Дэннис Пегин - Понять небо

Рис. 147. Поток над горой в различных условиях

Следующая вещь — нужен достаточный ветер. Для образования волн нужен ветер, скорость которого на вершине не менее 25 км/час. Кроме того, ветер должен быть перпендикулярен хребту, не менять направление с увеличением высоты и желательно усиление от поверхности к тропопаузе. Эти требования отражены на рисунке 148. Отметим, что градиент стабильного слоя воздуха должен быть над горой. Идеальные условия, когда под и над стабильным слоем находится нестабильный воздух.

Рис. 148.Образ ование волны

Форма горы, индуцирующей волны является фактором, определяющим параметры волн. Идеальный профиль горы показан на рисунке. Наветренный склон плавный, а подветренный крутой, а размер горы определяет размер первой волны. Длинный хребет лучше для образования волн. У изолированных гор и холмов воздух обтекает их с двух сторон и этим мешает волновому процессу. Длина гребня для оптимального формирования волн должна быть равна минимум длине волны. Волна может образоваться и на изолированном холме, как показано на рисунке 149, но она будет слабая и быстро за холмом пропадать.

Рис. 149. Волнообразование за холмом

Идеальный генератор волн может инициировать серию волн, которые распространяются на сотни километров за хребет.

Резкое снижение плато может индуцировать волну, этот процесс изображен на рисунке 150. Это явление наблюдается на востоке США. На волну влияет эффект охлаждения, ее длина становится меньше с увеличением плотности воздуха.

Рис. 150. Волна возле наветренного склона долины.

Волны могут возникать от любого объекта, находящегося на пути ветра. Авиамоделисты освоили парение моделей планеров в волнах, образуемых строениями, изгородями, дамбами. Процесс таких мелкомасштабных образований происходит в менее сильный ветер, по сравнению с необходимым для больших волн.

СВОЙСТВА ВОЛН

Два важных свойства волн: амплитуда и длина волн (см. рис. 148). Амплитуда обозначает насколько высоко или низко поднимается или опускается воздух, двигаясь в волне. Длина волны — амплитуда очень сильно зависит от температурного градиента воздуха по высоте и профиля ветра. Кроме того более влажный воздух способствует увеличению амплитуды.

Невысокие горы — наиболее часто встречающиеся рельефные образования. За низкими горами (до 300 м), покрытыми деревьями и кустарниками, реже можно встретить волны, чем за такими же возвышенностями, но гладкими (трава, снег…).

Длина волны зависит от температурного градиента и скорости ветра. Расстояние между гребнями может быть от 2 до 32 км. Наиболее часто встречаются волны с длиной 10 км. Как правило, длина волны примерно численно равна 1/8 скорости ветра (в км/час).

Длина волны — очень важная величина, особенно, когда горы или хребты расположены один за другим. Смысл этого отражен на рисунке 151. На верхнем рисунке за хребтом, вызвавшим волновой эффект, расположен следующий хребет, вершина которого по месту совпадает с гребнем одной из волн. Это называется конструктивная интерференция.

Рис. 151. Конструктивная и деструктивная волновая интерференция

На нижнем рисунке показана та же территория, но длина волны больше. В данном случае восходящий поток на наветренном склоне движется навстречу воздуху в волне, что гасит последнюю. Этот процесс называется деструктивной интерференцией. Если на некоторой территории большое количество хребтов один за одним, может присутствовать в разных местах и конструктивная, и деструктивная интерференции, возникает смешанная волновая модель.

Подведем итоги.

Необходимые причины возникновения волн:

Ветер— не менее 25 км/час, перпендикулярно гребню, не меняющийся с высотой по направлению и увеличивающийся по скорости.

Стабильность— градиент температуры показывает нестабильность под и над стабильным слоем. Более стабильный и узкий слой воздуха приводит к большей амплитуде волны.

Гора— форма поперечного сечения близка к форме волны. Высота 170 ми более для летательного аппарата, пилотируемого человеком. Другие хребты, расположенные за инициатором волнового движения, совпадают с фазой волны.

Рис. 152. Волна с присущими ей облаками

ВОЛНОВЫЕ ОБЛАКА

Волны могут быть при ясном небе, но часто в восходящей части волны образуются облака специфической формы. Волновые облака (lenticular) описаны в главе 3 . На рисунке 152 показано сечение с облаками на вершинах волн. Они стационарны, потому что передняя кромка находится на восходящей стороне волны, а задняя на нисходящей. Ниже передней кромки еще нет условий для образования облаков, а ниже задней они начинают распадаться. В трех измерениях волновые облака смотрятся как удлиненные, плоские блюдца на узкой волне.

Волновые облака могут существовать на всех гребнях волн, если поток пересекает слой конденсации. Наличие или отсутствие облаков не влияет на волновой процесс, но следует отметить, что влажный воздух больше способствует образованию волн. В особенно влажных условиях облака могут быть в стабильном слое. Всякий волновой процесс можно увидеть по наличию щели в облаках. Просвет в облаках за горой называется феновой щелью. Если база облаков низко, то может быть сплошной слой облаков, и только феновая щель указывает на наличие волнового процесса (см. рис. 153).

Рис. 153. Феновая щель как показатель волнового процесса

Под вершиной волны может быть роторное (roll) облако, как показано на рисунке 152. Это облако бывает шероховатым, часто темным и цилиндрической формы. Оно формируется в восходящей части ротора, который часто размещается под вершиной волны. Но роторные облака не обязательно образуются даже при наличии ротора.

ОПАСНОСТИ ВОЛН

Из ранее прочитанного, мы поняли, как можно использовать волны, теперь хотелось бы определиться со степенью их опасности. Самой большой опасностью в волне является ротор и турбулентность, им производимая. Это часто не только очень сильные вихри, но могут накладываться срез и случайные порывы. Эффекты могут быть очень мощные.