Глава 3 Облака

Сколько помнит себя человек, облака всегда присутствовали в рассказах и сказках. Благодаря постоянно изменяющимся формам и возможности плавать высоко в небе, они отождествлялись с полетом и свободой.

Фактически, птицы и облака — это модели того, что мы видим в мечтах о полетах.

Но на самом деле, облака сами по себе не являются эталоном свободы. Они подчиняются законам гравитации, инерции, теплового обмена и др. Если мы будем знать законы формирования и жизни облаков, мы научимся их читать. У нас всегда при себе будет облачная шпаргалка. Это очень важно для пилотов, потому что облака могут рассказать об опасностях и будущих погодных условиях, о мощных восходящих потоках и погоде слабого парения.

ОБРАЗОВАНИЕ ОБЛАКОВ

Облака состоят из бесчисленного множества микроскопических частичек воды различных размеров: от 0,001 см в насыщенном воздухе и увеличиваются до максимума около 0,025 см при продолжающейся конденсации. Как вы помните, насыщенный воздух — это воздух, имеющий относительную влажность 100 %.

Относительная влажность изменяется с изменением температуры. Даже не изменяя количество водяных паров, воздух может стать насыщенным, если он остывает. Главный путь образования облаков в атмосфере охлаждение влажного воздуха. Это происходит при охлаждении воздуха, когда он поднимается вверх. Теперь мы можем сделать важный вывод:

Формирование облаков:

Кроме тумана, образующегося в охлаждающемся воздухе от контакта с землей, все облака формируются в воздухе, который поднимается вверх.

Пилоты-парители очень любят облака, потому что они указываю места восходящих потоков, но это не всегда так. Некоторые типы облаков образуются воздухом, который поднимается слишком медленно, чтобы поддерживать парящий полег, в то же время закрывают солнце, не давая развиваться термической деятельности.

Необходимо знать хорошие и плохие стропы облаков. Немного позднее мы научимся распознавать среди них друзей и врагов.

ВОСХОДЯЩИЕ ПОТОКИ

Выделим три главные причины возникновения восходящих потоков. Эти потоки, возникающие из-за движения фронтов, динамические и тепловые. Они схематически показаны на рисунке 19.

Рис. 19. Восходящие потоки

Фронтальные потоки возникают при движении огромных масс воздуха на большие расстояния, когда они пересекают территории с различными температурами. Проходя более прогретый район, холодный фронт вытесняет более теплый, а значит менее плотный воздух вверх. Этот восходящий поток может привести к образованию облаков, если будут достигнуты условия точки росы. Скорость подъема потока прямо зависит от скорости движения фронта (если пренебречь прогревом) и обычно составляет 0,2–2 м/с. Это относительно мало, но они занимают большие пространства и часто становятся причиной образования слоистых облаков. Например, облака часто закрывают небо над Альпами, западным побережьем США, Кавказом и др.

Динамические потоки возникают при обтекании потоком воздуха неровностей земной поверхности.

Термические потоки возникают при подъеме более теплого воздуха, который в солнечные дни нагревается от земной поверхности. Также сюда включаем восходящие потоки над территориями с более низким давлением, а также комбинации прогрева с фронтальными процессами и конвергенцией. Изолированные термические потоки образуют относительно слабую (за исключением грозы) облачность, в то время как в районах с низким давлением образуются обширные слоистые облака.

ТОЧКА РОСЫ И ВЫСОТА ОБЛАКОВ

Мы уже знаем, что, поднимаясь вверх, воздух остывает и увеличивается его относительная влажность вплоть до насыщения, после чего при определенных условиях начинается конденсация паров и образование облаков. Температура насыщения называется точкой росы. С увеличением относительной влажности увеличивается температура точки росы, которая зависит от меры влажности воздуха. Точка росы может использоваться для определения высоты нижней границы облаков, или базы облаков. Пышные, как будто сделанные из хлопка облака образуются термиками из влаги, поднятой с уровня земной поверхности. Допустим, что, поднимаясь, воздух определенным образом охлаждается, например, 1 °C/100 м. Однако, температура точки росы понижается только на 0,2 °C/100 м. Таким образом, температуры поднимающегося воздуха и точки росы сближаются на 0,8 °C/100 м. Когда они уравняются, начинается образование облаков.

Как использовать этот факт видно из рисунка 20. Здесь температура воздуха у поверхности 31 °C; точка росы — 15 °C. Разделив разность на 0,8, получим базу облаков, в данном случае равную 2000 м. На рисунке мы можем видеть, как сближаются температура поднимающегося воздуха и точки росы и выравниваются на высоте.

Рис. 20. Определение базы облаков

В главе 12 мы научимся практически находить точку росы для различных условий. Метеорологи используют сухой и влажно-электрический термометры для замера температуры у земли и температуры насыщения (влажно-электрический), составляют таблицы по высотам.

Зачем нам знать высоту облаков? Потому что это высота, на которой с максимальной эффективностью можно использовать термические потоки для дальних парящих полетов. Пилоты летательных аппаратов с двигателем хотят знать эту высоту, потому что выше очень ровные, спокойные условия. Человеческий глаз не способен эффективно определять расстояние до объекта. Мы это делаем путем сравнения относительных размеров. Облака, имеющие различные форму и размеры особенно слабо способствуют определению расстояния до них. Практически, опытный пилот, зная район полетов и метеорологию, по форме облаков, их размерам, расстоянию между ними может предположить базу облаков, но проще и точнее делать это методом точки росы.

ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛАКОВ

В какой то момент времени поднимающийся воздух достигнет точки росы, имея 100 % насыщения, тогда созрели условия для образования облаков. Но, интересная вещь, ему нужно что-то для реализации этих условий.

Без "помощника" воздух может стать супернасыщенным, с относительной влажностью более 100 %. Этим "помощником" являются мельчайшие частички, находящиеся в воздухе. Эти мельчайшие частички называются частицами конденсации, потому что они подталкивают пары воды к конденсации вокруг себя, или частицами сублимации, если пар кристаллизуется в лед. Это можно наблюдать на холодном стекле зимой.

Частицами конденсации, вокруг которых образуются капельки, могут быть продукты сгорания, капельки серной кислоты и частички соли. Первые два вида — продукты загрязнения, последние — результат работы волн морских и океанских, бьющихся о берег. В роли частиц сублимации, на которых кристаллизуется лед, выступают также пыль и вулканическая пыль. Частички сублимации сравнительно крупные, и поэтому редко их заносит на высоты, где температура обеспечивает образование льда. Это объясняет, почему после извержения вулкана долго держится верхний уровень облаков.

БАЗЫ ОБЛАКОВ. ОБЛАЧНЫЕ ВЕРШИНЫ

Допустим, над обширной территорией лежит некоторая масса воздуха. С большой долей вероятности можно предположить, что профиль температур, влажность и другие параметры одинаковы над всей местностью. В таком случае высота точки росы, а значит и база облаков над всей территорией одна.

Исключением из правил являются места, где влажность у земли переменная: берега рек, озер… Также воздух, поднимающийся над горами или возвышенностями может дать большую базу, чем над низинами, потому что он начинает подъем с большей высоты, примерно, с такой же температурой. Но это справедливо только для крупных рельефных образований (большие горные массивы, обширные возвышенности), этого не происходит над мелкими холмами и горками из-за перемешивания воздуха. Иногда мелкие пушистые облачка образуются под общим уровнем основной массы облаков. Это обычно происходит, если поднимаются пузыри воздуха большей влажности. В дождливую погоду аналогичное явление наблюдается по причине испарения дождя, а точка насыщения находится ниже из-за более низкой температуры. Это можно иногда увидеть с земли в подходящую погоду (холодный мелкий дождь). Протяженность одной базы облаков зависит от размера территории, над которой формируется воздушная масса с одинаковыми параметрами. Различные типы облаков, расположенные в различных слоях, говорят о том, что они образовались в различных горизонтальных слоях воздуха или при различных процессах.

В то время как база облаков стремится к постоянству, вершины их очень различаются по высоте. Это потому что ничего не ограничивает высоту восходящих потоков в облаках. Они могут входить в некоторое облако и нести влажный воздух намного выше, чем в соседних. Даже обширные слои облаков часто имеют большое различие в высоте вершин, особенно, если воздух нестабилен (см. рис. 21).

Рис. 21. Вершины облаков

ЖИЗНЬ ОБЛАКОВ

Размеры капелек, образующих облака, около 0,001 см в насыщенном воздухе, это уже видимая масса. Когда идет процесс конденсации, они увеличиваются до своих максимальных размеров — около 0,025 см. Даже имея такие сравнительно крупные размеры, капельки так легки, что могут оставаться в облаках, не падая вниз.

Однако существует несколько факторов, определяющих жизнь облаков. Для начала, облака формируются изолированными восходящими потоками (термиками), имеющими тенденцию к перемешиванию с окружающим воздухом. Первоначально воздух в термике перемешивается только вдоль его границы, но вот водяные пары начинают конденсироваться, образуя облако, происходит выделение скрытого тепла и более интенсивное перемешивание с окружающим воздухом, как показано на рисунке 22.

Рис. 22. Перемешивание с воздухом

Одно изолированное кучевое облако обычно живет только 0,5 часа от момента появления первых признаков конденсации до распада его в аморфную массу. В воздухе может находиться большое количество облаков, которые зарождаются, живут и умирают в непрерывном процессе.

Однако, часто облака не распадаются так быстро. Это происходит, когда окружающий воздух на уровне облаков имеет такую же влажностью и идет перемешивание. Фактически, во многих случаях продолжение перемещения термиками влаги наверх приводит к постепенному или быстрому распространению облаков на большую часть или даже на все небо. Эти условия называются сверхразвитием или OD в профессиональном лексиконе летчиков. OD условия повергают в уныние пилотов — парителей, потому что сплошная облачность закрывает солнце, прогрев прекращается, восходящих потоков нет. Продолжающаяся термичность подпитывает облака и может продлить их жизнь сверх отпущенных им 30 минут. Фактически, грозы — это долгоживущие облака, образованные термическими восходящими потоками (глава 11). Они могут жить много часов.

Слоистые облака также имеют тенденцию существовать от нескольких часов до нескольких дней, окружающий воздух в стабильных условиях с ними не перемешивается. Слоистые облака в основном распадаются, когда подъемная сила (фронт или системы с различным давлением) нарастает или спадает.

СТАРЫЕ ОБЛАКА

Старые облака не умирают, они замирают. Это имеет особое значение для пилотов-парителей, которые для полетов выбирают молодые, формирующиеся облака, а не такие обманчивые. В таком случае, актуально уметь отличать их друг от друга.

Затухающие — это сухие облака. В этих сухих процессах первыми распадаются более маленькие формирования. Это может изменить вид облаков. В основном, более старые облака принимают более тусклый, желтоватый оттенок, чем новые. Это очень тонкое, почти неуловимое отличие, но оно позволяет различать облака. Кроме этого старые облака имеют более размытые кромки.

ДОЖДЬ

Дожди могут серьезно испортить наше настроение, особенно если мы авиаторы, но они просто необходимы для жизни, и мы это прекрасно понимаем. Дождь, конечно, идет из облаков. Но не все облака являются источниками дождя. Смысл этого в том, что при конденсации высвобождается скрытое тепло, что приводит к нагреву капелек воды и удерживает их от дальнейшего роста. Это состояние балансирования типично для жизни облаков и, чаще всего, их жизнь заканчивается не дождем.

Для выпадения осадков необходимо два основных условия: длящиеся продолжительное время восходящие потоки воздуха и высокая влажность. Когда оба эти условия присутствуют, начинается образование кристаллов льда, которые растут при замерзании частичек воды и пара, или капелек воды, которые также увеличиваются за счет слияния более мелких частичек воды при хаотическом движении их в облаке. Когда снежинки или капли становятся достаточно большими, то под действием сил гравитации начинается снег либо дождь (стр. 23).

Рис. 23. Процесс образования осадков

Размер капель дождя колеблется от 0,05 см до 0,5 см в диаметре. Капли, которые выросли до больших размеров, падая вниз, обычно измельчаются от трения о воздух. Дождь может очень быстро лишить влаги маленькое облако, потому что для образования одной дождевой капли диаметром 0,3 см требуется около 30 млн частичек воды средним размером около 0,0004 см.

Нагляднее будет, если сказать, что на образование одной дождевой капли уходит 0,057 кубических метров облачной массы. Те тысячи дождевых капель могут быстро уничтожить облако, если оно не восстанавливается.

Когда идет дождь, капли имеют тенденцию испаряться на пути вниз, чем охлаждают окружающий воздух. Этот факт может привести к прекращению термических процессов и прекращению образования и роста облаков. Дождь, достигая земли, охлаждает поверхность и приводит к тем же последствиям. Более подробно об этом будет рассказано в главах о термиках и грозах.

Дождь, который наблюдается в виде полос, называется virga (рис. 24).

Рис. 24. Vigra

Это обычно случается, когда он идет из изолированных облаков и солнечные лучи освещают падающие струи. То, что дождь идет полосами, объясняется тем, что падающие капли турбулизируют воздух рядом. Также движущийся автомобиль достигает меньшего сопротивления, двигаясь позади другого автомобиля. Капли догоняют лидера, сталкиваются, тормозятся и падают вместе. Иногда так продолжается до земли. Понятно, что вся эта масса воздуха и воды внезапно останавливается поверхностью. Фактически, могут существовать локализованные зоны воздуха с большей плотностью из-за различных процессов, протекающих при дожде: динамических, охлаждение воздуха при испарении капель и т. д.

Рис. 25. Полосы дождя

ВИДИМОСТЬ

Возможность знать свое местоположение — архиважно для пилота. Погода в общем и облака в частности изменяют видимость. Туман может уменьшить видимость до нуля, потому что огромное количество мельчайших частичек воды, взвешенных в воздухе, очень эффективно рассеивают свет. Подобное действие оказывают частицы загрязнения, которые тоже рассеивают свет или поглощают определенную длину световых волн так, что цвет воздуха изменяется из преобладающе голубого в коричневый, красный или желтый. Загрязнения могут дать нам тёмно-красное солнце и небосвод на закате, но они определенно ухудшают видимость в полете.

Дымка или повышенная влажность ухудшают видимость. Водяные пары невидимы, но в летние, жаркие и влажные дни над территориями, где нет недостатка в дождях, воздух может быть насыщен не только парами но и мельчайшими капельками конденсата. Это туман. Он может быть различным по плотности: от исчезающей бледно голубой дымки до плотных Лондонских туманов. Когда туман дополняется загрязнениями, получается хорошо всем известное состояние атмосферы, называемое смог (туман и дым).

Слой инверсии, который ограничивает движение воздуха вверх, может очень сильно уменьшать видимость из-за создания слоя тумана или смога вблизи инверсии. Стабильные условия и слабый ветер, в основном, приводят к ухудшению видимости, потому что водяные пары, пыль и продукты загрязнения не разносятся ни вверх, ни по горизонту. Рисунок 26 иллюстрирует эффект влияния инверсионного слоя и стабильных условий на видимость.

Рис. 26. Видимость и стабильность

ТИПЫ ОБЛАКОВ

Любой человек с нормальным зрением и в здравом уме замечает, что облака сильно отличаются друг от друга по форме, типу и размерам. Неопытный наблюдатель, пытающийся классифицировать облака, может быстро запутаться и отчаяться. Однако, на самом деле это просто, если правильно организоваться.

Существует только два основных типа облаков. Это stratus и cumulus, то есть слоистые (St) и кучевые (Си). О форме слоистых облаков говорит само название — тонкие плоские или наслаивающиеся, возникающие по причине медленного перемещения обширных масс воздуха. Эти облака покрывают большие площади и делают день серым. Они часто образуются в стабильных условия, или при спокойном движении фронтов, или при медленных восходящих потоках вокруг систем низкого давления. В некоторых случаях низкие слоистые облака могут быть образованы, когда нижний уровень турбулентности перемешивает воздух и переносит его выше уровня конденсации.

Кучевые облака выглядят, как горы хлопка или огромная цветная капуста, летящие в высоте. Эти облака часто образуются в хорошую погоду, и, если покрывают четверть неба или меньше, они называются облаками хорошей погоды, а образуются от тепловой конвекции или отдельных восходящих потоков, несущих влагу вверх.

Далее выделим два основных типа облаков, которые показаны на рисунке 27.

Рис. 27. Два основных типа облаков

Главные типы облаков:

Слоистые — это облака серого цвета слоем или наслоениями. Занимают обширные районы, часто блокируя солнечный свет.

Кучевые — отдельные облака с вершинами на разных уровнях. Они могут быть маленькими или огромными, если развиваются в грозовые.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВЫСОТАМ

Далее разделим облака по их основной высоте. Перистые (Cirrus с латинского завиток, локон) самые высокие облака и состоят из клочков или полос кристаллов льда на высотах 6 — 13 км в умеренном климате.

Рисунок 28 показывает классический "лошадиный хвост" перистых облаков и объясняет образование форм, похожих на жгуты, когда льдинки падают из слоев верхового ветра в слой ветра с меньшей скоростью. Понимание этого поможет нам определять по облакам направление ветра на высоте.

Рис. 28. Перистые облака

Будем использовать префикс cirro — для слоистых и кучевых облаков в верхних слоях атмосферы; префикс alto — (с латинского высокий как свист) для облаков на средних высотах. Без приставки будем называть облака до высот 2000 м. В таблице дана классификация основных облаков для умеренных широт в зависимости от типа и высоты.

Префикс nimbo — имеют названия дождевых облаков. Эти облака, по сравнению с другими, выглядят более темными. Следует отметиться, что nimbocumulus иногда называют cumulonimbus. Мы отвели им место на средних высотах, но, на самом деле, они могут быть ниже или выше, например, так называемые грозовые тучи могут иметь базу ниже 1000 м, а вершину на высоте более 25 км.

Слоисто-кучевые облака часто формируются, когда кучевые облака, образованные термической активностью, ограничиваются слоем инверсии, который они не могут преодолеть. Это ситуация, когда облака приобретают комковатые, бугорчатые формы даже, если они слоистого типа. На рисунке 29 показаны различные типы облаков по высотам.

Рис. 29. Типы и высоты облаков

СЕЗОННЫЕ И МЕСТНЫЕ ВАРИАЦИИ

Высотность и тип облаков меняются по широтам и сезонам. Когда воздух холоднее, как в полярных областях или зимой, относительная влажность выше и воздух ближе к насыщению. Холодный зимний воздух может быть суше, чем летом в доме, но снаружи он вблизи точки насыщения. Как результат, любой восходящий поток приводит к образованию облака с базой более низкой, чем летом.

Более прогретая поверхность зарождает мощную вертикальную конвекцию, которая является причиной конденсации и дождей, а точка насыщения поднимается выше. Результатом этого является то, что облака имеют тенденцию быть выше над экватором и чаще кучевые, а над полюсом ниже и слоистые. Аналогичная картина наблюдается по сезонам: зимой чаще слоистые и ниже, летом чаще кучевые и выше. На рисунке 30 показано изменение высоты облаков над Землей.

Рис. 30. Высота облаков по широте

МЕНЕЕ ИЗВЕСТНЫЕ ОБЛАКА

Наверное, наблюдение за облаками не так интересно, как наблюдение за птицами, но они всегда привлекают внимание пилотов, особенно если могут дать достаточно информации о погодных условиях.

Попробуем описать различные облака и дать пояснения, как узнать, что они предвещают.

ДЫМКА — эта форма облаков хорошо известна и не нуждается в пояснениях. Образовывается, когда тепло и влажный воздух с моря движется на берег, или когда земля излучает тепло ночью в холодный и влажный слой, лежащей над ней.

Народные приметы говорят, что

• Летом дымка к хорошей погоде, а зимой к дождю.

• Часто горящая дымка на восходе указывает на день с хорошей термичностью.

• Когда дымка поднимается вверх — к хорошей погоде, когда дымка опускается — к дождю.

• Вечером дымка не зажглась до заката, утром будет пылать до обеда.

ОБЛАЧНАЯ ШАПКА — шапка облака формируется над вершиной горы при возникновении динамических восходящих потоков, или когда морской воздух поднимается, нагреваясь на солнечных прибрежных склонах, а над горой достигает слоя конденсации. Облачная шапка, чаще всего, возникает над горой, как тонкая кучевка, поздним утром и растет до послеполудня. Это облако может достигнуть размеров грозового, если воздух нестабилен.

База облачных шапок часто понижается в течение дня (в отличие от кучевых облаков, база которых часто поднимается из-за уменьшения относительной влажности у земли с повышением температуры). Вызвано это подпиткой влажным воздухом, особенно в горах на побережье. Эта опускающаяся база затемняет небо над горами и портит настроение отдыхающих на побережье. Тропические острова с их теплыми бризами, морем и теплолюбивыми туземцами имеют один недостаток для пилотов: они обычно закрыты облаками, и после обеда идут дожди.

Шапки облаков постоянно формируются на наветренной стороне и разрушаются на подветренной. Они все время стоят над вершиной горы и не дрейфуют с ветром, поэтому являются плохим указателем скорости ветра, но указывают направление наверху, отклоняясь вершиной.

Рис. 31. Облачная шапка

ОБЛАКА В ВИДЕ ФЛАГА — другой тип облаков, которые образуются над вершинами гор (рис. 32). Ротор с подветренной стороны приводит к тому, что у склона поток воздуха движется вверх и, перемешивая снег, образует облако, которое стекает с хребта за подветренный склон. Этот тип облаков указывает на сильный ветер на высоте облаков и предупреждает об опасности пилотов — энтузиастов.

Рис. 32. Облако в виде флага

РОТОРНЫЕ ОБЛАКА — могут образовываться на подветренной стороне горы, за хребтом в сильный ветер и имеют форму длинных жгутов, расположенных вдоль горы. Эти облака имеют тенденцию стоять в одном и том же месте и указывают на серьезную турбулентность. Они образовываются на восходящих сторонах роторов, а разрушаются на нисходящих. Роторное облако показано на рисунке 33 вместе с волновыми облаками.

ВОЛНОВЫЕ или ЧЕЧЕВИЦЕОБРАЗНЫЕ ОБЛАКА формируются, когда воздух движется вверх и вниз волнами, в результате перетекания через горный хребет с большой скоростью. Они имеют форму, как показано на рисунке 33, образуются на восходящей части волны и разрушаются на нисходящей. Эти облака ориентированы перпендикулярно ветру, но не дают информации о скорости ветра, кроме того, что она не менее 24 км/ч. Мы познакомимся с ними поближе в главе 8.

Рис. 33. Роторные и волновые облака

ОБЛАКА ПОДВЕТРЕННОЙ СТОРОНЫ — образуются в очень влажных условиях (часто там, где идет дождь), или облака на уровне горных вершин вблизи них. Маленькие разрозненные барашки, возникающие на подветренной стороне горы, из-за движения воздуха вверх у склона в роторе. Эти облака могут служить указателем направления ветра.

BILLOW ОБЛАКА — облака очень похожие на рябь на воде, только расположенные в небе. Они возникают, когда один воздушный слой (теплый) движется над другим со скоростью достаточной, чтобы образовать волны как на воде. Что же выделяет billow облака из волновых облаков. Они могут наползать друг на дружку, находятся на большой высоте, движутся с ветром, но не так быстро. Billow облака предсказывают изменение погоды, так как они в основном формируются при подходе теплого фронта. Когда эти процессы затягиваются по времени, образуются плотные цилиндры облаков, которые называются цилиндрическими облаками.

Рис. 34. BILLOW облака

МАММАТА ОБЛАКА — часто появляются под дном грозового облака и на вид напоминают вымя, висящее под ним. Эти облака говорят о слабых нисходящих потоках и испарении под грозовым облаком.

PILEUS ОБЛАКА — вершина-высокой грозовой тучи часто выдавливает воздух над собой вверх, так что он быстро поднимается на большую высоту, что приводит к образованию облаков, которые похожи на вуаль, покрывало над грозовым облаком (рис. 35). Pileus облака — одни из самых высокорасположенных облаков, и их название часто используется как имена для различных летательных аппаратов. Мы можем определять некоторые типы облаков, базируясь на их индивидуальных особенностях формы. Это, например, Altocumulus Lenticularis — просто высокие волновые облака, в которых заметна некоторая кучевая активность, вызванная нестабильностью в волнах. Altocumulus Castellanus — кучевой тип облаков, связанных в ряды с высокими тунелеподобными структурами. Эти облака часто предвещают грозовую погоду. Fracto-Stratus или Fracto-Cumulus просто рваные облака основного типа (слоистые или кучевые). Они говорят о сильном ветре или нерегулярных вертикальных потоках.

Рис. 34. PILEUS облако

ЧТО МОГУТ РАССКАЗАТЬ ОБЛАКА

Облака неотделимы от среды, в которой находятся, и очень много могут рассказать о том, что в ней происходит. Это неоценимая помощь пилотам.

СКОРОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА

Облака могут рассказать о ветровой обстановке по высотам. Однако, как говорилось выше, не все облака движутся с ветром (волновые, роторные, облачные шапки и др.)

Кроме того, слоистые облака не показывают дрейф, если они очень похожи, или занимают большое пространство, что не позволяет видеть их движение. Другая проблема возникает, когда кучевые облака растут так быстро, что создается впечатление движения назад. Кучевые облака, формирующиеся на термиках, растут в высоту и имеют меньшую горизонтальную скорость, чем скорость ветра, из-за инерции поднимающегося теплого воздуха (его масса может достигать тысяч тонн).

Надо помнить об исключениях, но ведь это очень хорошая идея определить параметры ветра по движению облаков. Лучше всего это можно сделать, остановившись возле строения или дерева и заметив положение облака относительно неподвижного предмета. Со временем будет видно куда и как быстро оно движется. На рисунке 36 показан вид кучевых облаков в зависимости от скорости ветра.

Рис. 36. Кучевые облака и ветер

Если вы летите и, естественно, не можете определить направление и скорость движения облаков, тогда это можно сделать, наблюдая за перемещением тени облака на земле. Когда два или более слоев облаков, часто возникают проблемы, связанные с относительностью движения, когда кажется, что верхний слой дрейфует медленнее, чем на самом деле или даже назад. Это проиллюстрировано рисунком 37. Здесь верхний слой облаков кажется движется медленнее, потому что он находится дальше от нас. Путь преодоления этой проблемы — это наблюдать за перемещением облаков относительно неподвижного объекта на земле (опять же здание, дерево…).

Рис. 37. Определение скорости и направления движения облаков

ИНДИКАТОРЫ ПОГОДЫ

Облака могут подсказать на что нам надеяться в смысле грядущих погодных условий. Низкие облака предупреждают, что в запасе осталось несколько минут или часов хорошей погоды, в то время, как высокие обещают от нескольких часов до нескольких дней.

Каждое облако несет не одну подсказку о погоде, и они касаются не только ветра.

Кучевые облака с плоскими вершинами говорят о наличии слоя инверсии над ними. Такая инверсия часто связана с приближением барической системы высокого давления. Это предсказывает ясную погоду с безоблачным небом, за исключением изолированных кучевых облаков, образованных термиками.

Часто в небе видны группы облаков. Это могут быть различные по толщине слоистые или выстроившиеся в ряд кучевые облака (гряды, ряды, улицы). В главе 10 мы познакомимся с ними детальней. Линия растущих, возвышающихся кучевых облаков часто говорит о быстро приближающемся холодном фронте со всеми сопутствующими ему изменениями. Можно ожидать приход холодных масс, высокую турбулентность и изменение ветра как по скорости, так и по направлению.

Высокие группы облаков часто к хорошей погоде. Длинные группы высоких перистых облаков связаны со струйными потоками, параллельными им (глава 5), и часто предсказывают будущее направление ветра у земли. Когда верхний уровень облаков движется в направлении отличном от ветра у поверхности (скажем на 90° или более), это говорит о том, что низовой ветер изменится и чаще всего довернет до верхового. Если группы облаков в струйных потоках стационарны, то не следует ожидать изменения погоды ближайшие 12 часов или около того.

Если высокие облака уходят, и небо становится чистым, это говорит о том, что возможно улучшение погоды. С другой стороны, если слоисто-кучевые облака перемещаются при малой скорости ветра у земли или вообще в штиль, то направление их движения свидетельствует о направлении верхового ветра, а это говорит о том, что у земли будет ветер может на 20° левее (против часовой стрелки) в северном полушарии, или правее (по часовой стрелке) в южном.

Когда группы перистых облаков в их различных формах становятся более густыми и опускаются ниже, это хорошая примета, что на пути к нам теплый фронт и будет здесь примерно через 24 часа. Скорость, мощь и сопутствующие явления зависят от того, как быстро увеличиваются и движутся облака.

Другие виды облаков, такие как цилиндрические вдоль хребта и остальные, связанные с горами, так же хорошо подсказывают условия и предсказывают погоду, как и равнинные

ПРИЗНАКИ ВОСХОДЯЩИХ ПОТОКОВ

Пилоты-парители всегда ищут восходящие потоки. Другие планирующие аппараты и птицы, набирающие высоту, поднимающаяся пыль и кучевые облака — друзья пилотов. Конечно, куче облака должны быть на нужной стадии развития, в противном случае они не будут базироваться на земных термиках и их не просто использовать. Даже, когда кучевые облака расположены в нескольких сотнях метров над пилотом, он вознаграждается за то, что движется под них, потому что либо термичность под облаком, либо процессы в облаке приведут к хорошим восходящим потокам.

Облака, базирующиеся на волнах и конвергенции, также хорошие указатели восходящих потоков.

Пилоты-спортсмены рассказывают, что пересекали около 10 км равнины, двигаясь под плоское длинное облако конвергенции и были вознаграждены, найдя устойчивый восходящий поток, растянутый на десятки километров.

Когда пилот находится в длительном маршрутном полете, для него исключительно важно знать типы облаков и какова их активность в данный момент. Слабо активные облака имеют тенденцию иметь привлекательный вид, но это обманчиво, потому что оно часто уже распадается и не имеет ценности для пилотов.

Кучевые облака указывают на турбулентность, причиной которой является термичность. Величина вершины кучевого облака и насколько оно рваное, шероховатое помогает определить, как силен восходящий поток и ветер. Естественно, что в более нестабильных условиях турбулентность сильнее. Если облака разрываются, это говорит о высокой турбулентности.

Другие облака, такие как роторные и nimbocumulus грозовые указывают на экстремальную турбулентность. Слоистые облака, в основном, указывают на спокойные условия, но нужно помнить о турбулентности на границе двух различных слоев воздуха, где идет интенсивное перемешивание и где, собственно, образуется данный тип облаков.

Наблюдая за деталями и кромкой слоисто-кучевых облаков, можно с большой вероятностью рассуждать о турбулентности.

Рис. 38. Облака, указывающие турбулентность

ПРИЗНАКИ ДОЖДЯ

Облака могут быть различных цветов и оттенков, в зависимости от того, как они пропускают солнечный свет. Они могут менять цвет на закате и на рассвете. Есть такая примета: красное небо вечером — моряку удовольствие; красное небо утром — предупреждение.

Темный цвет облаков часто зависит от того, насколько сильно они поглощают свет. В основном это определяется количеством влаги в них. Дождевые облака всегда достаточно темные, особенно в основании. Они становятся темнее с укрупнением капель.

Облака могут нам рассказать о:

• скорости и направлении ветра. По дрейфу, наклону облаков и насколько они рваные.

• погоде. По направлению ветра на различных вы сотах и изменению типа облаков.

На изменения часто указывают группы облаков.

• восходящих потоках. По кучевым, волновым облаками и облакам конвергенции.

• турбулентности. По типу облаков и насколько они рваные.

• дожде. По цвету облаков и его изменению, а также по росту размеров.

ПОЛЕТЫ В ОБЛАКАХ

В этой книге не даются рекомендации, как летать. Однако, некоторые характеристики облаков, которые мы изучили здесь, наталкивают на мысль сказать "нет" всем пилотам, которые задумывают полетать внутри.

Когда облака образуются, они выделяют скрытое тепло. Это делает их еще более нестабильными и, как результат, усиливается турбулентность. Совершив полет на небольшом самолете над, под и в облаке, можно сравнить условия. В облаке обычно все резче и опаснее. Отметим тот факт, что турбулентность, вызванная роторными и грозовыми облаками, может разрушить самолет.

Но еще большая опасность в облаках — это потеря ориентации и контроля пространственного положения, из-за отсутствия каких-либо видимых ориентиров. Только в облачных грядах можно более или менее безопасно лететь, пользуясь прибором скорости, указателем крена и компасом (предпочтительно гирокомпас, потому что магнитный не столь точен в поворотах).

ИТОГИ

Облака могут много рассказать нам о процессах, протекающих в небе. Они изменяют характер окружающего их воздуха. Каждый пилот имеет повышенный интерес к облакам, потому что знание их может сделать полет более приятным, удачным и безопасным.