Как выглядят термики

Вступление
Пограничный слой
Динамика термиков
Вариации на тему
Вращаются ли термики?
Библиография
От переводчика

Вступление

Моделисты, занимающиеся планерами классов F1 и F3, в большинстве случаев, заинтересованы в структуре термиков, предоставляющих энергию для полёта их моделей. Эта статья — попытка обрисовать термики. И не смотря на то, что она и не есть сугубо научной, мысли, изложенные в ней, базируются на широком изучении практики и теории данного вопроса.

Пограничный слой

самоё короткое определение термиков — это колонны поднимающегося воздуха. Более развёрнутое же потребует отступления в физику пограничного слоя атмосферы. Пограничный слой — это слой воздуха, близкого к поверхности почвы, что подвергается её влиянию в масштабах часа либо около того.

Разновидность пограничного слоя, в которой мы заинтересованы — это конвективный пограничный слой, что появляется над почвой в дневные часы при слабом и умеренном ветре.

Существуют и другие разновидности, скучные нам, потому, что они не создают термиков. При предстоящем анализе будем предполагать достаточно плоскую и однородную поверхность почвы и некую среднюю погоду с кучевыми тучами.

Физика пограничного слоя — область атмосферной метеорологии и физики, но масштабы интересующей нас области пара иные. Весьма легко совершить ошибку, применив метеорологические концепции, созданные для довольно громадных областей воздуха, к пограничному слою.

Конвективный пограничный слой имеет толщину от нескольких сотен метров до трех километров, в зависимости от поступающей на землю энергии солнца, влажности почвы, атмосферных условий в данной местности (большое либо низкое давление), других факторов и скорости ветра. Обозначим его высоту как аккумуляторная. Дном его есть приземный слой толщиной около 0.1*zi, другими словами 100-200 м. Приземный слой нагревается благодаря контакту с земной поверхностью.

Вершиной пограничного слоя есть температурная инверсия (т.е. zi возможно назвать высотой инверсии).

Исходя из этого в первую очередь термики — колонны тёплого и потому плавучего воздуха, что поднимается из приземного слоя. Расстояние между термиками образовывает 1.5*zi, либо 1-2 км. Термики же имеют диаметр раза в два меньший, чем расстояние между ними, другими словами 500 — 1000 м. Большая часть термиков пересекают пограничный слой вертикально. Конечно же, тут имеет место быть распределение размеров термиков. Между ними присутствуют широкие области опускающегося вниз воздуха.

Эти потоки не столь сильны, потому, что распределены по большей площади. На вершине пограничного слоя всё напротив, но мы очень редко летаем на таких высотах.

Это, конечно же, усложнения. Мы летаем, в большинстве случаев, в приземном слое, и лишь время от времени — в нижней части пограничного слоя. Поднимающийся воздушное пространство в приземном слое (первые 100 — 200 м) имеют форму мелких вихрей диаметром в пара десятков метров.

Эти вихри планируют в кучки около вершины приземного слоя и образуют фактически термики.

Граница приземного слоя с пограничным слоем НЕ чёткая, исходя из этого частенько мы видим, что летим то в прекрасно организованном термике, то в неорганизованных вихрях попеременно.

Динамика термиков

Термики эволюционируют во времени, подвергаясь влиянию почвы, размываемые и движимые ветром. Термики пограничного слоя формируются и рассасываются в пределах 10-30 мин., вихри приземного слоя еще стремительнее. Это ведет к появлению пузырей, т.е. отсоединённых термиков либо вихрей. Они, со своей стороны, появляются чаще в одних местах, чем в других, сообразуясь с нерегулярностями земной поверхности (растительность, строения и т.д.).

Чёрная (но СУХАЯ!!!) металлические крыши и земля — это общеизвестные концентраторы термиков. В случае если ветер не сильный, термики смогут оставаться привязанными к месту их происхождения, в случае если нет, они иногда появляются в этом месте и уносятся ветром. Термики дрейфуют со средней скоростью ветра на их высоте, исходя из этого они смогут двигаться с иными направлением и скоростью, чем приземный ветер.

Термики кроме этого наклоняются, в случае если на большей высоте ветер посильнее, что в большинстве случаев и происходит.

Термики не имеют ни чёткой формы, ни очевидно выраженных границ. Их края взаимодействуют с окружающим воздухом, исходя из этого термики в большинстве случаев являются тёплое, достаточно размытое ядро, окруженное завихрёнными границами. Воздушное пространство около этих границ может двигаться как вверх, так и вниз. Это ведет к общепринятой идее, что термики имеют форму бублика.

Быть может, более правильным будет представление термиков в виде вертикальных цилиндров. Воздушное пространство, оторванный от границы термика, охлаждается и не может быть всосан обратно в термик, разве что около почвы, поскольку кольцевые вихри-то размером с термик пока не были обнаружены…

Силой термиков управляют количество солнечной энергии и состояние земной поверхности. В случае если поверхность мокрая либо же влага выделяется живыми растениями, большинство поступающей солнечной энергии употребляется для испарения жидкости, и меньшая — для нагрева воздуха. Испарение жидкости — это дань, которую приходится платить за плавучий воздушное пространство, но дань эта значительно меньше, чем работа по нагреву воздуха.

Вариации на тему

Выше обрисована обстановка, обычная для середины дня при лёгком ветре и высоком давлении. Как хочется, дабы все полётные дни проходили при аналогичной погоде!… Но, увы…

…В случае если ветер достаточно сильный, завихрения, создаваемые контактом ветров различных направлений на различных высотах, делают работу термиков не сильный и нерегулярной. В случае если барометрическое давление низко, инверсии, определяющей пограничный слой, вероятнее не будет. Это ведет к происхождению больших термиков, на большом растоянии расположенных друг от друга, и эта обстановка сохраняется по крайней мере до тех пор, как отправится ливень.

Вращаются ли термики?

Да, но непредсказуемо. Кроме того смерчи не имеют самоё вероятного направления вращения.

Термики через чур мелки и малы во времени, дабы быть раскрученными кориолисовой силой либо экваториально-полярным температурным градиентом. Их вращение определяется поверхностью почвы в данной местности. Скорость вращения ядра мелка если сравнивать с вертикальной скоростью потока.

Библиография

Для очень заинтересованных в рассмотренной теме:An Introduction to Boundary Layer Meteorology by Roland Stull (Kluwer) должна быть в любой уважающей себя университетской библиотеке. Глава о конвективных пограничных слоях в полной мере читаема.

Более позднее издание -Calculations of Area-Averaged Vertical Profiles of the Horizontal Wind Velocity from Volume-Imaging Lidar Data, in the Journal of Geophysical Research, vol. 97, pp.18, 395-18,407, 1992. Schols and Eloranta.

От переводчика

Оригинал статьи возможно отыскать тут: http://www.rc-soar.com/tech/thermals.htm. Перевод выполнен максимально близко к тексту, с маленькими купюрами, исходя из этого приношу извинения за вероятные несоответствия и стилистические ошибки. Использованные определения пограничного и приземного слоёв — это достаточно свободный перевод названий слоёв boundary и surface, самый полно, на мой взор, отражающий их структуру.

По всем вопросам, связанным с содержанием данной статьи, обращайтесь конкретно к её автору.

Игромир

Как выглядят термики

Рандомные статьи:

Термиты. Фрагмент фильма. HD 1080p

Похожие статьи, которые вам понравятся: