 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Термодинамические процессы в атмосфере
Атмосфера является турбулентной средой, в которой наряду с горизонтальными движениями (ветер) наблюдаются и вертикальные движения в виде восходящих и нисходящих потоков. Вертикальные движения играют очень важную роль в развитии атмосферных процессов. Под их воздействием происходит перенос тепла и влаги от земли вверх, образуются или размываются облака, возникают или прекращаются осадки, развивается грозовая деятельность и т.д. В зависимости от причин образования различают следующие виды вертикальных движений воздуха:
– конвекция;
– восходящее скольжение;
– динамическая турбулентность;
– волновые движения воздуха.
Конвекция – это вертикально направленные восходящие и нисходящие движения воздуха. Она может быть термической и вынужденной.
Термическая конвекция возникает в результате неравномерного нагревания Солнцем подстилающей поверхности. Термическая конвекция может иметь вид неупорядоченных токов воздуха и может появляться в виде мощных упорядоченных восходящих и нисходящих движений воздуха.
Вынужденная конвекция образуется при подтекании холодного воздуха под тёплый воздух на холодном фронте и при натекании воздуха на крутые склоны гор (рис.9).
Конвекция распространяется до высоты от нескольких сотен метров до нескольких километров, иногда охватывает всю атмосферу. Как термическая так и вынужденная конвекция приводит к образованию облаков вертикального развития: кучевых Cu, кучево-дождевых Cb, мощно-кучевых Cb cong и вызывает болтанку ВС.
Восходящее скольжение – это наклонное движение больших масс воздуха, которое наблюдается:
а) при натекании теплого воздуха на холодный воздух на тёплых фронтах;
б) при подтекании холодного воздуха под теплый воздух на холодном фронте;
в) при натекании теплого воздуха на пологие склоны гор.
Скорость восходящего скольжения 5-10 см/с, горизонтальная протяженность – от нескольких сотен до тысяч километров. Восходящее скольжение приводит к образованию слоистообразных облаков.
Динамическая турбулентность – беспорядочные восходящие и нисходящие вихри, возникающие при горизонтальном перемещении и трении воздуха о подстилающую поверхность воздуха.
Динамическая турбулентность наблюдается в любое время суток. Ее интенсивность зависит от скорости ветра, рельефа местности и шероховатости поверхности. Чем сильнее ветер у земли и больше шероховатость земной поверхности, тем интенсивнее динамическая турбулентность. Скорость вертикальных движений при динамической турбулентности достигает нескольких десятков сантиметров в секунду. Наблюдается в слое от земли до высоты 1-1,5 км.
Динамическая турбулентность приводит к образованию волнистообразных облаков нижнего яруса, на этапах взлёта и посадки вызывает слабую или умеренную болтанку ВС.
Волновые движения воздуха возникают в слоях инверсии и изотермии (на их верхней и нижней границах) вследствие разности плотности и скорости движения воздуха над инверсией. Граница инверсионного слоя представляет собой волнистую поверхность. При этом в вершинах волн имеют место восходящие движения, в ложбинах – нисходящие.
Волновые движения воздуха образуются в горных районах, на подветренных сторонах гор. При определенных условиях волновые движения в горных районах охватывают почти всю тропосферу, а иногда проникают в стратосферу. Скорости восходящих и нисходящих движений – несколько метров в секунду. При достаточном влагосодержании в гребнях волн образуются волнистообразные облака. При полёте и пересечении таких волн наблюдается болтанка ВС.
Вертикальные движения воздуха могут оказывать непосредственное воздействие на летящий самолет и, кроме того, вызывать явления погоды, опасные для полётов или усложняющие их.
При полётах в воздушной массе, где наблюдаются сильно развитые вертикальные токи, самолёт испытывает болтанку и броски, усложняющие пилотирование и утомляюще действующие на экипаж и пассажиров.
Вертикальные потоки воздуха крупного масштаба могут вызвать большие вертикальные перемещения самолета, иногда на несколько десятков метров вверх или вниз. Это бывает особенно опасным при полетах на высотах, близких к практическому потолку самолета, где восходящий поток может поднять самолет на высоту, значительно превышающую его потолок, или при полетах в горных районах на подветренной стороне хребта, где нисходящий воздушный поток может явиться причиной столкновения самолета с землей.
Вертикальные движения воздуха приводят в образованию опасных для полетов кучево-дождевых облаков, сопровождающихся грозовыми явлениями, шквалистыми ветрами, ливневыми осадками, а иногда и крупным градом. Восходящие движения воздуха создают на атмосферных фронтах мощные облачные образования и обширные зоны осадков. При полетах в таких облаках летом можно встретить грозовые очаги, зимой зоны, где может произойти обледенение самолета.
В атмосфере постоянно происходят переходы одних видов энергии в другие. При термодинамических процессах происходит переход тепловой энергии в механическую и обратно. За счет расширения или сжатия поднимающегося или опускающегося объема воздуха происходят изменения его температуры. Эти процессы называются адиабатическими, а изменения температуры, вызываемые ими, называются адиабатическими изменениями температуры.
Адиабатический процесс - это процесс, происходящий в объеме воздуха за счет его внутренней тепловой энергии без теплообмена с окружающей средой.
При адиабатических процессах расширение воздуха сопровождается его охлаждением, что характерно для поднимающегося воздуха, а сжатие – нагреванием (при опускании объема воздуха). Мерой охлаждения или нагревания воздуха при адиабатическом процессе служит адиабатический градиент температуры. В сухом воздухе вертикальный температурный градиент принимают равным 10С/100м и называют сухоадиабатическим градиентом (gа). Если в воздухе имеется водяной пар, и его количество полностью насыщает данный объем воздуха, то адиабатический градиент при подъеме будет меньше, чем 1° на 100 м, а при опускании останется без изменения, т. е. равным 1° на 100 м. несколько. При подъеме насыщенного водяным паром воздуха адиабатический градиент называется влажноадиабатическим γ ва.
Адиабатические процессы играют большую роль в формировании облаков и возникновении некоторых явлений, опасных для авиации (например, гроз).
При подъеме ненасыщенного воздуха водяной пар, содержащийся в нем, приближается к состоянию насыщения (вследствие понижения температуры воздуха). Высота, на которой водяной пар в поднимающемся воздухе достигает насыщения, называется уровнем конденсации. На уровне конденсации температура воздуха равна температуре точки росы, а относительная влажность равна 100%. Высота уровня конденсации находится в прямой зависимости от температуры воздуха у земли и в обратной зависимости от его относительной влажности.
При подъёме воздуха выше уровня конденсации происходит конденсация водяного пара и образование облаков. Высота их нижней границы на 100-200 м выше этого уровня. Если уровень конденсации находится у поверхности земли, то образуется туман.
При восходящем движении воздушная масса может подниматься до тех пор, пока ее температура не сравняется с температурой окружающего воздуха. Уровень конвекции – высота, до которой может распространяться восходящий воздушный поток. На уровне конвекции температура поднимающегося воздуха равна температуре окружающего воздуха.
Для образования облаков существенное значение имеет взаимное расположение уровней конденсации и конвекции. Если уровень конвекции располагается выше уровня конденсации, то между этими слоями, как правило, образуются облака. Если уровень конвекции лежит ниже уровня конденсации, то восходящие потоки не приводят к образованию облаков.
Условия для развития вертикальных движений в атмосфере могут быть благоприятными или неблагоприятными. Возникшие в атмосфере вертикальные движения воздуха в зависимости от ее физического состояния могут быстро затухать на небольшой высоте или же, наоборот, распространяться на большую высоту.
На развитие вертикальных движений воздуха и их интенсивность существенное влияние оказывает соотношение между температурой поднимающегося или опускающегося объема воздуха и температурой окружающей среды. Такое соотношение определяется при сравнении сухоадиабатического или влажноадиабатического градиента с вертикальным температурным градиентом, характеризующим реальное распределение температуры с высотой.
Можно выделить четыре случая, характеризующие развитие вертикальных движений воздуха, в зависимости от величины вертикального температурного градиента:
1. g > gа > gва.. В случае, когда вертикальный температурный градиент воздуха больше сухоадиабатического и влажноадиабатического, выведенная из состояния равновесия сухая и насыщенная воздушные массы становятся неустойчивыми, т.е. и в сухом и насыщенном воздухе будут развиваться восходящие и нисходящие движения. Такое состояние называется неустойчивым равновесием воздуха.
2. g < g ва < g а.. В этом случае выведенные из состояния равновесия сухая и насыщенная воздушные массы будут возвращаться в прежнее устойчивое состояние, т.е. возникшие вертикальные движения будут быстро затухать. Такое состояние называется устойчивым равновесием воздуха.
3. gа > g > gва. В случае, когда вертикальный температурный градиент воздуха меньше сухоадиабатического, но больше влажноадиабатического, выведенная из состояния равновесия сухая воздушная масса (при подъеме и опускании) и насыщенная воздушная масса (при опускании) будут возвращаться в прежнее устойчивое состояние, наблюдается устойчивое равновесие. В случае подъема насыщенного воздуха будет неустойчивое равновесие. Это состояние атмосферы называется влажнонеустойчивым равновесием.
4. g = gа или g = gва В случае равенства вертикального температурного градиента воздуха сухоадиабатическому или влажноадиабатическому, объем воздуха при поднятии или опускании на какую-либо высоту останется на этой высоте. Такое состояние называется безразличным равновесием.
Рассмотренные случаи позволяют сделать следующие выводы:
- в насыщенном воздухе восходящие движения возникают легче, чем в сухом (насыщенный воздух всегда более неустойчив);
- чем выше температура воздуха, тем легче в этом воздухе возникают восходящие движения;
- при неустойчивом состоянии атмосферы вертикальные движения интенсивно развиваются и скорости восходящих потоков с высотой увеличиваются;
- при устойчивом состоянии атмосферы восходящие движения обычно не наблюдаются, а если они по какой-либо причине возникли, то быстро затухают;
- слои инверсии, изотермии, а также слои с замедленным падением температуры препятствуют развитию вертикальных движений.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется конвекцией?
2. Какие процессы приводят к образованию термической конвекции?
3. При каких условиях наблюдается восходящее скольжение воздуха?
4. От каких факторов зависит интенсивность динамической турбулентности?
5. Назовите причины возникновенияволновых движений воздуха?
6. Что называется адиабатическим процессом?
7. Как происходит изменение температуры в поднимающемся сухом (ненасыщенном водяным паром) объеме воздуха?
8. Что называется сухоадиабатическим (влажноадиабатическим) градиетом?
9. Почему влажноадиабатический градиент меньше сухоадиабатического?
10. Что называется уровнем конденсации и от каких факторов зависит его высота?
11. Что называется уровнем конвекции и от каких факторов зависит его высота?
12. Дайте характеристику неустойчивого, устойчивого, влажнонеустойчивого и безразличного равновесия воздуха?
Облака
Облако – видимое скопление продуктов конденсации и/или сублимации водяного пара, находящихся во взвешенном состоянии над земной поверхностью. Главной причиной образования облаков является адиабатическое понижение температуры в поднимающемся влажном воздухе, приводящее к конденсации водяного пара при наличии ядер конденсации. Понижение температуры может произойти и вследствие радиационного выхолаживания верхних слоев инверсии или верхней границы облаков.
В результате конденсации водяного пара в атмосфере, в зависимости от вида восходящих движений воздуха, образуются облака различных форм с различной водностью и микроструктурой.
Микроструктура облака – внутреннее физическое строение: фазовое состояние облачных элементов, их размеры, количество облачных частиц в единице объема.
В зависимости от микроструктуры облака подразделяются:
- капельно-жидкие облака наблюдаются при температуре до -10°С, состоят из капель воды разных размеров с радиусом капель от 4 до 25 мкм. Из капельно-жидких облаков выпадают в основном моросящие осадки;
- смешанные облака наблюдаются при температуре от -10°С до -40°С, состоят из смеси капель переохлажденной воды и кристаллов льда. Из смешанных облаков выпадают все основные виды осадков;
- кристаллические облака наблюдаются при температуре ниже -40°С, состоят из кристаллов льда и снежинок.
Водность облака – масса капель воды и льда, содержащаяся в 1 м3 облака. Водность облаков колеблется от 0,02 до 10г/ м3. В капельно-жидких облаках водность колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов в 1 м3 (в отдельных случаях более 10 г/м3). В кристаллических облаках водность менее 0,2 г/м3, а в смешанных облаках до 0,2-0,3 г/м3.
Облака классифицируют в соответствии с морфологической (рис.12) и генетической классификацией.
В основе морфологической классификации лежат два признака: внешний вид и высота нижней границы облаков; в генетической один – условия образования.
Рис.12. Международная классификация облаков (морфологическая)
Морфологическая классификация облаков (международная классификация облаков)
1. Облака верхнего яруса (высота основания 6 км и выше):
–перистые, Cirrus – Ci;
– перистослоистые, Cirrostratus – Cs;
– перистокучевые, cirrocumulus – Cc.
2. Облака среднего яруса (высота основания 2-6 км):
– высококучевые, Altocumulus – Ac;
– высокослоистые, Altostratus – As.
3. Облака нижнего яруса (высота основания 2 км и ниже):
– слоистокучевые, Stratocumulus – Sc;
– слоистодождевые, Nimbostratus – Ns;
– слоистые, Stratus – St.
4. Облака вертикального развития (высота основания в нижнем ярусе, верхняя граница до тропопаузы):
– кучевые, Cumulus – Cu;
– кучево-дождевые, Cumulonimbus – Cb.
Перистые облака – отдельные белые волокнистые облака, обычно очень тонкие и прозрачные (рис.13). Облака кристаллические, осадки из них не выпадают. Максимальная высота нижней границы 11 км, в приэкваториальных широтах до 17-20 км. Толщина от нескольких сотен метров до нескольких километров. Обледенения в них почти не бывает, болтанка слабая, либо отсутствует, но в зонах струйных течений в перистых облаках болтанка может быть умеренной и даже сильной. При длительном полете в перистых облаках возникает электризация самолета.
Рис.13. Перистые облака Рис.14. Перисто-кучевые облака
Перисто-кучевые облака – белые тонкие облака, имеющие вид очень мелких волн, хлопьев, барашков (рис.14). Образуются на высоте выше 6 км, состоят из кристаллов льда. Толщина облаков 200-300 м. На полет существенного влияния не оказывают.
Перисто-слоистые облака имеют вид однородной белой или голубоватой пелены, закрывающей все небо (рис.15). Толщина облаков от нескольких сотен метров до нескольких километров. Облака состоят из ледяных кристаллов. Солнце или Луна просвечивают сквозь них, образуя радужные круги – гало.
В плотных облаках нередко возникает электризация воздушных судов.
Высоко-кучевые облака имеют вид крупных хлопьев, волн, башенок, разделенных просветами голубого неба (рис.16). Образуются на высоте 4-6 км. Толщина – 200-500 м. Существенного влияние на выполнение полетов не оказывают: в облаках развивается слабая турбулентность.
Рис.15. Перисто-слоистые облака Рис.16. Высоко-кучевые облака
Высоко-слоистые облака представляют собой однородную белую пелену толщиной 1-2 км, имеющую большую горизонтальную протяженность (рис.17). Солнце и Луна просвечивают сквозь них как через матовое стекло. Это смешанные облака, из которых могут выпадать обложные осадки. В летнее время осадки обычно не достигают поверхности земли, испаряясь в воздухе. При полете в облаках наблюдается обледенение, преимущественно в летнее время года. Видимость в облаках от нескольких десятков до нескольких сотен метров. При длительном полете в высоко-слоистых облаках возникает электризация воздушного судна.
Рис. 17. Высоко-слоистые облака Рис.18. Слоисто-дождевые облака
Слоисто-дождевые облака имеют вид темно-серого облачного покрова, почти всегда закрывающего все небо (рис.18). Высота нижней границы облаков – 200-500 м и ниже, вертикальная протяженность – от нескольких сотен метров до нескольких километров. Это смешанные облака, из которых выпадают обложные осадки – продолжительные, средней интенсивности, занимающие большие площади. В теплое время года в облаках на высотах, где температура ниже 0°С, а зимой и в осадках наблюдается обледенение, интенсивность которого зависит от температуры. Во все сезоны года при полете в облаках могут возникать значительные заряды статического электричества.
Слоисто-кучевые облака имеют вид волнистого тонкого либо плотного облачного слоя (рис.19). Высота нижней границы 600-1000 м, в зимнее время года ниже – 300-600 м, толщина – несколько сотен метров. В холодное время из них могут выпадать осадки в виде слабого снега. В слоисто-кучевых облаках наблюдается слабое или умеренное обледенение. Полет сопровождается слабой или умеренной болтанкой.
Рис.19. Слоисто-кучевые облака Рис.20. Слоистые облака
Слоистые облака имеют вид сплошной серой пелены или разорванных облачных масс (рис.20). Они образуются в подинверсионном слое, когда воздух в нем достигает насыщения. Слоистые облака характерны для холодного времени года. Нижняя граница облаков 100-300 м, но может опускаться до 50м, а в отдельных случаях и до земли. Из-за больших колебаний высоты нижней границы полеты на малых высотах под облаками сильно осложняются. Из слоистых облаков выпадают моросящие осадки. Полет в облаках и осадках сопровождается обледенением. Наиболее интенсивное обледенение наблюдается в средней и верхней частях переохлажденного облака.
Кучевые облака – это небольшие облачные массы белого цвета, разбросанные по небу в виде куч (рис.21). Над сушей образуются в основном в теплое время года. Высота нижней границы облаков 600-1200 м, основания облаков плоские. Вертикальная протяженность составляет несколько сотен метров. Кучевые облака состоят из капель воды, осадков не дают. Облака располагаются ниже нулевой изотеры, поэтому обледенения в них не наблюдается, оно возможно лишь в переходные сезоны года. Полет осложняется турбулентностью, вызывающей слабую болтанку самолета, т.к. скорость восходящих потоков составляет 2-5 м/с.
Рис.21. Кучевые облака Рис.22. Кучево-дождевые облака
Кучево-дождевые облака – огромные горообразные одлачные массы с темным основанием и ярко белыми вершинами (рис.22). Высота нижней границы облаков 600 – 1300 м. Вершины наиболее развитых облаков могут достигать тропопаузы, а в отдельных случаях даже пробивать ее. Микроструктура кучево-дождевого облака смешанная. В кучево-дождевых облаках наблюдается сильная турбулентность в виде чередующихся восходящих и нисходящих потоков воздуха. Скорость их может достигать 30 м/с и более. За счет выпадения ливневых осадков в облаке возникают нисходящие потоки со скоростью 10-15 м/с. В передней части облака под его основанием движется «шкваловый ворот», имеющий горизонтальную ось вращения (рис.23).
Рис.23. Опасные зоны кучево-дождевого облака
Вследствие сильной турбулентности, создающей перегрузки, угрожающие прочности самолетов, а так же из-за возможности сильного обледенения и поражения молнией, полеты в кучево-дождевых облаках запрещаются.
Генетическая классификация. По условиям образования облака подразделяются на три типа: кучевообразные, слоистообразные, волнистообразные.
Причиной возникновения кучевообразных облаков являются различные виды конвекций. К этому типу относятся кучевые, кучево-дождевые, мощно-кучевые, высо-кучевые (хлопьевидные и башенкообразные) и перисто-кучевые облака.
Причиной образования слоистообразных облаков является восходящее скольжение воздуха вдоль пологих фронтальных разделов. К этому типу относятся слоисто-дождевые, разорвано-дождевые, высоко-слоистые, перисто-слоистые, перистые.
Волнистообразные облака образуются под влиянием волновых колебаний на задерживающих слоях (инверсий, изотермий и слоях с небольшим вертикальным градиентом температуры). К ним относятся слоистые, разорвано-слоистые, слоисто-кучевые, высоко-кучевые, перисто-кучевые.
На аэродроме определяется количество, форма и высота нижней границы облаков.
Количество облаков определяется визуально по степени закрытости небосвода и выражается в октантах (от 0 до 8) или баллах (от 0 до 10). За «0» октантов (баллов) принимают совершенно чистое небо. Весь небосвод, закрытый облаками, составляет 8 октантов или 10 баллов. Форма облаков определяется визуально в соответствии с «Атласом облаков», котором размещены фотографии облаков.
Высота нижней границы облаков – расстояние по вертикали от земной поверхности до нижнего основания облаков, определяемое в метрах. Высота нижней границы облаков определяется с помощью приборов: наземный импульсный световой измеритель высоты облаков (ИВО) (рис. 24), регистратор высоты облаков (РВО), лазерный измеритель высоты облаков (рис.25).
Эти приборы позволяют измерять НГО в темное и светлое время суток. Принцип действия основан на измерении времени прохождения светового импульса (лазерного луча) от передатчика до НГО и обратно до приемника. Высоту нижней границы облаков определяют также с помощью шаропилотного метода. Сведения о НГО получают также из сообщений экипажей воздушных судов.
Если количество облаков нижнего яруса менее 4 октантов и высота их не может быть определена инструментально, высота нижней границы облаков дается по сообщениям экипажей ВС или определяется визуально.
Рис. 24. Измеритель высоты облаков Рис. 25. Лазерный измеритель
(ИВО) высоты облаков (лидар)
В случаях, когда при туманах, сильных осадках и т.д. высоту НГО определить невозможно, вместо нее определяется вертикальная видимость, значение которой отождествляется с нижней границей облаков. Вертикальная видимость – это максимальное расстояние от поверхности земли до уровня, с которого вертикально вниз видны объекты на земной поверхности. Сведения о вертикальной видимости включаются в сводку погоды и служат для определения минимума при посадке воздушных судов.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется облаком?
2. Какие процессы приводят к образованию облаков?
3. Что называется микроструктурой облаков?
4. Какие бывают облака в зависимости от их микроструктуры?
5. Что положено в основу морфологической классификации облаков?
6. Как классифицируют облака в соответствии с морфологической классификацией?
7. Охарактеризуйте облака верхнего яруса.
8. Охарактеризуйте облака среднего яруса.
9. Охарактеризуйте облака нижнего яруса.
10. Охарактеризуйте облака вертикального развития.
11. Что положено в основу генетической классификации облаков?
12. Охарактеризуйте кучевообразные облака.
13. Охарактеризуйте слоистообразные облака.
14. Охарактеризуйте волнистообразные облака.
15. Каким образом измеряется нижняя граница облаков?
16. Какими определяется количество облаков?
Осадки
Водяные капли или ледяные кристаллы, выпадающие из облаков или оседающие из воздуха на поверхность земли, называются осадками.
Необходимым условием для образования осадков является укрупнение облачных элементов до таких размеров, при которых скорость падения этих элементов становится больше скорости восходящих потоков. Процесс укрупнения происходит по следующим причинам:
– переконденсация водяного пара с капель воды на кристаллы льда или с мелких капель на крупные;
– слияние (коагуляция)капель воды при их столкновении в результате турбулентных движений воздуха и различной скорости падения крупных и мелких капель;
– замерзание переохлажденных капель на кристаллах льда.
Осадки характеризуются количеством и интенсивностью. Количество осадков измеряется толщиной слоя воды (мм или см) на поверхности земли при отсутствии испарения, стока, просачивания. Интенсивность – это количество осадков, выпавших в единицу времени.
По физическому состоянию осадки делятся на твердые, жидкие и смешанные.
Твердые: снег, снежная крупа, снежные зерна, ледяная крупа, град, ледяной дождь, ледяные иглы.
Жидкие: дождь, морось.
Смешанные: мокрый снег – осадки в виде тающего снега или снега с дождем.
Основными формами осадков являются: дождь – осадки в виде капель воды диаметром более 0,5 мм (рис.26); снег – твердые осадки в виде снежинок разного размера, морось – мельчайшие капельки воды диаметром менее 0,5 мм (рис.27); мокрый снег – осадки, состоящие из тающего снега при температуре от 0°С до +5°С; снежная крупа – мельчайшие молочно-белые непрозрачные крупинки округлой формы диаметром 2-5 мм (рис.28); снежные зерна – снежные крупинки белого цвета диаметром менее 2 мм; ледяная крупа – прозрачные крупинки с плотным белым ядром в центре диаметром менее 5 мм; град – осадки в виде кусочков льда разного размера от 5 мм до 10 см (рис.29); ледяной дождь – мелкие прозрачные сферические частицы диаметром 1-3 мм (рис.30); ледяные иглы – мельчайшие ледяные кристаллы, не имеющего ветвистого строения.
Рис.26. Дождь Рис.27. Снег
Рис. 28. Снежная крупа Рис.29. Град
К осадкам, выделяющимся непосредственно из воздуха относятся: роса – жидкие осадки в виде мелких капель воды, образующихся на предметах у поверхности земли, листьях растений (рис.31); иней – белое мелкокристаллическое отложение при температуре приземного слоя воздуха и поверхности земли ниже 0°С (рис.32); изморозь – белый, рыхлый, похожий на снег, лед, образующийся в туманную морозную погоду (рис.33); жидкий и твердый налет – образуется на наветренной части вертикально расположенных преметов, охлажденных до температуры ниже температуры окружающего воздуха.
Рис.30. Ледяной дождь Рис.31. Роса
Рис.32. Иней Рис.33. Изморозь
В зависимости от условий образования, продолжительности и интенсивности осадки подразделяют на обложные, ливневые, моросящие.
Обложные осадки имеют малые колебания интенсивности, выпадают длительное время, охватывают одновременно большую территорию. Обложные осадки выпадают из системы фронтальных слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков в виде дождя или снега.
Ливневые осадки – кратковременные, большой интенсивности осадки в виде крупных капель, хлопьев снега, ледяной крупы, града, которые обычно охватывают небольшую площадь. Выпадают из кучево-дождевых облаков, иногда мощно-кучевых (в тропической зоне).
Моросящие осадки – очень мелкие капли, мельчайшие снежинки или снежные зерна, оседающие на земную поверхность почти незаметно для глаз. Имеют очень малую интенсивность. Осадки связаны со слоистыми и слоисто-кучевыми облаками, состоящими из капель разного размера.
Осадки усложняют производство полётов. В осадках ухудшается видимость с самолёта. При полёте с небольшой скоростью видимость ухудшается до 2-4 км, при большой скорости до 1-2 км. В ливневом дожде видимость резко ухудшается до нескольких десятков метров. Водяная плёнка на стёклах фонаря кабины вызывает оптическое искажение видимых объектов, что представляет опасность при взлёте и особенно при посадке. Видимость ухудшается в зоне снегопада, при слабом – более 2000 м, умеренном – 1-2 км, при сильном снегопаде – менее 1000 м.
При полёте в зоне снегопада над заснеженной поверхностью, вследствие уменьшения контраста между наземными предметами сильно ухудшается видимость наземных ориентиров горизонта.
В сильный дождь показания указателя скорости могут быть занижены. Это происходит вследствие частичного блокирования каплями воды отверстия приёмника воздушного давления.
При полёте в зоне переохлажденного дождя происходит очень опасное обледенение самолетов.
Осадки вызывают существенное влияние на эксплуатацию аэродромов. Наличие на ВПП снега, льда увеличивает трудности эксплуатации самолёта с газотурбинными двигателями, обладающими, по сравнению с поршневыми, меньшими аэродинамическими сопротивлениями, большими скоростями передвижения по земле и более мощными двигателями со значительным расходом топлива.
Струя воды или мокрого снега, отбрасываемая носовым или основными колесами, может всасываться в двигатели, вызывая повреждения их конструкции или потерю тяги, достаточные для того, чтобы сделать взлет опасным; возможно забивание небольших заборников, вызывающее нагрев масла, неточную работу системы указателя скорости, повреждение закрылков и других частей самолета.
При посадке на мокрую ВПП удлиняется длина пробега самолета (глиссирование).
Продолжительные ливни могут привести к размоканию грунтовых аэродромов.
Снежный покров требует на аэродроме специальных работ по уборке или укатке снега для обеспечения полетов.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется осадками?
2. Какие процессы приводят к образованию осадков?
3. Что называется микроструктурой облаков?
4. На какие виды подразделяются осадки в зависимости от условий образования?
5. На какие виды подразделяются осадки в зависимости от физического состояния?
6. Перечислите и охарактеризуйте формы осадков, выпадающих из облаков.
7. Охарактеризуйте осадки, выделяющиеся непосредственно из воздуха.
8. Из каких облаков выпадают ливневые осадки?
9. Из каких облаков выпадают обложные осадки?
10. Из каких облаков выпадают моросящие осадки?
11. Какое влияние оказывают осадки на выполнение полетов?
Поиск по сайту: