Понять небо - [9]

Пока мы летаем, мы будем постоянно сталкиваться с разностями температур и давлений, со стабильностью воздуха и с эффектом Кориолиса.

Глава 3 Облака

Сколько помнит себя человек, облака всегда присутствовали в рассказах и сказках. Благодаря постоянно изменяющимся формам и возможности плавать высоко в небе, они отождествлялись с полетом и свободой.

Фактически, птицы и облака — это модели того, что мы видим в мечтах о полетах.

Но на самом деле, облака сами по себе не являются эталоном свободы. Они подчиняются законам гравитации, инерции, теплового обмена и др. Если мы будем знать законы формирования и жизни облаков, мы научимся их читать. У нас всегда при себе будет облачная шпаргалка. Это очень важно для пилотов, потому что облака могут рассказать об опасностях и будущих погодных условиях, о мощных восходящих потоках и погоде слабого парения.

ОБРАЗОВАНИЕ ОБЛАКОВ

Облака состоят из бесчисленного множества микроскопических частичек воды различных размеров: от 0,001 см в насыщенном воздухе и увеличиваются до максимума около 0,025 см при продолжающейся конденсации. Как вы помните, насыщенный воздух — это воздух, имеющий относительную влажность 100 %.

Относительная влажность изменяется с изменением температуры. Даже не изменяя количество водяных паров, воздух может стать насыщенным, если он остывает. Главный путь образования облаков в атмосфере охлаждение влажного воздуха. Это происходит при охлаждении воздуха, когда он поднимается вверх. Теперь мы можем сделать важный вывод:

Формирование облаков:

Кроме тумана, образующегося в охлаждающемся воздухе от контакта с землей, все облака формируются в воздухе, который поднимается вверх.

Пилоты-парители очень любят облака, потому что они указываю места восходящих потоков, но это не всегда так. Некоторые типы облаков образуются воздухом, который поднимается слишком медленно, чтобы поддерживать парящий полег, в то же время закрывают солнце, не давая развиваться термической деятельности.

Необходимо знать хорошие и плохие стропы облаков. Немного позднее мы научимся распознавать среди них друзей и врагов.

ВОСХОДЯЩИЕ ПОТОКИ

Выделим три главные причины возникновения восходящих потоков. Эти потоки, возникающие из-за движения фронтов, динамические и тепловые. Они схематически показаны на рисунке 19.

Рис. 19.Восходящие потоки

Фронтальные потоки возникают при движении огромных масс воздуха на большие расстояния, когда они пересекают территории с различными температурами. Проходя более прогретый район, холодный фронт вытесняет более теплый, а значит менее плотный воздух вверх. Этот восходящий поток может привести к образованию облаков, если будут достигнуты условия точки росы. Скорость подъема потока прямо зависит от скорости движения фронта (если пренебречь прогревом) и обычно составляет 0,2–2 м/с. Это относительно мало, но они занимают большие пространства и часто становятся причиной образования слоистых облаков. Например, облака часто закрывают небо над Альпами, западным побережьем США, Кавказом и др.

Динамические потоки возникают при обтекании потоком воздуха неровностей земной поверхности.

Термические потоки возникают при подъеме более теплого воздуха, который в солнечные дни нагревается от земной поверхности. Также сюда включаем восходящие потоки над территориями с более низким давлением, а также комбинации прогрева с фронтальными процессами и конвергенцией. Изолированные термические потоки образуют относительно слабую (за исключением грозы) облачность, в то время как в районах с низким давлением образуются обширные слоистые облака.

ТОЧКА РОСЫ И ВЫСОТА ОБЛАКОВ

Мы уже знаем, что, поднимаясь вверх, воздух остывает и увеличивается его относительная влажность вплоть до насыщения, после чего при определенных условиях начинается конденсация паров и образование облаков. Температура насыщения называется точкой росы. С увеличением относительной влажности увеличивается температура точки росы, которая зависит от меры влажности воздуха. Точка росы может использоваться для определения высоты нижней границы облаков, или базы облаков. Пышные, как будто сделанные из хлопка облака образуются термиками из влаги, поднятой с уровня земной поверхности. Допустим, что, поднимаясь, воздух определенным образом охлаждается, например, 1 °C/100 м. Однако, температура точки росы понижается только на 0,2 °C/100 м. Таким образом, температуры поднимающегося воздуха и точки росы сближаются на 0,8 °C/100 м. Когда они уравняются, начинается образование облаков.

Как использовать этот факт видно из рисунка 20. Здесь температура воздуха у поверхности 31 °C; точка росы — 15 °C. Разделив разность на 0,8, получим базу облаков, в данном случае равную 2000 м. На рисунке мы можем видеть, как сближаются температура поднимающегося воздуха и точки росы и выравниваются на высоте.

Рис. 20.Определение базы облаков

В главе 12 мы научимся практически находить точку росы для различных условий. Метеорологи используют сухой и влажно-электрический термометры для замера температуры у земли и температуры насыщения (влажно-электрический), составляют таблицы по высотам.