестабильные условия, затем вечерняя и ночная стабильность. В более крупных временных масштабах зимние стабильные условия меняются весенними, нестабильными, затем смесь летом (стабильные и нестабильные во влажных районах, нестабильные в сухих районах), затем, в основном, нестабильные осенью, когда холодный фронт движется к югу. В таблице приведены различные типы турбулентности и их наличие от времени и атмосферных условий.
Конечно, возможны различные исключения из таблицы. Например, термичные дни бывают зимой после прохода холодного фронта или в пустыне в солнечный день. Турбулентность среза может быть в любое время года или в середине дня, когда рядом фронты или барические системы. В зимнем, холодном и плотном воздухе термическая турбулентность слаба, не сильно распространяется и механическая, но любое движение или вращение воздуха более энергонасыщенно, так как воздух более плотный.
Механическая турбулентность встречается только в ветреные дни.
ПРИЗЕМНЫЕ УСЛОВИЯ
Исходя из того, что спортивная авиация, в основном, летает в эшелоне до нескольких сотен метров, хотелось бы обратить внимание на приземное пространство. Как мы знаем нижний слой воздуха называют пограничным из-за процессов, связанных с трением его о поверхность, а это значит, что при ветре будет механическая турбулентность.
ПРИБРЕЖНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ
Возле моря воздушный поток часто очень ровный. Во-первых, ветер над водой до самого берега турбулизируется очень слабо. Во-вторых, воздух над водной поверхностью обычно стабилен, потому что охлаждается водой, ведь чаще вода холоднее воздуха. И последнее, вся масса воздуха стабильна, потому что в течении дня воздух снижается, как мы увидим в следующей главе. С полетами вдоль побережья больших водных пространств по спокойствию воздуха могут конкурировать разве что только полуночные условия.
ТУРБУЛЕНТНОСТЬ ВНЕ ВОДНЫХ ПРОСТРАНСТВ.
Здесь ситуация может быть очень разнообразная. Механическая и термическая турбулентности могут комбинироваться, как показано на рисунке 98. За любым твердым объектом при ветре возникает механическая турбулентность (рис 105). Здесь мы видим, как она распространяется, а размер вихрей с расстоянием уменьшается. Вихревой след зависит от силы ветра и стабильности воздуха. Основное правило авиации гласит, что безопасная зона на подветренной стороне объекта, начинается на расстоянии, равном произведению высоты объекта на половину скорости ветра в км/ч. Например, дом высотой 8 м при скорости ветра 30 км/ч даст протяженность опасной зоны на подветренной стороне 120 м, в то время как гора — 200 м при ветре 30 км/ч — 3 км.
Рис. 105.Распространение турбулентности
НАВЕТРЕННЫЙ СКЛОН
Ранее на рисунках 95 и 96 было показано, как влияют различные формы тела на поток. Обтекание строений происходит подобно тому, как изображено на рисунке 95. Проанализировав, можно понять, что происходит с потоком, встретившим на своем пути холм или утес произвольной формы, как, например, показано на рисунке 106. Плавный отлогий склон в слабый и даже умеренный ветер может вообще не иметь турбулентности. Такие возвышенности могут использоваться не только для полетов, но и для посадки.
Рис. 106. Турбулентность на склонах
Крутой склон при ветре обязательно имеет какую либо форму турбулентности. Слабый ветер может индуцировать роторы, в сильный ветер возможна сильная хаотическая турбулентность. Особенно опасны склоны с нависанием где турбулентность присутствует даже в самый слабый ветер.
Мы специально так подробно останавливаемся на различных формах склонов, потому что некоторые виды летательных аппаратов летают вблизи них и даже совершают на них посадки. Пилоты должны понимать процессы, происходящие на склоне и уметь и с земли и с воздуха определить возможность и безопасность таких полетов и посадок.
