Главная / Обучение / Теория / Направление и скорость ветра

Ветер — горизонтальное перемещение воздуха из областей высокого давления в области низкого давления.

Скорость и направление ветра являются наиболее важными факторами, влияющими на безопасность полетов. Наилучшим для проведения учебных полетов на параплане является ровный встречный ветер скоростью 2-3 м/с.

Выполнение учебных полетов при скорости ветра свыше 6 м/с затрудняется из-за того, что в случае ошибок на старте ветер может сдуть начинающего пилота. Подъем купола в штиль осложнен тем, что пилот вынужден начинать разбег сразу после подъема купола, что затрудняет выполнение контроля правильности раскрытия купола.

Направление ветра (как и курс ЛА) измеряется в градусах от 0 до 360. В метеорологии под направлением ветра понимается направление, откуда дует ветер. То есть северный ветер (направление 0°) дует с севера на юг. Восточный ветер (направление 90°) дует с востока на запад.

Причиной возникновения всех ветров является неравномерность прогрева земной поверхности и атмосферы. Более теплый воздух поднимается вверх. А на "освободившееся" место приходят расположенные по соседству холодные массы.

Тепловая циркуляция охватывает всю атмосферу нашей планеты. Над экватором прогретый солнцем воздух поднимается вверх. В основании поднимающихся столбов воздуха возникают области разрежения. Более холодный воздух, расположенный по обе стороны от экватора, устремляется в область низких экваториальных давлений. Нагреваясь, он в свою очередь поднимается вверх и на больших высотах перемещается к полюсам. Охладившись там, он опускается вниз и вновь возвращается к экватору вдоль поверхности земли.

Рис. 4.2. Схема глобальной циркуляции воздуха в атмосфере.

Кроме глобальных причин, существуют локальные источники термической циркуляции. В яркий солнечный день земная поверхность нагревается солнцем, причем нагрев происходит неравномерно. Пашня, каменистые или песчаные почвы, нагреваются быстрее, чем зоны, покрытые водой или густой растительностью. Нагревшийся над полем воздух уходит вверх и замещается холодным воздухом, например, с расположенного рядом озера. В этот момент на границе поля и озера подует легкий ветерок.

Аналогичная картина наблюдается на берегу моря. Днем суша нагревается быстрее, чем море. Нагревшийся над земной поверхностью воздух поднимается вверх и замещается холодным воздухом с моря. Ветер у земли дует с моря на берег. Ночью земная поверхность быстро охлаждается, море становится теплее, чем суша, и ветер начинает дуть с берега в море. Эти ветра называются береговыми бризами.

Дневной (морской) бриз начинается с 10-11 часов утра и распространяется вглубь континента на 20-40 км. Его скорость может достигать 10 м/с, а вертикальная мощность составляет в среднем 1000 м. Береговой бриз начинается после захода солнца. Поскольку ночью температурные контрасты меньше чем днем, ночные бризы слабее дневных. Они распространяется вглубь моря на 8-10 км, имеют скорость не более 5-6 м/с и достигают высоты около 250 м.

Рис. 4.3. Береговые бризы.

Если берег моря представляет из себя обрыв высотой хотя бы в пару десятков метров, дневной бризовый поток, натолкнувшись на него, начинает подниматься. Такая область подъема воздуха называется динамическим восходящим потоком (ДВП). Особенности полетов на параплане в динамических потоках мы разберем немного позже, а пока лишь заметим, что динамические потоки, образованные бризовыми ветрами на редкость стабильны и парить в них весьма приятно.

Рис. 4.4. Парящий полет в бризовом динамическом потоке над высоким берегом г Анапа (август 2020 г).

Горные бризы являются результатом того, что днем воздух, расположенный вблизи горных склонов, прогревается сильнее, чем воздух, находящийся дальше от поверхности. Теплый воздух поднимается вдоль склонов, создавая разрежение на дне долины. Массы холодного воздуха из центра долины устремляются в зону разрежения. Образуется горный восходящий бриз. Ночью наблюдается противоположное явление. Воздух над горными вершинами охлаждается быстрее, чем центральный столб воздуха. Холодный воздух стекает вниз по склонам, в то время как столб теплого воздуха в центре долины поднимается вверх. Образуется горный нисходящий бриз.

Рис. 4.5. Горные бризы.

Температурные контрасты между долинами и вершинами гор весьма велики. Поэтому циркуляция воздуха также значительно интенсивнее чем на равнине. Вечером, когда холодный воздух начинает скатываться с вершин гор в долину, он порой разгоняется до скоростей 10-15 м/с, что делает посадку параплана в долине нетривиальной. Парапланеристам необходимо учитывать это обстоятельство и успевать уйти на посадку до разворота восходящего бриза на слив.

Рис. 4.6. Полеты в горном бризе в Чегемском ущелье (август 2020 г).

Образующиеся над земной поверхностью обширные области пониженного и повышенного давления (циклоны и антициклоны) приводят к возникновению ветров, направление и скорость которых отличаются от направления "глобального" ветра. Если бы Земля была неподвижной, ветер дул бы непосредственно из областей высокого давления в области низкого давления. Однако в результате вращения Земли происходит отклонение воздушных потоков вправо в северном полушарии и влево в южном.

В северном полушарии ветер циркулирует по часовой стрелке вокруг антициклонов и в противоположном направлении вокруг циклонов. Если в северном полушарии встать лицом к ветру, область высоких давлений будет слева, а область низких — справа.

Рис. 4.7. Направления ветров в циклоне (область пониженного давления)
и антициклоне (область повышенного давления) для северного полушария.

В южном полушарии наблюдается противоположная картина. Там в антициклонах воздух циркулирует против часовой стрелки, а в циклонах по часовой.

Явление закрутки потока можно понаблюдать в домашних условиях. При вытекании воды из ванны у сливного отверстия поток закручивается.

Местные ветры характерны для относительно небольших, ограниченных по площади местностей. Сила и направление таких ветров определяется особенностями рельефа конкретной местности. В качестве примера можно привести ветер "бора", который проносится над Новороссийском в зимнее время и порой наносит городу существенный ущерб.

Новороссийск расположен в долине на берегу Черного моря. Когда холодные массы воздуха переваливают через Кавказский хребет и начинают спускаться с гор в море, они ускоряются. В результате случается, что проносящийся над городом ветер достигает ураганной силы. Температура воздуха падает до -20-25°С. Причем вертикальная мощность потока составляет всего около 200 м. Распространяется бора в глубь моря на несколько километров, а вдоль побережья — на несколько десятков километров.

Скорость и направление ветра меняется с высотой. Из курса аэродинамики известно (пограничный слой), что воздушный поток тормозится об обтекаемую поверхность. В результате скорость ветра у земли оказывается значительно меньше, чем на высоте. Заметный рост скорости ветра в приземном слое воздуха наблюдается до высот порядка 300-350 м.

Рис. 4.8. Градиент ветра у земли.

Наиболее ярко это явление проявляется летними вечерами перед заходом солнца на буксировочных полетах на лебедке. В то время как на земле устанавливается почти штиль и скорость ветра не превышает 1-2 м/сек, на высоте 100-150 м параплан может запереть верховым потоком и даже иногда начинает сносить хвостом вперед. То есть ветер на высоте оказывается не менее 10-12 м/сек.

Градиент ветра — изменение скорости и направления ветра с высотой относительно земной поверхности.

Необходимо отметить, что неровности рельефа и термическая активность турбулизируют приземные слои воздуха и порой изменяют направление ветра у земли относительно потока на высоте. Так, например, на дне глубокой и узкой долины или в овраге ветер будет дуть только вдоль долины независимо от его направления на высоте.