Понять небо

Иногда можно наблюдать движущийся вращающийся поток, поднимающий вверх пыль, листья и другие мелкие предметы, который наблюдается как пылевой столб движущегося воздуха. Такое явление называют смерч.

Смерчи возникают в супераддиабатических условиях (рис. 181).

Рис. 181. Смерчи, образующие термические потоки

Из-за эффекта Кориоллиса воздух, начинающий подъем в приземном слое, имеет некоторое вращательное движение. Двигаясь с вращением, он ускоряется так же как ускоряется вращение фигуристки по мере того как она притягивает к себе руки. Это вращение вскоре вдруг становится невидимым. Ускоряющийся термик принимает форму вращающейся колонны, которая с высотой становится туже и плотнее. Также как становится тоньше струйка стекающего с ложки сиропа.

Отметим для себя.

Смерчи:

Смерчи возникают, когда термические потоки поднимаются при супераддиабатическом градиенте температуры.

Смерчи расположены под восходящим потоком, обозначают его путь, скорость, размеры и часто высоту.

Смерчи иногда достигают облака над термиком, но, обычно, прекращаются намного раньше, поднимаясь только до высоты от нескольких метров до 100 м. И только в некоторых районах пустынь они могут достигать 1000 м. При изобилии мощных, устойчивых термических потоков и большом количестве песка и пыли высота смерчей указывает минимальную высоту потоков, в равной мере визуализируется их положение и направление движения. Во время прохождения смерча кроме полезного восходящего потока незадачливый пилот может найти неприятные для себя приключения. А вот наблюдение за смерчами очень полезно, так как помогает определить параметры движения термиков.

Абсолютное большинство смерчей вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой в южном. Они представляют собой явление, подобное барической системе низкого давления. Отдельные смерчи, которые вращаются в обратном направлении, вероятно, зарождаются от турбулентности. Есть предположение, что смерчи раскручивают поднимающийся воздух в термическом потоке. Оно не безосновательно. Заметное в некоторых случаях вращение облаков над термиками может служить подтверждением этому. Вероятно, воздух продолжает вращение над смерчем и тормозится, когда термик выходит из слоя суперадиабатического градиента. На этой основе резонно надеяться на лучший подъем летательного аппарата, когда он вращается против потока закрученного смерчем (по часовой стрелке или вправо в северном полушарии). Объясняется это тем, что для удержания аппарата в потоке нужен меньший угол крена из-за меньших скоростей и, следовательно, меньших центробежных сил.

Также важно отметить, что вход против вращения полезен и в смысле безопасности. Если вы входите в термик по его вращению, то внезапно получаете поток в спину, что может привести к потере воздушной скорости или складыванию аппарата. Если же входить против вращения, вы будете испытывать усиление набегающего потока, который улучшит маневренность аппарата (рис. 182).

Рис. 182.Природа смерча

Смерч — это устойчивое образование, и он практически не перемешивается с окружающим воздухом. Наружный воздух пополняет смерч только снизу, где вращение еще медленное и ограничено землей. Воздух снаружи столба вращается и поднимается, а внутри нисходящий поток и более низкое давление. В центре смерча воздух, в основном, чище, чем на периферии.

Смерч угасает, когда прекращается подпитка его теплым воздухом или он приходит на территорию, где блокируется ее прогресс. Смерч в горах двигается вверх и фактически только на прогреваемых склонах.

Смерч может некоторое время существовать после жизни термика, но его энергия затухает и он разрушается. Колдуны в Африке имели хороший бизнес на разрушениях смерчей и дождях, следующих за ними, нагоняя на аборигенов благоговейный страх перед "демонами".

Вид сверху на рисунке 182 показывает движение смерча относительно ветра. Так как просто термический поток, в котором воздух поднимается вверх, движется по ветру, то он будет левее смерча в северном полушарии и правее в южном. Знание этого может помочь определить местоположение термика по видимому смерчу. На рисунке 181 видно, как извиваясь, смерч переходит в поток без вращения. Очень высокие смерчи могут иметь волнообразную форму при различных ветрах. Объяснить то, что он движется под углом к ветру можно тем, что справа и слева скорость в смерче относительно окружающего воздуха различна, естественно, не одинаковы силы трения, и происходит выдавливание его в сторону.

Рис. 181. Смерчи, образующие термические потоки