Понять небо - [61]
Давайте поближе познакомимся со сферическим пузырем диаметром около 30 м. Если подсчитать объем воздуха в нем, получим около 15000 кубических метров. На уровне моря масса воздуха в термическом потоке примерно составит 20 т. Не удивительно, что он может легко нести наш легкий летательный аппарат вверх.
Чтобы получился такой шар теплого воздуха, должен собраться слой воздуха с квадратного поля со стороной 100 м толщиной приблизительно 1,5 м. Если наш термик будет иметь диаметр в два раза больше, то объем увеличится в 8 раз, а вес возрастет до 150 тонн. Это огромная масса воздуха, живущая по определенным законам.
Силу термика логично определять по его скорости поднятия вверх. Она может изменяться в широких пределах от 0 до 17 м/сек в грозу. Обычно во влажном климате термики поднимаются со скоростью 1,1–3,9 м/сек, до 5,5 м/сек. В условиях пустынь 2,8–8,4 м/сек и даже больше. Самая большая скорость наблюдается на высоте, где градиент температуры наиболее нестабилен, как показано на рисунке 180.
Один метеоролог установил связь между силой термика и его высотностью. Это в основном так же верно, как-то, что сухие термики несколько слабее влажных, образующих облака. Данные можно свести в таблицу, по которой очень быстро определяется среднее значение скорости в термическом потоке.
Сила термического потока
Сухие термики
Мах высота термика ∙ Средняя скорость
1000 м ∙ 1,7 м/сек
2000 м ∙ 2,5 м/сек
3000 м ∙ 3,6 м/сек
Влажные термики
1000 м ∙ 1,9 м/сек
2000 м ∙ 3,0 м/сек
3000 м ∙ 4,0 м/сек
Средние скорости, приведенные в таблице, не учитывают скорость снижения вашего летательного аппарата. В условиях пустынь можно ожидать более сильные потоки и цифры в таблице должны быть выше. Кроме того, мы можем сделать вывод о том, что более сильные термики чаще всего более турбулентные, более компактные и долго живущие. Более слабые потоки мягче и часто шире.
ВЫСОТА ТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ
Максимальная высота термиков зависит от нескольких факторов: высоты слоя инверсии, высоты образования облаков или высоты слоя сухоаддиабатического градиента (рис. 185). В первом случае мы видим, что поток остановлен инверсионным слоем. Когда термик достигает его, он турбулизируется и распадается. Если более влажный термик останавливается более сухим инверсионным слоем, то в нем могут образовываться облака, — обычно слоисто-кучевые (Sc). Слои инверсии могут быть везде, от земли до нормальной высоты работы термика. Некоторые термические восходящие потоки могут пробивать слой инверсии, если он нетолстый. Это самые сильные термики в данных условиях. Чтобы поток прошел сквозь слой инверсии, ему необходимо иметь концентрированную сердцевину (центр). Часто такой термик сохраняется над слоем инверсии.
Рис. 185.Высота термических потоков
Во втором случае поток достигает уровня точки росы и образует кучевые облака. Когда это происходит, идет сильное перемешивание с окружающим воздухом из-за выделяемой при конденсации энергии скрытого тепла. При этом перемешивании термик теряет свою форму и направленность энергии. Высота точки росы зависит от профиля температуры воздуха и влажности термика. Различия или изменения базы облаков зависит от различия воздушных масс над разными территориями.
Последняя картинка показывает прекращение потока, когда он входит в нейтрально стабильный воздух и становится все слабее и слабее по мере перемешивания с окружающим воздухом. Это ситуация с сухим термином, когда отсутствует слой инверсии.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ДНЕВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ
Термики могут быть очень различны. Мы можем как-то обобщать, но чаще всего термики обеспечивают восходящий поток в течение 10 мин и менее. Редкий случай, когда один поток несет нас от малых высот под облака, даже в условиях пустынь, где термики продолжительнее и база облаков выше. В слабых термических условиях мы должны передвигаться от термика к термику, чтоб шаг за шагом набирать высоту.
Утром термики становятся постепенно более богатыми, большими и увеличивается время их существования. В середине дня постоянные потоки нормальное явление, половина из них образует облака, а половина затухает в любой момент времени. Термичное облако обычно существует около 20 минут и питается от двух, трех термических потоков. Один термик обычно не формирует облако окончательно. В общем, в обычных условиях, мы имеем время существования термического потока 6-10 минут.
Рисунок 186 иллюстрирует типичное дневное увеличение размеров облаков и их базы. Отметим, что база поднимается по мере уменьшения влажности воздуха, также она не опускается вечером, когда ослабевают потоки. В очень влажных условиях, в течение дня, база не поднимается, потому что воздух у поверхности не становится суше.
Рис. 186.Дневное изменение высоты и размеров облаков
ТЕРМИЧЕСКИЕ ПОТОКИ В ВЕТЕР
Мы говорили, что ветер приводит к более частому образованию термиков. Он также смещает термики и позволяет поднять с одного места более теплый воздух, чем обычно. Но сильный ветер будет распространять тепло на некоторую высоту, и термики могут зарождаться над землей, как пара объединившихся теплых объемов.
