1. Строение атмосферы. Тропосфера. Стратосфера. Ионосфера
 Скачать 91.35 Kb.
|
|
16. Основные силы, определяющиеся движение воздуха в слое трения В свободной атмосфере в однородных воздушных массах движение частиц воздуха происходит в результате совместного действия трех сил: барического градиента, Кориолиса и центробежной. Но и вязкие силы т.е. силы трения. В результате их действия ветер, наблюдаемый у Земли, отличается от градиентного как по скорости, так и по направлению. 17. Направление движения воздуха в циклоне (антициклоне) в северном полушарии В циклоне барический градиент направлен к центру и уравновешивается суммой сил Кориолиса и центробежной. При этом движение воздуха в циклоне происходит против часовой стрелки. В антициклонах барический градиент направлен от центра и в сумме с центробежной силой уравновешивается силой Кориолиса. При этом движение воздуха в антициклоне происходит по часовой стрелке. В общем случае для циклонов и антициклонов равенство действующих на частицу воздуха сил можно записать в виде:  . Здесь знак «+» для циклона, а «-» для антициклона. При одном и том же барическом градиенте скорость градиентного ветра в антициклоне должна быть больше, чем в циклоне. В реальной атмосфере скорость градиентного ветра в циклоне практически всегда больше, чем в антициклоне, так как здесь большие градиенты давления. 18. Движение воздуха в циклоне (антициклоне) вблизи земной поверхности В циклоне барический градиент уравновешивается силами Кориолиса, трения, центробежной, а в антициклоне равнодействующая барического градиента и центробежной силы уравновешиваются равнодействующей сил Кориолиса и сил трения. При таком расположение сил очевидно, что в циклоне у з.п. воздух движется против часовой стрелки и направлен к центру циклона. А в антициклоне, движение будет происходить по часовой стрелке и направлено под некоторым углом к изобарам от цента антициклона к периферии. Это в свою очередь приводит к тому, что в циклоне вследствие сходимости воздушных потоков в центральной части начинают развиваться восходящие потоки воздуха, которые приводят к формированию сложных для полетов условий погоды. Формируется низкая сплошная облачность, осадки в виде дождя или снега в зависимости от сезона года, видимость ограничена. В антициклоне – вследствие расходимости потоков от центра к периферии у земли на высотах в центральной части антициклона начинает развиваться компенсирующий нисходящий поток воздуха, который приводит к размыванию облачности, если она имела место, и к улучшению для полетов условий погоды. 19. Влияние ветра на взлет и посадку Скорость и направление ветра оказывают существенное влияние на взлетно-посадочные характеристики ВС. Наиболее приятными для взлета и посадки является встречный ветер, т.к он уменьшает скорость отрыва и посадочную скорость, а следовательно уменьшает длину разбега при взлете и длину пробега при посадке самолета. Встречный ветер при взлете создает дополнительный обдув самолета, что приводит к увеличению путевой устойчивости и управляемости самолета в начале движения. Сильный попутный ветер значительно ухудшает взлетно-посадочные характеристики. При этом следует учитывать, что для одного и того же значения скорости попутного или встречного ветра пробег ВС при попутном ветре увеличивается больше, чем он уменьшается при встречном ветре. Значительно усложняется взлет и посадка при боковом ветре, так как в этом случае образуются дополнительные аэродинамические силы, затрудняющие управление ВС. В частности, вследствие неравномерного обдува крыла образующий кренящий момент. Вследствие того, что центр тяжести и центр бокового давления ветра не совпадают, возникает разворачивающий момент. Поэтому боковой ветре создает силу Z, стремящуюся развернуть ВС против ветра. При очень сильном боковом ветре коэффициент сцепления колес шасси и ВПП, который противодействует разворачивающему моменту, может оказаться недостаточным. При взлете с сильным боковым ветром значительно усложняется техника пилотирования. Выполняя посадку при боковом ветре, пилот вынужден бороться со сносом ВС, который может привести к приземлению вне ВПП. В целях безопасности для каждого типа ВС установлена максимальная боковая составляющая скорости ветра, при превышение которого взлет и посадка не разрешаются. Значение максимальной боковой составляющей зависит от состояния ВПП. 20.Влияние ветра на полет самолета При полете на эшелоне ветер оказывает существенное влияние на путевую скорость и угол сноса. Из навигационного треугольника скоростей видно, что путевая скорость может существенно изменяться в зависимости от того, какой ветер: попутный, встречный или боковой. Вектор путевой скорости W равен сумме векторов воздушной скорости V и скорости ветра u. Максимальная путевая скорость бывает при попутном ветре, минимальная при встречном. Ветер оказывает влияние на дальность и продолжительность полета, т.к от его скорости и направления зависит километровый расход топлива. Максимальная дальность полета возможна при попутном ветре, минимальная при встречном. 21. Причины возникновения вертикальных движений в атмосфере В зависимости от причин образования различают следующие виды вертикальных движений воздуха: 1. Конвекция – это вертикально направленные восходящие или нисходящие движения воздуха. Термическая конвекция возникает в результате неравномерного нагревания солнцем подстилающей поверхности. Вынужденная конвекция образуется при подтекании ХВ (холодный воздух) под ТВ (теплый воздух) (на холодных фронтах) и при натекании воздуха на крутые склоны гор (орографическая конвекция). 2. Восходящее скольжение – это наклонное движение больших масс воздуха , которое наблюдается: при натекание ТВ на ХВ на теплых фронтах; при натекание ТВ на пологие склоны гор; при медленном подтекании ХВ под ТВ на холодном фронте 1 рода. Образуются слоистообразные облака, болтанка отсутствует из-за малой скорости восходящего скольжения. 3. Динамическая турбулентность – это беспорядочные восходящие и нисходящие вихри, возникающие при горизонтальном перемещение и трении воздуха о подстилающую поверхностью Наблюдается в любое время суток и года. 4. Волновые движения воздуха возникают в слоях инверсии и изотермии (на их верхних и нижних границах) вследствие разности плотности и скорости движения воздуха над и под инверсией. 22. Адиабатические процессы в атмосфере Адиабатическим процессом называется термодинамический процесс, при котором изменение температуры в некотором объеме воздуха происходит без теплообмена с окружающей средой. При адиабатических процессах расширение воздуха сопровождается его охлаждением, а сжатие – нагреванием. В атмосфере адиабатические процессы наблюдаются при вертикальных движениях воздуха. Различают сухоадиабатические процессы (происходят в сухом или влажном, но ненасыщенном воздухе) и влажноадиабатические процессы (во влажном, насыщенном воздухе) 23.Критерии вертикальной устойчивости в атмосфере Четыре случая, характеризующие развитие вертикальных движений, в зависимости от вертикального температурного градиента: 1. Вертикальный температурный градиент больше сухоадиабатического и больше влажно-адиабатического. 2.Вертикальный температурный градиент меньше влажно-адиабатического и меньше сухоадиабатического. 3. Вертикальный температурный градиент меньше сухоадиабатического, но меньше влажно-адиабатического. 4. Вертикальный температурный градиент равен сухоадиабатическому или влажно-адиабатическому . 24. Уровень конденсации (определение уровня конденсации) Уровень конденсации – высота, на оторой водяной пар в поднимающемся воздухе достигает насыщения. На уровне конденсации температура воздуха равна точке росы, а относительная влажность равна 100% (t=  )/ Высота уровня конденсации  находится в прямой зависимости от температуры воздуха у земли и в обратной зависимости от его относительной влажности. Ее можно определить по аэрологической диаграмме или по формулам:  . При подъеме воздуха выше уровня конденсации происходит конденсация водяного пара и образование облаков. Если уровень конденсации находится у подстилающей поверхности, то образуется туман. Зная высоту уровня конденсации, можно графически изобразить кривую, характеризующую адиабатическое изменение температуры в поднимающемся воздухе при любых значениях температуры и давления. Такая кривая называется кривой состояния.25. Воздушные массы, их классификация;; 26. Устойчивая и неустойчивая ВМ Большие массы воздуха в тропосфере, однородные по распределению основных метеорологических величин и перемещающихся в одном из течений ОЦА (общая циркуляция атмосферы), называются воздушными массами. В горизонтальном направление ВМ распространяются на тысячи км. По вертикали они достигают высоты 1…2 км, иногда тропопаузы. При длительном пребывании над одним и тем же районом (очаг формирования), ВМ приобретают все его свойства данной подстилающей поверхности. При перемещение из очагов формирования в другие районы ВМ постепенно изменяют свои свойства Такой процесс называется трансформацией ВМ. ВМ могут классифицироваться по термодинамическому и географическому принципу. Основой термодинамической классификации ВМ является их степень нагретости и влагосодержание по сравнению с подстилающей поверхностью. По данной классификации ВМ могут быть теплые (ВМ перемещается на более холодную подстилающую поверхность, ее перемещение вызывает потепление, а сама она при этом охлаждается); холодные (температура ВМ оказывается ниже температуры подстилающей поверхности, на которую она перемещается, переход в данный район вызывает похолодание, а сама она прогревается от подстилающей поверхности).; нейтральное (ВМ сохраняет свои основные свойства без существенных изменений); Устойчивые ВМ (в ней нет условий для развития конвективных движений(если УВМ влажная, то теплый воздух, двигаясь по холодной подстилающей поверхности, охлаждается; если УВМ сухая, то облачность не образуется, но видимость в приземном слое будет ухудшена, т.к пыль и дым остаются у поверхности земли, может наблюдаться мгла, пыльная буря, а зимой поземок и низовая метель)); неустойчивые ВМ (в ней наблюдаются благоприятные условия для развития конвективных движений (если НВМ влажная, то летом над прогревшемся континентом в дневные часы образуются внутримассовые мощно-кучевые и кучево-дождевые облака; если НВМ сухая, то может наблюдаться ясная погода или небольшая (2…4 октанта) кучевая облачность). В основу географической классификации ВМ положен принцип различного зонального положения очагов формирования ВМ. Различают арктический воздух (формируется над Полярном кругом, кроме Норвежского моря и незамерзшей части Баренцева моря – зимой, в летнее время над льдами Арктического бассейна) (континентальный арктический воздух (приходит в Европу с северо-восточными ветрами через Красное море и замерзающую часть Баренцева моря), морской арктический воздух(приходит с северо-западными ветрами через Норвежское море и западную часть Баренцева моря. Характерен для Западной Европы)), умеренный (континентальный умеренный воздух, морской умеренный воздух(распространяется на европейскую часть страны из районов Северной и центральной Атлантики)), тропический (морской тропический воздух(формируется в субтропических широтах Атлантического, тихого океана и над Средиземном морем), континентальный тропический воздух (формируется над континентальными районами в субтропиках и тропиках, откуда поступает в средние широты, принося с собой жаркие широты)), экваториальный воздух (формируется в области экватора) 27.Международная классификация облаков См. таблицу Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса: перистые облака, перисто-кучевые облака, перисто-слоистые облака Облака среднего яруса: высоко-кучевые облака, высоко-слоистые облака Облака нижнего яруса: слоисто-кучевые облака, слоисто-дождевые облака, слоистые облака Облака вертикального развития: кучевые облака, мощно-кучевые, кучево-дождевые Генетическая классификация: Слоистообразные облака возникают преимущественно вследствие упорядоченного подъема и охлаждения воздуха в зонах АФ Кучевообразные облака формируются в результате адиабатического охлаждения воздуха при конвекции Волнистообразные облака образуются при волновых движениях у задерживающих слоев атмосферы 28. Классификация атмосферных фронтов Атмосферный фронт – раздел между двумя различными ВМ. Переходная зона между ВМ у поверхности земли называется линией фронта. Ее ширина достигает нескольких десятков км По горизонтальной и вертикальной протяжённости различают основные (высокие)(имеют большую горизонтальную (несколько тысяч км) и вертикальную (несколько км) протяженность, обычно прослеживаются п всей тропосфере), вторичный фронт(являются разделами внутри одной и той же ВМ, между различными по температуре объемами воздуха, контраст температур составляет несколько градусов; горизонтальная протяжённость несколько км, по вертикали 1…2 км), верхние фронты (образуются на некоторой высоте в тропосфере. Характеризуются большими горизонтальными градиентами температуры, наблюдаются струйные течения). По особенностям перемещения, вертикального строения и условий погоды различаю: простые фронты: теплые -АФ, который образуется при движение теплого воздуха в сторону отступающего ХВ. Скорость движения 20…30 км/ч), холодный фронт -АФ, который образуется при движение холодного воздуха в сторону отступающего теплого воздуха. В зависимости от скорости движения различают ХВ 1го рода (30…40 км/ч), ХВ 2го рода (40..60км/ч; 80…100 км/ч)); фронты оклюзий – это такие АФ, которые образуются при слияние теплых и холодных фронтов. (теплый фронт оклюзии – фронт оклюзии, у которого тыловой холодный воздух является менее холодной воздушной массой, чем передний холодный воздух; холодный фронт оклюзии – это такой фронт оклюзии, у которого тыловой холодный воздух явлеятся более холодной воздушной массой, чем передний холодный воздух).Стационарные фронты – это медленно движущиеся или неподвижные фронты. Средняя скорость 5…10 км/ч. Располагаются на периферии циклона или антициклона. 29. Видимость и основные факторы, ее определяющие Видимость – одна из характеристик состояние атмосферы, внешней среды, в которой осуществляются полеты ВС. Максимальное расстояние, на котором виден объект. Важно знать, в каких условиях будет происходить полет, каковы условия, в которых будет вестись наблюдения за земной поверхностью (за ВПП) при взлете и посадке. Значение видимости входит в минимумы погоды, вводимые для обеспечения полетов. Метеорологическая дальность видимости (МДВ) – наибольшее расстояние, на котором становится в невидимым в дневное время суток черный объект угловых размеров не более 15, проецирующийся на фоне неба у горизонта или на фоне воздушной дымки. МДВ является характеристикой прозрачности атмосферы и представляет дальность видимости черного объекта днем на фоне неба у горизонта. МДВ имеет разное значение днем и ночью при одинаковой прозрачности атмосферы. Визуальный коэффициент пропускания атмосферы – отношение светового потока, прошедшего сквозь слой атмосферы, к световому потоку, упавшему на него в виде параллельного пучка. Наклонная видимость – это предельное расстояние вдоль глиссады снижения, на котором пилот при переходе от пилотирования по приборам к визуальному пилотированию может обнаружить ВПП. На характер наклонной видимости влияет ряд метеорологических факторов: форма облаков и характер их нижней границы, подоблачная дымка, стратификация температуры подоблачного слоя атмосферы, характер выпадающих из облаков осадков, температурный режим земной поверхности и условия ее радиационного выхолаживания, сезон года и т.д. Чем больше толщина и плотность подоблачной дымки, тем больше различие между наклонной и горизонтальной видимостью. Если полет происходит в простых метеоусловиях, когда нет низких слоистых облаков, то наклонная видимость будет мало отличаться (или =) горизонтальной видимости. Факторы: яркость объекта – отношение его освещенности к телесному углу, под которым он виден. Яркостной контраст к – отношение абсолютной разности яркостей объекта Во и фона Вф к большей из них. Если Во  Вф (условие для наблюдения темных предметов днем), то к=(Во-Вф)/Во. Если ВфВо (условие для наблюдения темных предметов днеи), то к=(Вф-Вф)/Вф. Порог контрастной чувствительности Е – наименьшее значение яркостного контраста, при котором глаз перестает наблюдать объект. Если яркостной контраст меньше Е, объект становится невидимым при любой его яркости. Величина Е непостоянна. Прозрачность атмосферы – ее способность пропускать радиацию. Она является главным фактором, определяющим изменчивость видимости, и зависит от степени рассеяния и поглощения света в атмосфере. 30. Явление погоды, ухудшающие видимость Туманы – скопление вблизи з.п. взвешенных в воздухе капель воды и кристаллов льда, ухудшающих горизонтальную видимость ло значения менее 1 км. Аналогичное явление при видимости 1..10 км называется дымкой. По интенсивности туманы подразделяются на очень сильные (видимость менее 50 м), сильные (50…200м), умеренные (200..500м) и слабые (500…1000м). Все многообразие туманов можно классифицировать по синоптическим и физическим условиях их образования или в зависимости от местных особенностей формирования: радиационные (31%) – возникают в ясные тихие ночи, когда излучение и охлаждение почвы и прилегающих к ней слоев воздуха особенно сильные; адвективные (28%) – образуются в относительно теплом и влажном воздухе, перемещаются над холодной поверхностью; адвективно-радиационные (16%) – образуются при совместном действии адвекции (теплый воздух перемещается на холодную подстилающую поверхность) и радиационного охлаждения; фронтальные(4%) – возникают перед атмосферным фронтом, при прохождение его или за фронтом. Часто бывают в теплых фронтах . Туманы, образовавшиеся в результате опускания низких слоистых облаков(8%), образовавшиеся в результате сгорания топлива (4%), туманы испарения (3%) – образуются в результате притока водяного пара за счет испарения в более холодный воздух. Физические характеристики туманов: агрегатное состояние частичек, их размер, число в единице объема, распределение температуры в тумане, водность. Прогнозирование туманов основывается на зависимости образования туманов от синоптических условий, степени понижения температуры и увеличения влажности воздуха, скорости ветра т степени покрытия неба облаками разных ярусов. Осадками называется вода в твердом или жидком состоянии, выпадающая из облаков или оседающая из воздуха на поверхность земли. Форма осадков – внешний вид кристаллов льда или капель воды, выпадающих из облаков. Снег – твердые осадки в виде снежинок (кристаллов) разных размеров. Снежная крупа – довольно мягкие, матово-белые непрозрачны крупинки округлой формы диаметром 2…5 мм. Ледяная крупа – прозрачные крупинки с плотным белым ядром в центре, диаметром 2…5 мм. Образуются, когда капли дождя или частично растаявшие снежинки замерзают при падение. Град – осадки в виде кусочков льда разного размера, их диаметр 150 мм. Ледяной дождь – мелкие прозрачные сферические частицы диаметром 1…3 мм. Они образуются при замерзание капель дождя, падающих сквозь нижний слой воздуха с отрицательной температурой. Ледяные иглы – это мельчайшие ледяные кристаллы. Дождь – жидкие осадки из облаков в виде капель диаметром 0,5 мм и более. Морось – осадки в виде капель диаметром не более 0.5 мм. Мокрый снег – осадки, состоящие из тающего снега или смеси снега с дождем. В зависимости от вида осадки бывают: моросящие – представляют собой мелкие капли дождя или очень маленькие снежинки и снежные зерна. Выпадают из низких слоистых или слоисто-кучевых облаков. Интенсивность определяется по степени ухудшения горизонтальной дальности видимости. Облачные осадки – длительные осадки в виде капель дождя или снежинок. В зависимости от того, в какой части фронтальной облачной системы выпадают снежные осадки, они могут быть слабыми, умеренными и сильными. Ливневые осадки – осадки в виде крупных капель, крупных хлопьев, снега, иногда снежной круп ы или града. Они выпадают из кучево-дождевых облаков, начинаются обычно внезапно, длятся недолго, но в ряде случаев могут неоднократно возобновляться. Этот вид осадков типичен для воздушных масс, холодных фронтов и фронтов окклюзии по типу холодного фронта. Осадки могут сопровождаться грозами и шквалами. |