Veza

Opća cirkulacija atmosfere. Jet streams

Jedna od verzija avionske nesreće u Rostovu na Donu, koja se dogodila 19. marta, naziva se rijetkom vremenski fenomen mlazni protok vazduha. Šta je to i kako utiče na letove aviona pročitajte u odeljku „Pitanja i odgovori“.

Šta je mlazni tok?

Mlazni tok na velikim visinama je jak vjetar kao uska struja zraka u gornjoj troposferi ili donjoj stratosferi. Karakteriziraju ga velike brzine (obično više od 30 m/s na osi) i gradijenti od više od 5 m/s na 1 km visine i više od 10 m/s na 100 km horizontalno. Jednostavno rečeno, mlazni tok je prilično uzak, brz tok zraka koji izgleda kao mlaz (otuda i naziv mlaz). Dužina ovog mlaza može biti hiljade kilometara, širina - stotine kilometara, debljina - nekoliko kilometara. A unutar njega bjesni uragan sa brzinama vjetra od 100 do 900 kilometara na sat. Istovremeno, nema promjena u atmosferi oko ove “cijevi”.

Šta uzrokuje mlazni tok?

Prema naučnicima, to je zbog neravnomjernog zagrijavanja Zemlje tokom njene rotacije oko Sunca. Topli vjetrovi, koji duvaju sa ekvatora, susreću se sa hladnim vetrovima sa polova i dolazi do velike razlike u pritisku. Upravo u takvim područjima nastaju mlazne struje. Ove struje su linija razdvajanja između hladnih i toplih područja. I šta više razlike temperature, jači su ovi vjetrovi.

Zašto je mlazni tok opasan za avione?

Mlazni tokovi se obično javljaju visoko iznad tla - na nadmorskoj visini od 9.144 do 18.288 m, stoga nisu opasni na tlu. Ali piloti ih jako dobro poznaju. Početkom 20. veka piloti su izveštavali da su ponekad nailazili na neku vrstu vazdušnog zida u koji su se avioni zaleđivali kada su pokušavali da ulete u njega. Kasnije naučnici su dali Naziv za ovaj fenomen je „mlazni tok“.

Prema Wikipediji, mlazni tokovi na velikim visinama opasni su za avijaciju zbog velikih turbulencija.

Ove pojave su takođe opasne prilikom sletanja aviona. Zato što avionu zahvaćenom mlaznom strujom može doći do značajnog pogoršanja dinamičke kontrole.

Kako moderni piloti koriste mlazni tok?

Povezani mlazni zračni tokovi pomažu avionu da uštedi vrijeme putovanja i gorivo. Na primjer, piloti koriste sjevernoatlantski mlazni tok kada lete na relaciji New York-London. Na povratku moraju letjeti kroz Island i južni Grenland kako bi izbjegli nadolazeći mlaznjak. Približni proračuni: pri letenju brzinom od 600 km/h u mlaznoj struji koja prolazi, čija je brzina 360 km/h, prizemna brzina aviona se povećava na 960 km/h. U tom slučaju, avion će put od 600 km preći za 36 minuta umjesto za sat. Shodno tome, ušteda goriva će biti oko 50%

Zašto je mlazni mlaz iznad Rostova rijedak fenomen?

Šta znamo o plavoj atmosferi Zemlje? Hajde da se posvetimo kratko putovanje u njegove dubine.

Kada je u pitanju atmosfera u cjelini, ona je podijeljena na četiri velika područja, na četiri “kata”. Prvi je najniži dio atmosfere - troposfera. Gornja granica ovo područje u različitim mjestima drugačije. Na ekvatoru se proteže do visine od 15-18 km, a na polovima - samo do 7-9. Ovdje se nalazi četiri petine zračne mase i tu se formira vrijeme.

Drugi sprat atmosfere naziva se stratosfera. Zanimljivo je da ne leži odmah iza troposfere, već je od nje odvojen srednjim slojem zraka (debljine 1-3 km) - tropopauzom, ili supstratosferom. To je kao mali prijelaz između katova. Položaj ove tranzicije ne ostaje konstantan. Ili ide dole ili ide gore.

Posebni mlazni tokovi u atmosferi povezani su sa tropopauzom. Na ovaj misteriozni fenomen susreli smo se, na primjer, tokom američke intervencije u Koreji. Vojnici Narodne armije su sa zemlje posmatrali veoma čudnu sliku. Neki američki bombarderi lete dalje velika visina, iznenada se zaustavio u vazduhu, a ponekad i počeo polako da uzmiče! Uplašen neobična pojava, mislili su američki piloti Narodna armija Sjeverna Koreja koristi nešto novo protiv njih, tajno oružje. Ispostavilo se da su avioni padali u "rijeke zraka" - neobične zračne struje koje teku vrlo velikom brzinom.

Proučavanje ovih neobičnih tokova pokazalo je da nastaju, po pravilu, u tropopauzi. Vazdušne struje zaista liče na mnogo načina velike rijeke. Njihova širina je 100 kilometara ili više, a dubina nekoliko kilometara. Brzina protoka "rijeka zraka" je neobično velika. Ponekad doseže -350-400 km na sat. Da biste zamislili ovu brzinu, dovoljno je zapamtiti to na najjače tropski uragani brzina vjetra rijetko prelazi 200-250 km na sat. Takav vjetar čupa moćna stabla, uništava vrlo jake građevine i vraća riječnu vodu. A tok "vazdušnih rijeka" je još brži!

Nije iznenađujuće da avioni koji padaju u ovu "rijeku" ne mogu letjeti protiv struje. Strašna snaga vjetar priguši skoro svu njihovu brzinu. “Vazdušne rijeke” nastaju u različitim područjima i brzo se miješaju. Prilično su krivudavi i protežu se stotinama i hiljadama kilometara. Poznate su i stratosferske mlazne struje koje se javljaju na nadmorskoj visini od 25-30 km.

Primijećeno je da kod nas umjerenim geografskim širinama Ima znatno više "rijeka zraka" nego iznad tropskih krajeva i na polovima. Kada avion leti duž toka takve "vazdušne rijeke", on naglo povećava svoju brzinu. Poznat je slučaj kada je planirani avion koji je letio iz SAD-a za Englesku neočekivano stigao na odredište 3 sata prije roka. Ispostavilo se da se našao u "vazdušnoj reci" i njeni brzi "talasi" dodali su mu nekoliko stotina kilometara dodatne brzine.

Stratosferski nivo se penje na 80-90 km iznad zemljine površine. Ovdje je stalno vedro vrijeme, ali često duvaju jaki vjetrovi. Istraživanja posljednjih godina pokazao da stratosfera ima svoju zimu i svoje visinsko ljeto. Ovdje se nalaze polarne regije, umjerene geografske širine i ekvatorska zona.

Kad čujem "horor priče". globalno zagrijavanje, podsjećam sljedećeg proroka na neminovno uništenje čovječanstva da se tokom samo jedne ljetne grmljavine energija oslobađa 13 atomske bombe poput one koja je pala na Hirošimu. A o energiji uraganskih vjetrova da i ne govorimo. Dakle, jadni napori civilizacije su neuporedivi sa moćnim silama prirode. O, s pravom je rekao jedan od junaka besmrtnog romana J. Haseka: „Šta je kapetan Wenzel u poređenju sa sjajem prirode?“ Čovječanstvo je još uvijek daleko od toga da zagadi svoju planetu do te mjere da onemogući život na njoj!

Izvor energije za grandiozne procese koji se dešavaju u atmosferi je, naravno, Sunce. A razlog za nastanak ovih procesa je taj solarna energija pada na površinu Zemlje neravnomjerno. Bliže ekvatoru, površina kopna i oceana zagrijavaju se mnogo više nego na polovima. Kao rezultat ove neravnomjernosti, u atmosferi nastaju zračne struje koje prenose toplinu iz toplijih u hladnije dijelove Zemlje. Ovo je posljedica fundamentalnog zakona koji se zove drugi zakon termodinamike.

Vazduh se na toplijim mestima zagreva, postaje lakši i podiže se na visinu od 9-12 kilometara. Topli vazduh se ne može podići više zbog protivdejstva gravitacije. Ali ni on ne može brzo da se ohladi - rezerva toplote je prevelika. Zbog toga se vazdušne struje preusmjeravaju na polove, gdje je hladnije.

Međutim, nemaju vremena da stignu do polova negdje u području od 30 stepeni sjeverne ili južne geografske širine, zrak se konačno hladi, spušta se na površinu Zemlje i sada slijedi više; toplim područjima, odnosno ponovo na ekvator. Ovako se formiraju stalni vjetrovi, pasati. Duše u jugozapadnom smjeru na sjevernoj hemisferi i u smjeru sjeverozapada na južnoj hemisferi. Pomeranje vetrova na zapad posledica je rotacije Zemlje.

Od polova se hladni zrak kreće duž površine zemlje tamo gdje je toplije, odnosno na južne geografske širine. Istovremeno se postepeno zagrijava i negdje u području od 60 geografske širine počinje da se diže prema gore, do granice troposfere, do visine od oko 9 kilometara. Na ovoj visini topli vazduh se vraća u polarne regije, postepeno odustajući od svoje topline. U blizini pola, ona se, ohlađena, spušta na površinu zemlje da bi se ponovo preselila u toplije krajeve.

Između ova dva kružna strujanja vazduha nastaje još jedan, srednji. U njemu se hladni zrak, koji se nije uspio zagrijati u području od 30 stepeni geografske širine, kreće, postepeno zagrijavajući, duž površine Zemlje i, nakon što se dovoljno zagrije, uzdiže se. Duž granice troposfere vraća se na jug, gdje se, nakon hlađenja, ponovo spušta na površinu zemlje.

Na mjestima gdje se ova kružna strujanja zraka dodiruju, frontovi hladnog i toplog zraka međusobno djeluju. Kao rezultat ove interakcije, kiša pada na površinu Zemlje, pojavljuju se grmljavine, kao i uragani, oluje i tornada.

Šta se dešava velike visine, gdje se također sudaraju frontovi hladnog i toplog zraka? Ovdje je vlaga veoma niska, tako da ovdje neće padati ni kiša, ni snijeg, ni grad. Ali grandiozni uraganski „krateri“ nastaju ovdje s lakoćom. Ali oni nisu usmjereni okomito, kao na površini Zemlje, već horizontalno. Tako se ponašaju kao džinovski ventilatori, stvarajući tanke trake uskovitlanog zraka koje se nazivaju mlazne struje.

Mlazni tokovi su uska područja visine oko 2 kilometra. Njihova širina se kreće od 40 do 160 kilometara. To su svojevrsne zračne "cijevi" kroz koje zrak juri brzinom od 400 - 500 kilometara na sat. Dužina mlazne struje može značajno varirati u zavisnosti od brzine vazduha. Dešava se da jedan mlazni tok zaokruži zemlja u regionu 30-ih i 60-ih geografskih širina. Dešava se da se jedna duga mlazna struja razbije na nekoliko kraćih mlaznih struja.

Mlaz ulazi zemljina atmosfera meteorolozi su ga prvi put zabilježili 1883. Ove godine došlo je do katastrofalne erupcije vulkana Krakatoa u Indoneziji. Oblaci dima i vulkanskog pepela podigli su se do stratosferskih visina - više od 12 kilometara. Deo pepela i prašine zarobljeni su mlaznim strujama, čineći ove tokove jasno vidljivim sa površine Zemlje.

Godine 1920. japanski meteorolog Wasaburo Oishi pokrenuo je meteorologiju Baloni sa vrha planine Fudži i otkrili da su po dostizanju visine od oko 9 - 10 kilometara naglo odneti u istočnom pravcu. Oishi ima sreće jer jedan od mlaznih tokova prolazi neposredno iznad Japana. Ali njegov rad je bio gotovo nepoznat u drugim zemljama. Stoga su mlazne struje ponovo otkrili američki piloti 1945. godine. „Leteće tvrđave“ B-17 i B-29 letele su na visinama preko 10 kilometara brzinom od oko 500 kilometara na sat. Na takvim visinama bili su nedostupni tadašnjim lovcima, a Amerikanci su koristili ove avione za bombardovanje ciljeva na japanskim ostrvima. Ispostavilo se da je let do mjesta bombardovanja trajao mnogo duže od povratnog leta. Štaviše, neki bombarderi, padajući u mlazni tok u kojem su brzine vjetra dostizale 400 - 500 kilometara na sat, jednostavno su "visjeli", nesposobni da se kreću naprijed!

Moderna putnički avion lete na visinama iznad 10 kilometara. Ponekad koriste mlazne tokove da ubrzaju svoj let sa zapada na istok. Međutim, avioni lete u blizini, trudeći se da ih ne uhvati sama struja. Na kraju krajeva, ovdje se tok vrti, zbog čega avion počinje puno "čavrljati".

Jet streams je snažno strujanje zraka s horizontalnom osom u gornjoj troposferi ili donjoj stratosferi, koju karakteriziraju veliki vertikalni i bočni smicanje vjetra. Mlazni tok se obično proteže hiljadama kilometara dug, stotine širok i nekoliko kilometara debeo. Vertikalni pomak je reda veličine 5-10 m/s na 1 km, bočni - reda 5-10 m/s na 100 km. Donja granica brzine duž ose mlaznog toka bira se proizvoljno i iznosi 30 m/s. Jezgro mlaznog toka, gdje se brzina vjetra malo razlikuje od brzine na osi, široka je samo 50-100 km i debela 1-2 km.

U radovima mnogih naučnika zaključci o karakteristikama distribucije mlaznog toka donose se na osnovu analize mapa učestalosti jakih vjetrovi(100 km/h) na izobaričnoj površini od 300 mb (9-10 km). Prema tim istraživačima, takve karte ne odražavaju samo ponovljivost jaki vjetrovi na površini 300 mb (na nadmorskoj visini od 9-10 km), ali u većoj mjeri ponovljivost mlaznog toka, jer su brzine vjetra od 100 km/h po pravilu karakteristične samo za mlaznu struju. Istovremeno, zaboravljeno je da je glavna karakteristika mlaznog toka specifična priroda polja vjetra, određena prisustvom na određenoj visini maksimalne brzine vjetra, u svim smjerovima od kojih se u ravnini vertikale dio brzina vjetra opada. S tim u vezi, u vertikalnom presjeku, mlazni tok je predstavljen u obliku zatvorenih koncentričnih izotopa ().

Očigledno, sama fizička priroda fenomena eliminira potrebu za uvođenjem ograničenja na vrijednost maksimalne brzine vjetra na osi mlaznog toka, kao što bi bilo fizički neopravdano, na primjer, koristiti bilo koji kriterij za vrijednosti u centrima ciklona ili anticiklona.

Najjednostavnija slika distribucije mlaznih strujanja u troposferi prikazana je u. IN tropske geografske širine do nadmorske visine od približno 18 km, primjećuju se slabi i neujednačeni istočni pasati.

Između pojasa niskih i visokih geografskih širina istočni vjetrovi Postoji sistem upornih zapadnih vjetrova koji se naziva zapadni transport. Zapadni vjetrovi udar u sloj od površine zemlje do nivoa od 20 km. U nekim područjima brzina ovih vjetrova naglo raste, a zatim se unutar vjetrosistema formiraju dva ili tri brza toka. Ovi tokovi su mlazni tokovi. Avioni koji lete sa zapada na istok imaju prednost u odnosu na one koji lete sa istoka na zapad jer mogu iskoristiti prednosti ovih mlaznih tokova.

Mlazni tokovi su povezani sa visinske frontalne zone(WFZ). Što je veći temperaturni gradijent u slobodnoj atmosferi, veća je i brzina strujanja vazduha na osi mlaza. U troposferi su mlazne struje posebno česte u suptropske geografske širine, čija se osovina ljeti nalazi u geografska zona 35-45°, zimi u geografskoj zoni 25-35°. To su najstabilnije i najintenzivnije mlazne struje, koje se najčešće posmatraju preko zapadni dio Atlantik, područja Crvenog mora i Indije, preko Tihog okeana jugoistočno od Japana.

Osim toga, pravi se razlika između arktičkih i polarnih frontalnih mlaznih struja, uočenih u srednjim i visokim geografskim širinama, ekvatorijalnim i stratosferskim. Arktičke i polarno-frontalne mlazne struje (na visinama od 6-8 km) povezane su sa glavnim atmosferski frontovi- polarni i arktički. Najveća učestalost i intenzitet ovih mlaznih strujanja uočena je na istočnim obalama Azije i Sjeverne Amerike. Preko teritorije Rusije najčešće se posmatraju Daleki istok, jug Zapadni Sibir, Ural, a zimi - preko Centralne Azije.

U blizini ose mlaznog toka primećuju se veliki vertikalni gradijenti brzine vetra, koji dostižu 20-25 m/s na 1 km nadmorske visine i 16 m/s na 100 km horizontalno. U tom pogledu, jaka turbulencija, koji se uočava u gornjoj troposferi pod vedrim nebom, u većini slučajeva je povezan sa mlaznim strujama. Formiranje oblaka je povezano sa mlaznim strujama.

Statistike zasnovane na izvještajima posade aviona ukazuju da je turbulencija u mlazne struje, koji uzrokuje ljuljanje aviona, najčešće se nalazi na hladnoj (ciklonalnoj) strani mlaza, a nešto rjeđe na toploj (anticiklonskoj) strani. Ovo se objašnjava činjenicom da su na ciklonalnoj strani mlaza vertikalni i horizontalni gradijenti brzine vjetra otprilike 1,5 puta veći nego na anticiklonskoj strani.

Mlazni tok u atmosferi

(ST) - snažan, uski tok sa skoro horizontalnom osom u gornjoj troposferi ili stratosferi, karakteriziran velikim vertikalnim i horizontalnim smicanjem vjetra i jednim ili više maksimuma brzine. Tipično, dužina ST je hiljade km, širina stotine km, a debljina nekoliko km. Vertikalna je oko 5-10 m/s na 1 km, a horizontalna u atmosferi je 5 m/s na 100 km. Donja granica brzine u ST konvencionalno se smatra jednakom 100 km/h i odabrana je uzimajući u obzir činjenicu da, brzina koja prelazi 100 km/h, ima primjetan utjecaj na brzinu tla aviona, nastupa u ST zoni. Centralni dio ST, gdje su brzine vjetra najveće, naziva se jezgro, a linija maksimalnog vjetra unutar jezgra je ST osa. Lijevo od ose, gledano duž toka, nalazi se ciklonska strana ST, a desno anticiklonska strana. Horizontalni smicanje na ciklonalnoj strani ST je mnogo veće nego na anticiklonskoj strani, a vertikalni smicanje vjetra je obično veće iznad ST ose nego ispod nje. Što je CT jači, veći je vertikalni smicanje vjetra u njemu. Postoje troposferski i stratosferski ST.
Tropospheric S. t. formiraju se u prelaznoj zoni između visokih hladnih ciklona i visokih toplih anticiklona u gornjoj troposferi, formirajući frontalne zone velikih visina. Frontalne zone velike nadmorske visine (HFZ) mogu se kombinovati i formirati planetarnu zonu (uporedivu po veličini sa veličinom Zemlje) frontalna zona. Troposferske solarne ose nalaze se u blizini tropopauze i na sjevernoj hemisferi su na nadmorskoj visini od 6-8 km iznad Arktika, 8-12 km u umjerenim geografskim širinama i 12-16 km u suptropskim područjima. S. t visoke i srednje geografske širine su povezane sa WFZ i atmosferskim frontovima; oni menjaju svoj položaj zajedno sa njima. Suptropska zapadna klima je relativno stabilna i jaka. Najsnažnije suptropsko sunčevo zračenje na Zemlji uočava se zimi nad zapadnim dijelom pacifik , gdje se stvaraju veliki temperaturni kontrasti u troposferi između topli vazduh
iznad površine okeana i hladnog vazduha iznad istočne Azije. Mape pokazuju prosječne brzine vjetra na izobaričnoj površini od 300 hPa (što odgovara visini od oko 9 km) na sjevernoj hemisferi zimi i ljeti. Vidi se da se zimi, u vantropskim geografskim širinama, solarni talasi formiraju nad severom Atlantskog okeana i Evrope. Subtropski sjeverni regioni gotovo okružuju globus na geografskoj širini 25-30°. Oni su snažniji od ekstratropskog S. t. Prosječna brzina u središtu S. t prelazi 150 km/h, a preko japanskih ostrva - 200 km/h. Ljeti, zbog zagrijavanja zraka u vantropskim geografskim širinama i smanjenja horizontalnog temperaturnog gradijenta između niskih i visokih geografskih širina, temperatura slabi. Često se formiraju u sjevernoj Evropi. U skladu sa sezonskim radijacijskim uslovima, suptropsko sunčevo zračenje, slabeći, kreće se na sjever. Preko Azije i sjeverna amerika
nalaze se ljeti na geografskoj širini od 40-45 (°). Atmosfera je također prikazana pomoću vertikalnih presjeka atmosfere. nalazi se iznad tropopauze. Zimski zapadni cikloni nastaju u zoni velikih meridijanskih gradijenta temperature i pritiska zimskog stratosferskog ciklona, koji se nalazi između polarnog područja i više. niske geografske širine. Osa ovog sjevernog t nalazi se na nadmorskoj visini od 50-60 km na geografskoj širini od oko 50 (°), brzina vjetra varira od 180 do 360 km/h. Položaj i visina zapadne stratosferske temperature mogu se mijenjati tokom zimskog stratosferskog zagrijavanja, tokom kojeg hladna temperatura mijenja svoju lokaciju i intenzitet i zamjenjuje je toplim anticiklonom. U skladu sa uslovima zračenja, letnji stratosferski S. t istočni pravac javlja se na periferiji ljetne stratosferske tople anticiklone okrenute prema ekvatoru. Sjeverna osa se nalazi na nadmorskoj visini od 50-60 km, na geografskoj širini od oko 45 (°); prosječna brzina vjetra na osi je do 180 km/h. Ekvatorijalni sjeveroistočni smjer nalazi se ljeti u blizini ekvatora (od 0 do 15-20 (°) geografske širine) sa osom na nadmorskoj visini od 20-30 km i maksimalne brzine vjetrovi do 180 km/h.
Prilikom pružanja meteorološke podrške za letove aviona, predviđa se položaj ose troposfere, visina ose ose i vjetar. Ovi podaci su uključeni u avio-prognostičke karte topografije pritiska, koje se izdaju posadama aviona.

Vazduhoplovstvo: Enciklopedija. - M.: Velika ruska enciklopedija. Glavni urednik G.P. Svishchev. 1994 .

Pogledajte šta je "Jet stream u atmosferi" u drugim rječnicima:

U atmosferi postoji uska struja vazduha u gornjoj troposferi i donjoj stratosferi sa brzinama do 50-100 m/s. Dužina mlaznog toka je oko hiljadu km, širina stotinak kilometara, debljina nekoliko kilometara... Veliki enciklopedijski rječnik

mlazni tok Enciklopedija "Vazduhoplovstvo"

mlazni tok- na sjevernoj hemisferi. Januar. mlazni tok (ST) u atmosferi snažan uski tok sa gotovo horizontalnom osom u gornjoj troposferi ili stratosferi, karakteriziran velikim vertikalnim i horizontalnim smicanjem vjetra i jednim ili ... Enciklopedija "Vazduhoplovstvo"

U atmosferi, uska struja vazduha u gornjoj troposferi i donjoj stratosferi sa brzinama do 50-100 m/s. Dužina mlaznog toka je oko hiljada kilometara, širina stotine kilometara, a debljina nekoliko kilometara. * * * JET CURRENT JET ... ... enciklopedijski rječnik

Zračna struja u gornjoj troposferi (Vidi Troposfera) iu donjoj stratosferi (Vidi Stratosfera) sa skoro horizontalnom osom, koju karakteriše velike brzine, relativno malih poprečnih dimenzija i velikih vertikalnih i ... ...

U atmosferi, uzak vazduh. teče do vrha. troposfere i ispod stratosfere sa brzinama do 50-100 m/s. Dužina S. t je oko hiljada km, širina stotinak kilometara, a debljina nekoliko. km... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Oblik toka tekućine u kojem tekućina (gas) teče u mediju (gas, tekućina, plazma) s parametrima koji se razlikuju od onih u fluidu (brzina, temperatura, gustina, itd.). Mlazni tokovi su izuzetno česti i raznoliki (sa sjevera, koji potiču iz ... ... Fizička enciklopedija

Letenje na letjelima lakšim od zraka (za razliku od avijacije (vidi Avijacija)). Sve do početka 20-ih godina. 20ti vijek izraz "V." označava kretanje kroz vazduh uopšte. Pojava naučnih osnova V. i prvi pokušaji da se uzdignu u zrak koristeći zakone ... ... Velika sovjetska enciklopedija