Понять небо - [36]

ГОРНЫЕ ХРЕБТЫ, ГРЕБНИ

Условия возникновения турбулентности при обтекании горных хребтов похожи на те, что возникают на склонах. Некоторые общие ситуации показаны на рисунке 107. Здесь мы видим возвышенности с различными по крутизне подветренными склонами. Хребты с пологими подветренными склонами турбулизируют поток только при очень сильном ветре. Если склон крутой, то при слабом ветре за ним располагается ротор, при сильном мощная турбулентность с интенсивным перемешиванием.

Рис. 107.Турбулентность возле вершины

Отметим, что при любой крупной неровности наветренного склона, там образуется ротор. Длинный хребет, лесополоса или ряд домов более эффективно индуцируют турбулентность, чем отдельностоящие. Как показано на рисунке 108, ветер обтекает холм с очень малыми завихрениями потока (в главе 8 мы увидим, что изолированный холм создает менее интенсивный динамический восходящий поток, чем длинный гребень по той же причине).

Рис. 108.Поведение потока возле возвышенностей

Существует возможность того, что поток будет подниматься вверх даже над подветренным склоном холма из-за расположенного там ротора (см. рис 109).

Рис. 109. Ротор на подветренном склоне

Посадка в этот ротор приводит к очень неустойчивому и беспорядочному "полету", который в лучшем случае закончится грубым приземлением на склон. Автор однажды наблюдал, как подобную ошибку совершил пилот дельтаплана. Аппарат перевернулся и упал на склон, пилоту потребовалось много времени для выздоровления.

Если на подветренном склоне расставить флажки, то они покажут восточный ветер, даже если, на самом деле, дует сильный западный. Это действие ротора, которое может обмануть невнимательного пилота. Чтобы быть уверенным в направлении ветра, надо посмотреть на обе стороны вершины хребта. Напомним, что возможна ситуация, когда верховой и низовой ветры имеют различные направления (например, при прохождении холодного фронта: юго-восточный внизу и западный вверху в северном полушарии), но, в отличие от ситуации с роторами, в данном случае, полеты могут быть возможны.

В зависимости от формы подветренного склона плато, на нем при общем нисходящем потоке возможен ротор или даже обширная турбулентность (рис. 110), что очень опасно для полетов.

Рис. 110.Турбулентность на подветренном склоне плато

УЩЕЛЬЯ, ЧАШИ, КАНЬОНЫ И ОВРАГИ

Гребни и холмы, которые используются пилотами для парения, имеют одну общую особенность — малую турбулентность. Если в длинном гребне есть пролом, то это вносит некоторые особенности в характер потока как в нем, так и за ним. Наблюдать это можно на примере ручья, перегороженного дамбой. Рисунок 111 показывает поток и турбулентность вблизи разрыва в гряде при прямом и скошенном ветре.

Рис. 111.Поток и турбулентность в разрыве

Скорость воздушного потока в проломе будет выше, чем скорость ветра вообще, из-за сжатия. Если разрыв протяженный и сужающийся, то характер течения в нем будет таким, как показано на рисунке 112.

Рис. 112. Характер течения в сужающемся ущелье

Когда ветер дует параллельно длинному пролому или сужающейся долине, поток спокоен с завихрениями и роторами только вблизи склонов и поверхности. В случае же, когда ветер дует под углом к оси долины, то размеры и интенсивность турбулентности в ней увеличиваются, что и отражено на рисунке 113. Несильный ветер может создавать ротор, заполняющий всю долину. Однако термичность приводит к его разрушению и к хаотической турбулентности, как при сильном ветре. Когда основной ветер пересекает долину, в ней самой поток может идти вдоль, прижимаясь к наветренному склону, а турбулентность присутствовать только у подветренного.

Рис. 113.Поток и турбулентность в долине

Каньоны в высокогорных районах могут создавать свою очень мощную и опасную турбулентность, которая, комбинируясь с прогревом и термичностью, часто создаёт мощные нисходящие потоки внутри каньона, и восходящие вдоль хребтов.

Классический пример этого наблюдается в Owens Valley в Калифорнии, а также в Альпах и других крупных горных образованиях. Когда ветер направлен под углом к основной оси каньона, турбулентность и нисходящие потоки могут быть еще суровее (см. рис. 114), хотя на подветренной стороне хребта и в глубине каньона может быть тихо и спокойно. Пересекая такие каньоны необходимо иметь достаточный запас высоты.

Рис. 114.Потоки в высокогорных каньонах

В более мелких горах выступы и овраги создают турбулентность аналогичным образом, но более слабую (см. рис. 115).

Рис. 115. Потоки у склона сложной формы

Пересекать мелкие неровности рельефа можно, облетая их, либо над ними, имея некоторый запас высоты в зависимости от скорости ветра и высоты хребтов или глубины оврагов.

Во многих частях света деревья являются естественными и многочисленными препятствиями, от которых пилотам приходится постоянно уклоняться. Они также являются причиной турбулентности. Парение над холмами, покрытыми лесом при отсутствии термичности происходит в условиях большей болтанки, чем над голыми возвышенностями.

Ряд деревьев будет создавать турбулентность из большого количества вихрей, а если они растут очень плотно, то их обтекание будет аналогично длинному гребню. Часто пилоты этим пользуются и ловят восходящие потоки над лесополосами. Понятно, что если деревья голые, без листьев, то набрать над ними высоту невозможно, зато турбулентность за ними обеспечена. На рисунке 116 изображена модель турбулентности, возникающей за одиноким деревом. От множества деревьев вихри перемешиваются.