Текст
THROUGH
THE OVERCAST
THE ART OF INSTRUMENT FLYING
BY
ASSEN JORDANOFF
ПОЛЕТЫ
ОБЛАКАХ
АССЕН ДЖОРДАНОВ
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАРКОМАТА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР
МОСКВА
1940
Асеев Джорданов, „ПОЛЕТЫ В ОБЛАКАХ”.
Перевод с английского
Книга посвящена вопросам, связанным с полетами по
приборам в условиях отсутствия зрительной ориентировки.
В книге довольно подробно изложены основы метеорологии
и синоптики, описаны приборы, необходимые для слепого
полета, приведены некоторые сведения о работе винто-мо-
торной группы и изложены методы и техника аэронавига-
ции, включая радионавигацию и астрономическую навига-
цию.
Как и в первой книге того же автора „Ваши крылья”,
в книге приведено большое количество хорошо выполнен-
ных рисунков, наглядно и убедительно иллюстрирующих
текст.
Книга предназначена для летного состава ВВС Красной
Армии, однако простота и наглядность изложения делают
ее доступной и для всех лиц, интересующихся авиацией
вообще и проблемой слепого полета в частности.
Редакторы: майор Захаров М. В., майор Кудрявцев Н. Ф., инженер Латынин Е. В,
Технический редактор Никитин Г. Н. Обложка худ. Шмелева Н. В. Корректор Коган С. С.
Сдано в производство 28.11.39. Подписано к печати 8.6.40. Формат бумаги 72XH01/ie-
Объем 213/4 печ. л., 23,8 уч.-авт. л. Уполн. Главлита № Г-13531. Издат. № 717.
Заказ № 4954.
Цена книги 5 р. 50 к., переплета №7 — 2 р. 50 к.
Отпечатано в 1-й Образцовой типографии Огиза РСФСР треста «Полиграфкнига»,
Москва, Балован, 28.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От издательства..................................................... 6
Введение............................................................. 7
Глава I. Простота современного самолета................... 11
« II. Как стать разведчиком погоды..................... 14
« III. Устойчивость и неустойчивость.................... 23
« IV. История жизни воздушных масс и их распознавание ... 44
« V. Карты погоды и условные знаки для передачи по «теле-
тайпу» 73
- « VI. Атмосферные фронты и циклоны ......................... 82
« VII. Опасные метеорологические явления..................... 98
« VIII. Составление карты погоды..............................112
« IX. Практическое предсказание погоды для летчиков.........116
<< X. Погода и полеты по воздушным линиям...................127
« XI. Средние погоды........................................132
« XII. Метеорологические и аэрологические приборы . • . . . . 139
- « XIII. Навигационные приборы.................................145
« XIV. Гироскопические приборы Сперри........................181
« XV. Беседа об авиационном двигателе.......................197
« XVI. Горючее и смазочное...................................218
« XVII. Указатель состава смеси............................. 223
• « XVIII. Свечи.................................................229
« XIX. Воздушные винты .................................... 234
« XX. Поведение самолета....................................241
« XXI. Счисление пути...................................... 244
« XXII. Мощность в борьбе с временем и пространством .........250
« XXIII. О радио...............................................253
« XXIV. Полеты и ориентировка по радиостанциям воздушных линий
США...................................................279
« ' XXV. Техника полета по приборам.............................303
« XXVI. Астрономическая навигация.............................325
« XXVII. Некоторые мысли об авиации............................338
— 5 —
ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА
Ассен Джорданов известен у нас по его первой книге «Ваши крылья»/
знакомящей читателя с основами летного дела. Книга «Полеты в облаках»
посвящена вопросам «слепого полета» и знакомит читателя с основами ме-
теорологии и синоптики, аппаратурой, методикой и техникой полетов
по приборам.
Уменье летать в любую погоду — в условиях сплошной облачности
и неблагоприятной метеорологической обстановки — является обязатель-
ным для летчиков воздушных линий и военных летчиков. Книга Джор-
данова, освещающая широкий круг вопросов, связанных с полетом по
приборам, несомненно, с интересом и пользой будет прочитана работни-
ками нашей славной авиации, особенно теми, кто только еще овладевает
трудным искусством «слепого полета».
Специфически «американское» содержание некоторых глав книги, пред-
назначавшейся автором для работников авиации США, не умаляет их цен-
ности для советского читателя, так как изложенные в этих главах прин-
ципы применимы для любых географических условий.
Перевод книги дается почти полностью; опущены лишь некоторые
незначительные места, не представляющие интереса для нашего читателя.
Английские меры всюду пересчитаны на метрические, а на диаграммах
разметка осей и кривых дана в английских и метрических мерах парал-
лельно.
1 Ассен Джорданов «Ваши крылья», перевод с английского, Воениздат, Москва,
1937 г,; 2-е издание — 1939 г.
-6 —
ВВЕДЕНИЕ
Воздушный океан был завоеван полностью и навеки людьми того же
типа, как и те отважные мореплаватели, которые исследовали и, наконец,
завоевали моря и океаны. В настоящее время, когда воздушные сообщения
становятся все более и более обыденным делом, мы не должны забывать,
что это стало возможнйм только благодаря многолетним упорным трудам
пионеров воздушного дела, которых многие квалифицировали лишь как
«искателей приключений».
В течение ряда лет казалось, что самолет имеет очень мало шансов
стать соперником более старых и завоевавших себе прочное положение
транспортных средств. Кое-кто считает, что воздушный транспорт разви-
вается медленно, но стоит вам только сравнить его развитие с темпами раз-
вития других областей техники, и вы увидите, какие быстрые успехи он
делает. Еще примерно десять лет тому назад даже убежденные оптимисты
думали, что практическое применение авиации в качестве средства пере-
движения является лишь отдаленной возможностью; теперь же воз-
душный транспорт стал признанным и неоспоримым фактом.
Этим быстрым развитием авиация обязана главным образом не какому-
нибудь изменению принципа летательных аппаратов, а просто лучшим
техническим методам. Общие аэродинамические свойства самолета основа-
ны на тех же принципах, которые существовали с самого начала авиации;
но усовершенствование конструкций, применение лучших материалов и
широкая исследовательская работа во всех отраслях, прямо или косвенно
связанных с авиационной наукой, довели «воздушный экипаж», о котором
мечтали наши предки, до его современной стадии совершенства.
Современная летная техника — сравнительно новое явление, особенно
в отношении полетов при неблагоприятных атмосферных условиях. Такие
полеты, немыслимые еще несколько лет тому назад, сейчас возможны,
так как мы располагаем необходимыми для этого средствами: усовершен-
— 7 —
ствованными самолетами, мощными моторами и точными приборами для
управления ими. Эти приборы основаны на общеизвестных физических
законах, хотя для непосвященных их работа порой представляется чуть
ли не волшебством.
Так как полеты при неблагоприятных атмосферных условиях возможны
только при помощи приборов и радио, каждый летчик, безусловно, должен
быть основательно знаком с этими средствами. Знанием мы побеждаем
страх; обладая знанием, мы можем более разумно подходить к решению
встающих перед нами задач полета. А пока мы не будем знать, как летать
при плохой видимости и через облака с той же точностью и безопасностью,
какая присуща полету с визуальной ориентировкой (т. е. с ориентировкой
по земным предметам), воздушные перевозки — военные, пассажирские
и транспортные — никогда не станут вполне надежными.
Научиться управлять самолетом — дело более или менее простое,
так как самолет, его оборудование и аэронавигационные приборы — все
создано рукой человека.
Но когда вы имеете дело с погодой, которая не создается человеком
и не им управляется, перед вами встает совершенно иная задача. Вы не
в состоянии преодолеть стихию или ослабить ее силу, но вы можете
изучить физические законы, управляющие ею.
Раз вы приобрели это знание, вам уже не придется пристально вгля-
дываться в небо и спрашивать себя, чем вызвано то или другое явление
или какое влияние оно будет иметь на ваш полет. Именно потому, что
погода и основательное понимание погоды имеют чрезвычайно важное
значение для ваших полетов, я и посвятил значительную часть моей книги
рассмотрению этих вопросов; при этом я старался объяснить, казалось бы,
неуловимые явления погоды наглядными рисунками.
Прежде чем перейти к самой книге, я должен познакомить вас с бестол-
ковым Джо, который фигурирует в ней с начала и до конца (так как я не
мог обойтись без него) и двойники которого имеются во всех областях чело-
веческой деятельности.
Его внешность отлично характеризует состояние его ума. Он — энту-
зиаст и жаждет знаний, но я боюсь, что он всегда будет только путаником.
Однако я благодарен ему за то, что он научил меня, как не надо
делать целого ряда вещей. Я помню, как я однажды, последовав era
примеру, вошел в штопор на высоте около 200 м и врезался носом прямо
в землю. Все разлетелось в куски не от скорости, с которой я уда-
рился о землю, а от внезапности, с которой я остановился. Я вылез из-под
того, что осталось от самолета, и когда я уходил от этих обломков, между
— 8 —
мною и бестолковым Джо не было никакой ощутительной разницы. На этот
раз, да и много раз после этого, боюсь, что нас можно было принять за
близнецов.
При составлении настоящего труда я пользовался помощью целого
ряда специалистов, содействие которых позволило мне придать книге
«Полеты в облаках» тот вид, в каком она появляется в свет. Надеюсь, что
своим трудом я буду содействовать дальнейшему повышению безопасности
полетов.
Бестолковый Джо знакомится
со всей компанией
Глава I
ПРОСТОТА СОВРЕМЕННОГО САМОЛЕТА
Бросив взгляд на кабину пилота, изображенную на рисунке, вы, вероят-
но, подумаете, что это очень сложная штука. Но, когда вы поймете, как
пользоваться приборами, вы увидите, что фактически это совершенно про-
сто. Все кажется сложным, пока вы не понимаете, в чем дело. Для новичка
пишущая машина представляется непонятной путаницей рычагов, а опыт-
ный переписчик отстукивает на ней письма с большой скоростью, потому
что знает свою машину так хорошо, что ему не приходится о ней думать.
«Но, скажете вы, на рисунке показано сто три разных прибора, значит
это должно быть сложным делом». А посмотрите на скрипку! Она проста
на первый взгляд. Но я бьюсь об заклад, что научиться работать в кабине
управления самолета покажется вам гораздо проще, чем стать виртуозом
скрипичной игры. Не число отдельных частей делает предмет сложным
или простым, а трудность или легкость, с которой можно научиться управ-
лять им.
Вот перечень приборов, ручек и кнопок, показанных на рисунке. Скоро
вы настолько освоитесь со всеми ими, что сможете называть их по именам:
1. Включение надписи: «Застегните
привязные ремни».
2. Включение антиобледенителя кар-
бюратора левого мотора.
3. Включение антиобледенителя кар-
бюратора правого мотора.
4. Переключатель волн дневной и ноч-
ной частот.
5. Вспомогательный радиоприемник.
6. Ручка настройки вспомогательного
радиоприемника.
7. Выключатель накала радиопере-
датчика.
8. Переключатель чувствительности и
регулятора громкости.
9. Сигнальная лампочка об уходе
с установленной частоты передат-
чика.
10. Переключатель приема радиостан-
ций аэропортов и радиомаяков.
11. Выключатель радиоприемника.
12. Лампочка освещения доски электро-
приборов.
13 и 14. Выключатели посадочных
огней.
15. Реостат освещения компаса и гиро-
полукомпаса.
16. Реостат освещения приборной доски.
17. Регулятор громкости приемника
радиостанций воздушных линий.
18. Выключатель электроприборов.
19. Освещение шкалы вспомогательного
радиоприемника.
20. Рубильник включения стартера.
21. Выключатель питания вспомога-
тельного радиоприемника.
— 11 —
22. Вольтметр и амперметр.
23. Зажигалка.
24. Выключатель пускового магнето.
25. Переключатель стартера.
26. Выключатель бортовых ламп ка-
бины.
27. Выключатель плафона кабины.
28. Выключатель обогревателя трубки
Пито.
29. Выключатель сигнального огня.
30. Выключатель навигационных огней.
31. Выключатель аргоновых ламп.
32. Выключатель освещения приборов.
33. Выключатель освещения доски
электроприборов.
34. Выключатель освещения компаса и
гирополукомпаса.
35. Выключатель освещения приборов.
36. Выключатель зажигания.
37. Ручка настройки приемника радио-
маяков.
38. Рукоятка для открывания левого
стекла.
39. Часы.
40. Кнопка управления курсовым авто-
матом автопилота.
41. Магнитный компас.
42. Авиагоризонт автопилота Сперри.
43. Ящик для запасных электроламп.
44. Кнопка управления горизонталь-
ностью полета (автопилота).
45. Указатель состава смеси.
46. Рукоятка для открывания правого
стекла.
47. Манометры для бензина.
48. Часы.
49. Гирополукомпас автопилотаСперри.
50. Арретир авиагоризонта автопилота.
51. Вакуумметр автопилота Сперри.
52. Кнопка управления поперечным
креном (автопилота).
53. Кнопка управления продольным
креном (автопилота).
54. Вариометр.
55. Авиагоризонт.
56. Манометры для масла.
57. Манометр и термометр для масла.
58. Указатель температуры в карбю-
раторе.
59. Шприц для заливки мотора.
60. Коробка соединений для указателя
состава смеси.
61. Чувствительный высотомер (отно-
сительно аэродрома).
62. Указатель поворота и скольжения.
63. Арретир курсового гироскопа авто-
пилота.
64. Управление шагом пропеллера.
65. Манометр давления во всасываю-
щем трубопроводе.
66. Дроссельные рукоятки.
67. Указатель воздушной скорости.
68. Бензиномер.
69. Регулятор тока указателя состава
смеси.
70. Указатель воздушной скорости.
71. Тахометры.
72. Указатель положения закрылков.
73. Кнопка регулятора скорости откло-
нения руля направления (к авто-
пилоту).
74. Кнопка регулятора скорости откло-
нения элеронов (к автопилоту).
75. Манометр давления во всасываю-
щем трубопроводе.
76. Синхронизатор числа оборотов мо-
торов.
77. Аргоновая лампа.
78. Кнопка регулятора скорости откло-
нения руля высоты (к автопилоту).
79. Управление триммером руля на-
правления.
80. Селекторный кран-переключатель
манометра давления во всасываю-
щих трубопроводах.
81. Фиксатор шага винта.
82. Чувствительный высотомер (отно-
сительно уровня моря).
83. Кран-переключатель бензиновых
баков.
84. Указатель триммера руля высоты.
85. Управление подогревом карбюра-
тора.
86. Термометр наружного воздуха.
87. Регулятор громкости приема вспо-
могательного радиоприемника.
88. Переключатель чувствительности
вспомогательного радиоприемника.
89. Выключатель сервомеханизмов
автопилота.
90. Стопор колесных тормозов (на
стоянке).
91. Регулятор громкости приема
радиомаяков.
92. Кран-переключатель подачи горю-
чего.
93. Аргоновая лампа.
94. Управление вентиляцией.
— 12 —
95. Кран-переключатель указателя по-
ворота и скольжения.
96. Переключатель бензиномера.
97. Управление триммером элеронов.
98. Кра н вакуум помпы.
99. Указатели температуры головок
цилиндров.
100. Сигнал стюардессы.
101. Предупреждающие сигнальные
огни.
102. Выключатель сигнала стюардессы.
103. Кран-переключатель бензиновой
помпы.
Отныне качество летчика будет измеряться не старой меркой «мужества»,
а новой меркой «знания» — знания самого самолета, среды, в которой он
движется, и всего, имеющего отношение к авиации, как то: аэронавигации,
радиотехники, аэродинамики и т. д. И если эти знания желательны для
полетов в мирное время, то во время войны они явятся решающим фактором.
Я сказал, что, кроме знания самого самолета, вы должны знать среду,
в которой он движется, т. е. воздух. Я не могу не настаивать на том, что
изменения погоды, циркуляция воздуха и все явления, вызываемые не-
равномерным распределением солнечной теплоты, имеют величайшее зна-
чение для полетов. Вот почему я уделяю так много места погоде и ее влия-
нию на полеты.
Прежде чем итти дальше, я напомню вам нечто, вам уже известное.
В каждой области человеческой деятельности существует несколько типов
людей: человек, который знает, чего именно он не знает; человек, который
не знает, чего он не знает (бестолковый Джо); человек, который думает, что
он знает (брат бестолкового Джо) и, наконец, далеко не худший тип, чело-
век, который знает, сколько он знает. То, как мы думаем, и позволяет
отнести нас к той или иной категории. Когда дело доходит до полетов,
особенно сквозь облака, можно безопасно принадлежать только к одной
категории, а именно —к группе людей, которые знают, сколько именно
им следует знать.
Кратчайшим путем в современной летной практике не всегда является
прямая линия, так как вам часто приходится «облетать погоду». Летите
ли вы в хорошую или дурную погоду, перед вами встают многочисленные
задачи, например, как использовать ветер в верхних слоях или как проло-
жить путь по карте, чтобы избежать «болтанки», шквалов и сильных бурь.
В результате вам, может быть, придется много раз менять курс, прежде
чем вы долетите до места назначения, особенно если вы летите на дальнюю
дистанцию, а ожидавшаяся метеорологическая обстановка оказывается бо-
лее изменчивой, чем вы предполагали.
Поэтому позвольте мне познакомить вас с погодой.
Разница между судьей и погодой та,
что вторую вы иногда можете обойти.
Глава II.
КАК СТАТЬ РАЗВЕДЧИКОМ ПОГОДЫ
(Метеорология)
«Как погода?» — спросил бестолковый Джо, косясь на облака.
«Какая погода?» — ответил я. «О какой погоде вы спрашиваете: погоде
для фермера или для спорта на открытом воздухе?»
Понятия «хорошая» и «плохая» погода часто зависят от того, кто заин-
тересован в погоде. Хорошая погода для хлебов может быть плохой для
спорта; а то, что в настоящее время считается «летной» погодой, несколько
лет тому назад во многих случаях было бы невозможной погодой для лет-
чика.
В первые годы развития авиации «летная» погода означала: «безветрие,
ясно, неограниченная видимость». Впоследствии летную погоду можно
было описать примерно так: «облачно, проходящие дожди».
Но в настоящее время, когда вы отправляетесь в полет, вам нужно
знать о погоде гораздо больше, чем только то, что она «облачна, с проходя-
щими дождями». Вы должны знать, каковы потолки \ видимость, точкй
росы, образования облаков и т. д. И в настоящее время перед вашим выле-
том метеоролог, может сказать вам на основании данных, непрерывно
получаемых сетью метеорологических станций, какую именно погоду вы мо-
жете ожидать в течение всего полета.
1 Здесь и в дальнейшем тексте «потолок» означает высоту облаков над землей.— Ред.
— II —
Метеоролог говорит на своем собственном языке —языке, который
бестолковый Джо никогда не был в состоянии понять. Но если вы овла-
дели основными принципами анализа погоды, их приложением, а также
методами анализа, этот специальный язык не представит для вас затрудне-
ний. Имея полные метеорологические сведения, вы можете заранее соста-
вить план вашего полета, а во время полета сможете по общему виду об-
лачных образований и по характеру возвышенностей, над которыми вы
летите, определять наивыгоднейшее направление полета. Вооруженные
этим знанием, вы будете в состоянии также выбрать наилучшую высоту
полета, обеспечивающую наибольшую безопасность и удобство полета и
наилучшие условия для работы мотора, и найти наиболее благоприят-
ные для полета ветры в верхних слоях атмосферы.
ТЕПЛО ОТ СОЛНЦА, ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
И ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА
Все, что связано с погодой, имеет своим первоисточником солнце, так
как явления, которые мы называем погодой, вызываются нагреванием океа-
на, земли и воздуха солнечными лучами. Если бы интенсивность солнеч-
ного тепла была одинаковой на всей земле и во всей окружающей ее атмо-
сфере, «мы не имели бы метеорологических явлений, другими словами,
у нас не было бы «погоды», и жизнь на земле почти прекратилась бы.
К счастью, солнце нагревает землю и атмосферу неравномерно, вызывая
этим ветры, облака, бури, гром, дождь и снег, и, таким образом, поддержи-
вает на земле жизнь.
Другими словами, солнце является нашим постоянным слугой и стра-
жем, вызывая непрерывное перемещение воды из океана на сушу и с суши
в океан. Тепло солнца поднимает огромное количество воды с одной части
земли и распределяет ее посредством облаков по другим частям нашего
мира, нуждающимся в утолении своей жажды. Мы привыкли больше
всего восхвалять землю, но мы не должны забывать, что нашими
истинными спасителями являются облака, образующиеся под действием
солнца.
Вы знаете по собственному опыту, что облака часто представляют
опасность для летчика, особенно когда они уменьшают видимость вблизи
поверхности земли. Но не забывайте, что полное отсутствие облаков в на-
шей атмосфере означало бы также полное отсутствие летчиков, да и вообще
всякой жизни на земле. Неудивительно, что древние поклонялись созда-
телю облаков — солнцу!
— 15 —
Рис. 1. Тепло от солнца до-
ходит до нас в виде лучистой энер-
гии, проникающей через воздух.
Часть этого тепла поглощается воз-
духом, океаном, землей; остальное
отражается обратно в пространство.
F’’c- Теплота может передаваться воз-
духу посредством теплопроводности,
конвекции и поглощения (абсорб-
ции). Солнечное тепло, поступающее
непосредственно в атмосферу, пред-
ставляет меньшую долю всего атмос-
ферного тепла по сравнению с теп-
лом, отраженным от земли, хотя и
отраженное тепло обязано своим про-
исхождением также солнцу.
Воздух является очень плохим
проводником теплоты, так что теп-
р“с- лопроводность играет незначитель-
ную роль при передаче тепла в атмос-
феру. Главными же факторами пе-
редачи тепла являются поглощение
и конвекция (вертикальные потоки
воздуха). Постоянные газы атмосфе-
ры, как то: кислород, азот, аргон
и др., поглощают очень мало тепла.
Водяной пар, всегда имеющийся в
атмосфере благодаря непрерывному
испарению с поверхности воды и
суши, поглощает значительную часть
солнечного тепла либо непосред-
ственно, либо в виде тепла, отра-
Рие.
з- женного от земли.
Р и с. 2. Количество солнечного
лучеиспускания (радиации), фактически достигающее поверхности земли,
изменяется время от времени в широких пределах в зависимости от облач-
ности. Облака, которые представляют собой не водяной пар, а жидкие ча-
стицы воды, очень сильно отражают солнечные лучи. В облачный день (при
небе, совершенно покрытом облаками) до поверхности земли доходит при-
— 16 —
мерно только 20% от всего напра-
вленного на землю солнечного тепла,
а остальные 80% отражаются от
верхней поверхности облаков обрат-
но в пространство. Среднее годовое
распределение солнечного тепла при-
мерно показано на круглой диаграм-
ме. В дни несплошной облачности
количество солнечного тепла, полу-
чаемого землей, может достигать
приблизительно 40% всего направ-
ленного на землю солнечного тепла.
Рис. 3. Вследствие присутствия
в атмосфере частиц пыли значитель-
ное количество солнечного тепла
рассеивается и теряется в простран-
стве. Так как рассеивание проис-
ходит во все стороны, то к земле
направлено столько же рассеянной
радиации, сколько и в пространство.
Р и с. 4. Количество солнечного
тепла, поглощаемрго атмосферой,
колеблется над разл irinbupi .частям и
поверхности земноРонпара, кащнока-
зано на рисунке. В йкваториалби^х
поясе землей поглощается больше,
солнечного тепла, чем отрднфётся
обратно в п[)ОстрацстВй'.'1ой.-средних
широтах количеству теяПа, отражае-
мого в пространство, примерно рав-
1'ИС.
Летом
Зимой
Рис.
6.
Изотермы
(Линии.соединяющие места с одинаковой
температурой)
по количеству, поглощаемому землей. По мере приближения к полюсу
количество отражаемого тепла увеличивается по сравнению с поглощае-
мым. Отсюда вы легко поймете, что раз имеется неравномерное распре-
деление тепла, то атмосфера будет стремиться распределить это тепло рав-
номерно. В этом — секрет циркуляции воздуха.
Р и с. 5. Кривые одинаковых температур (изотермьт) летом изогнуты
по направлению к полюсу, а зимой — к экватору. Если бы вся поверх-
ность земли была одинакова, — всюду однородная суша или всюду во-
да, — изотермы были бы параллельны географическим параллелям и отме-
2 Полоты в uO.iyj»erX
—17 —
чаля непрерывное равномерное изменение температуры между эквато-
ром и полюсами. Однако на одной и той же широте наблюдаются разные
температуры, так как поверхность земли представляет собой то сушу,
то воду, причем температура воды гораздо более постоянна, чем темпера-
тура суши. Летом суша теплее воды, что заставляет изотермы прогибаться
к полюсу. Зимой суша холоднее воды, что вызывает противоположное
явление.
Рис. 6. Рассматривая вертикальное распределение тепла в атмосфере,
вы заметите два основных слоя: нижний, или тропосферу, в котором'всегда
происходят вертикальные перемещения воздуха, и верхний слой, или
стратосферу, в котором происходят преимущественно горизонтальные
перемещения воздуха. В тропосфере температура непрерывно падает
с увеличением высоты примерно на 0,6° С (Цельсия) на каждые 100 м подъе-
ма. В стратосфере температура остается почти постоянной независимо от
высоты. Зона, отделяющая тропосферу от стратосферы, называется тропо-
паузой. Высота тропопаузы над землей меняется. Летом она больше,
так как одна и та же масса воздуха, будучи летом теплее, чем зимой, рас-
ширяется и поднимает область тропосферы на большую высоту. Кроме того,
летом вертикальные потоки воздуха распространяются выше. По той же
причине высота тропосферы над экватором больше, чем над полюсами.
Рис. 7. Нормально разница в
давлении между двумя точками на
поверхности земли, например Л и В на
рисунке, в горизонтальном направ-
лении чрезвычайно незначительна по
сравнению с изменением давления по
вертикали — при изменении высоты.
Например, разница в барометрических
давлениях в точках Л и В (отстоящих
одна от другой на 100 км) в среднем
будет 2—3 мм ртутного столба. Если
же вы подниметесь вертикально над Л
или В на высоту примерно 300 м, ба-
рометрическое давление упадет на
25 мм. Мерой разницы давления в двух точках, лежащих на поверхности
земли на одном уровне, служит «барометрический градиент», и чем
больше изменение давления, т. е. чем выше градиент, тем сильнее будет
поток воздуха из области с более высоким давлением в область с более
низким давлением.
— 18 —
РИС. 8е
ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА
Рис. 8. Циркуляция земной атмосферы совершается по некоторым
достаточно определенным направлениям, которые вы могли бы логически
предугадать, принимая во внимание неравномерность распределения сол-
нечного тепла по земной поверхности. Принцип циркуляции показан на
рисунке применительно к сравнительно небольшому району. Однако с не-
которыми изменениями он приложим вообще к движениям атмосферы в боль-
шом масштабе. . - . .
Изобарами называются линии равного барометрического давления.
Это значит, что изобарические линии проходят через точки, имеющие оди-
наковое барометрическое давление. Изобары, которые вы видите на метео-
рологической карте, указывают только края «изобарических поверхностей»,
которые в виде куполов поднимаются в атмосферу. Представим себе чай-
ную чашку, поставленную вверх донышком на ровную поверхность. Края
чашки, непосредственно соприкасающиеся с поверхностью, аналогичны
линейной (поверхностной) изобаре, тогда как выпуклая поверхность
чашки аналогична изобарической поверхности. Таким образом, край изо-
барической поверхности может быть указан в одном месте карты погоды;
для того же, чтобы получить тот же отсчет барометрического давления
в другом месте, придется подняться в воздух.
Холодный воздух тяжелее теплого; поэтому, если вы поднимаетесь
в холодном воздухе, понижение давления на каждые, скажем, 300 м
подъема будет происходить быстрее, чем при подъеме в теплом воздухе.
Объем, заключающий в себе определенный вес называется удельным объе-
мом. При том же весе объем теплого воздуха больше, чем объем холод-
ного воздуха. Вы легко поймете, что кубический метр холодного воздуха
весит больше, чем кубический метр теплого воздуха.
2*
— 19 —
Рис. 9.
На рис. 8, иллюстрирующем принцип циркуляции атмосферы, пока-
зан вертикальный разрез атмосферы между источниками холодного и теп-
лого воздуха с пересекающимися линиями равного давления и равного
удельного объема. Воздух у теплого источника теплее, чем окружающий
его воздух, который, будучи холодным, конечно, имеет большую плот-
ность. Поэтому теплый воздух поднимается в слои атмосферы, где баромет-
рический градиент направлен из района над теплым источником в район
над холодным источником. Как только теплый воздух, перемещаясь в сто-
рону холодного источника, оказывается над ним, он охлаждается, стано-
вится тяжелее и начинает опускаться. Подъем воздуха над теплым источ-
ником вызывает падение атмосферного давления; поэтому барометриче-
ский градиент внизу будет направлен от холодного источника к теплому,
что вызовет циркуляцию воздуха, как это показано на рисунке стрелками.
Если мы будем рассматривать экваториальный пояс как теплый источ-
ник, а полярную область как холодный источник, то рис. 8 покажет нам
циркуляцию между экватором и полюсом в том виде, в каком она соверша-
лась бы, если бы земля была правильным шаром с гладкой поверхностью
однородного строения и не вращалась.
Рис. 9 и 10. На этих рисунках показана местная циркуляция воздуха,
а именно морской и береговой бризы, возникающие: первый—днем, вто-
рой — ночью. Днем суша становится теплее океана; прилегающий к суше
воздух нагревается, что вызывает вертикальные потоки; подымающийся
воздух в свою очередь замещается прохладным морским воздухом, пере-
двигающимся горизонтально к суше; в результате получается нечто броде
карусели. Ночью происходит обратное явление: циркуляция совершается
в направлении, противоположном тому, в котором она происходит днем.
— 20 —
Рис. 10.
Рис. 11. Как сказано выше, если предположить, что земля имеет од-
нородно гладкук? поверхность и не вращается, то поток воздуха примет
примерно такой вид, как на рис. 8. Но в действительности циркуляция
происходит примерно так, как показано здесь. Вращение земли изменяет
направление циркуляции воздуха и в северном полушарии постоянно
отклоняет воздух вправо. На экваторе поверхность земли отстоит дальше
от оси вращения, чем, например, на 30° северной широты; поэтому линей-
ная скорость имеет наибольшее значение в точке, расположенной на эква-
торе, и уменьшается с увеличением широты. Другим фактором, влияющим
на направление циркуляции воздуха, является трение о земную поверх-
ность, оказывающее значительное влияние на нижние слои воздуха. Грубо
говоря, циркуляция воздуха становится параллельной изобарам на высо-
те 500 м или больше над поверхностью земли. Ниже этой высоты трение
о поверхность земли сильно дает себя чувствовать, и воздух имеет тенден-
цию течь поперек изобар, причем угол
потока зависит от степени трения и
разности давлений в источниках высо-
кого и низкого давления.
Для простоты мы будем сперва рас-
сматривать только северное полушарие.
Помимо всех прочих факторов, влияю-
щих на циркуляцию воздуха между
экватором и полюсом, наблюдается на-
копление воздуха примерно на 30° се-
верной широты; этот воздушный барьер
ние. 11,
создает цояс областей высокого давле-
— 21 —
ния, окружающий земной шар. От этого пояса высокого давления происхо-
дит циркуляция воздуха, направленная у поверхности земли к эква-
тору, известная под названием северо-восточных пассатов, — поток воз-
духа от пояса высокого давления к областям низкого давления в эква-
ториальном поясе.
К северу от пояса высокого давления примерно до 60° северной широ-
ты господствуют западные ветры. Эти ветры дуют преимущественно с юго-
запада. Экваториальный воздух перемещается к северу на большой высоте.
Часть его из-за отклоняющей силы вращения земли накапливается на 30°
северной широты, как показано на рисунке, а другая часть продолжает
перемещаться по направлению к полюсу, создавая накопление воздуха
в полярном районе. Это создает здесь область высокого давления с постоян-
ным потоком воздуха от полюса на юг в нижних слоях в виде северо-восточ-
ных ветров. Сочетание господствующих западных ветров в нижних слоях
атмосферы от 30° примерно до 60° северной широты с потоком воздуха от
экватора к полюсу в верхних слоях создает в полярном районе скопление
воздуха, не затрагиваемое замкнутой полярной циркуляцией. Этот накоп-
ленный воздух вторгается в средние широты в виде спорадических глубо-
ких прорывов холодного воздуха, часто распространяющихся в область
пассатов. Эти прорывы воздуха из полярной области представляют собой
последнюю попытку земной атмосферы приспособиться к неравномерному
распределению тепла над земной поверхностью.
Разница между искусным и неискусным
летчиком та, что первый всегда
учитывает погоду.
Глава III.
УСТОЙЧИВОСТЬ И НЕУСТОЙЧИВОСТЬ
(Возмущения в воздухе)
Во всем разделе, посвященном метеоро-
логии, мы будем часто употреблять слова
«устойчивость» и «неустойчивость», а вре-
мя от времени будет упоминаться «темпе-
ратурный градиент». Поэтому очень важно,
чтобы вы хорошо поняли, что означают
эти термины.
Рис. 12. В последующих объяснениях
мы пользуемся метрической системой мер
ввиду ее почти всемирного распространения
и большого удобства. В США обычно поль-
зуются шкалой Фаренгейта, поэтому мы
даем сравнение шкал температур по Цель-
сию и Фаренгейту.
Рис. 13. Кроме «устойчивости» и «не-
устойчивости», вы должны также понимать
различные значения термина «влажность»,
как он применяется в метеорологии, и
знать, что означают «относительная влаж-
ность», «абсолютная влажность» и «удель-
ная влажность». Действительное содержа-
ние влаги в воздухе составляет обычно не-
который процент от того количества влаги,
которое содержал бы воздух, насыщенный
влагой при той же температуре. Этот про-
цент и называется относительной влаж-
ностью и равен 100, когда воздух насы-
щен. Удельная влажность (важнейшая для
характеристики воздушных масс величина)
есть весовое количество влаги в какой-либо
единице веса воздуха, например, количе-
Цельсий Фаренгейт
°F = (°C X 1£) + 32
«Г
1.8
Рис. 12.
— 23 —
При повышении температуры относительная
влажность падает
Относительная t А ( СА'
влажность I х ) I .
Граммов \irCy \20°С/
водяного пара
Удельная влажность—•А воздух
на килограмм воздуха—*''^
Абсолютная влажность
Вода (в граммах)
на куб.см
воздуха
йкуб.гм/\
1
Вода
Рис. 13.
ство граммов воды в 1 кг воздуха.
Абсолютной влажностью называется
вес влаги, содержащейся в данном
объеме воздуха. Нетрудно понять, что
при вертикальных перемещениях воз-
духа (конвекции) или при горизон-
тальной циркуляции изменения тем-
пературы вызывают изменение отно-
сительной влажности (так как, чем
теплее воздух, тем больше влаги он
может содержать; см. рис. 14) и изме-
нение абсолютной влажности (вслед-
ствие изменения объема воздуха), но
не вызовут изменения удельной влаж-
ности, если только не будет прибыли
или потери влаги в воздухе.
Рис. 14. Вспомним, что чем выше
температура воздуха, тем большее ко-
личество (по весу) влаги он может со-
держать. Как показано на рисунке,
воздух при 20° С может содержать
больше влаги,- чем воздух при любой
более низкой температуре. Представим
себе, что некоторый изолированный
объем воздуха нагрели до 20° С и да-
ли ему поглотить такое количество влаги, какое он может поглотить
при этой температуре. Если воздух будет теперь охлаждаться, влага
начнет выделяться из него, как показано в С.
Температура насыщенного влагой воздуха называется «точкой росы».
Если воздух не насыщен, то его «точкой росы» будет та температура, до
которой надо охладить его, чтобы он оказался насыщенным. Точка росы
имеет важное значение, так как разница между температурой воздуха и
точкой росы дает нам прямое указание, насколько воздух должен охла-
диться, чтобы дойти до насыщения и конденсации. Точка росы всегда
указывается в полных метеорологических бюллетенях. Если разница в тем-
пературах воздуха и точки росы невелика, то для насыщения воздуха до-
статочно незначительного его охлаждения, тогда как при большой разнице
в температурах воздуха и точки росы потребуется очень сильное охлажде-
ние, чтобы получить насыщение.
Рис. 15. Если вы возьмете с собой баро-
граф (прибор, записывающий давление) и бу-
дете замечать его показания через каждые
300 м вашего подъема, вы увидите, что фак-
тическое падение давления при подъеме на
каждые следующие 300 м уменьшается. На
рисунке показаны стандартные значения фак-
тических изменений давления на каждые 300
подъема. От уровня моря до высоты 300 м
падение давления наибольшее, а далее оно
уменьшается.
Рис. 16. Чтобы получить падение баро-
метрического давления на 25 мм ртутного
столба на больших высотах, вам придется
подняться на большее количество метров,
чем это было бы необходимо ближе к уровню
моря (это, как будет объяснено на стр. 319,
обусловливает скорость снижения на самолете
с больших высот, если вы хотите избежать
неприятных физиологических ощущений).
Возвращаемся к «устойчивости» и «не-
устойчивости», «температурным градиентам»
и т. д. Рассмотрим скорость, с которой из-
меняется температура воздуха при подъеме.
В среднем падение температуры равно 0,6° С
на 100 м подъема, но время от времени эта
величина изменяется. Предположим, что вы
поднимаетесь вертикально в атмосферу с при-
бором, позволяющим наблюдать изменение
температуры с высотой. Например, вы начи-
наете подъем от уровня моря при темпера-
туре 15° С и, поднявшись на 1000 м, наблю-
даете на этой высоте температуру в 10°. Кро-
ме того, по вашим наблюдениям изменение
м хлпп ММ
u*tUU 75,8
О IUU 16,3
4 (ЯЛ/ 4500 4200 3900 3600 3300 3000 2700 2400 2100 1800 1500 1200 900 спп Изменение величины падения давления на каждые 300м высоты '-о Ъ Со 'J о '-U ео о, о <о
ЗИП 25,9 f -
Уровень моря ♦ 26,6 t -
Рис. 15.
температуры во время подъема происходило
равномерно. Общее изменение в 5° С на 1000 м, или 0,5° С на 100 м,
называется наблюдаемым температурным градиентом.
Рис. 17. Рассмотрим теперь изменения, происходящие в изолиро-
ванной массе воздуха, когда она целиком поднимается в окружающей
25 -
м м.
и jUU ч 492
очио 4934 4483 4053 3642 3248 2870 2507 2156 1818 “ 1493 Q 1175 § 868 °? $70 Каждое деление соответствует изменению давления на 25мм рт. ст. *с5 °о СЛ оо — °0 Со -и о —
289
60/ Уровень моря 281 i
Величина подъема соответ- ствующая падению давления на 25мм рт. ст., увеличивает-
ся с высотой
Рис. 16.
атмосфере. По мере подъема воздух вступает
в область с более низким атмосферным дав-
лением и поэтому расширяется. Расширяясь,
воздух совершает работу и охлаждается, при-
чем это охлаждение происходит довольно
равномерно вследствие непрерывного падения
давления. Скорость охлаждения изолирован-
ного воздуха при подъеме в область пони-
женного атмосферного давления называется
адиабатическим температурным градиентом.
Это просто означает, что изменения темпера-
туры происходят в данной массе воздуха без
потери тепла в окружающий воздух и без
приобретения тепла из окружающего воз-
духа. Это понижение температуры (темпера-
турный градиент) поднимающейся массы воз-
духа равно приблизительно 1°С на каждые
100 м подъема (фактически 0,98° С). Этот
температурный градиент присущ только не-
насыщенному воздуху, т. е. такому, который
может при данной температуре содержать в
себе больше влаги, чем в нем заключается.
На рис. 17 мы видим, что происходит, когда
масса воздуха А целиком поднимается на
300 м, переходя в положение В. Температура
внутри этой изолированной массы падает на
3° С, что и является адиабатическим темпе-
ратурным градиентом для сухого воздуха *.
Но температура окружающего воздуха на
уровне В оказывается равной 13,2° С. Это
значит, что окружающий воздух теплее и
менее плотен и что в результате изолирован-
ная масса воздуха будет стремиться опу-
ститься до первоначального уровня.
В то время как температурный градиент
равен 1°С на 100 м подъема, запомните,—
для ненасыщенного воздуха
и это очень важно, — что для подымающегося насыщенного воздуха
1 Его называют «сухоадиабатическим градиентом».— Ред.
— 26 —
(т. е. воздуха, содержащего при лю-
бой температуре максимально возмож-
ное количество влаги) температурный
градиент равен не 1°С на 100 м, а
примерно половине этой величины.
Рис. 18. На этом рисунке вы
можете заметить, что изолированная
масса воздуха, поднятая вертикально
вверх, расширилась и охладилась при
сухоадиабатическом температурном
градиенте (1° на каждые 100 м подъ-
ема). Вы также заметите, что окру-
Рис. 17.
жающий воздух случайно имеет наблюдаемый температурный градиент,
равный 1°С на каждые 100 м подъема. Ввиду равенства температур
поднимающегося воздуха и окружающего воздуха плотность их будет
одинакова, поэтому изолированная масса воздуха не будет иметь тен-
денции подниматься или опускаться. Такое состояние называется без-
различным равновесием и иногда наблюдается в атмосфере.
Рис. 19. Наблюдаемый температурный градиент воздуха в этом при-
мере равен только 0,5° С на 100 м. Это значит, что если изолированная
Рис. 1».
Рис. 19.
Рис. 20
— 27 —
масса ненасыщенного воздуха будет поднята так же, как на рис. 17, она
охладится при сухоадиабатическом температурном градиенте, равном 1° С
на 100 м, и будет стремиться опуститься (на рисунке эта тенденция изоб-
ражена в нарочно преувеличенном виде тонущим железным шаром), так
как воздух будет все время холоднее, а следовательно, и плотнее окружаю-
щего воздуха. Это состояние называется устойчивым равновесием.
Рис. 20. Если наблюдаемый температурный градиент в свободной
атмосфере равен, например, 2° С на 100 м подъема, то картина будет обрат-
на той, которую мы имели на рис. 19. Поднимающаяся масса воздуха будет
охлаждаться при сухоадиабатическом температурном градиенте, равном
1°С на 100 м, и, оставаясь все время теплее и легче окружающего воздуха,
будет подниматься, как пробка в воде. Это состояние называется неустой-
чивым равновесием (состояние атмосферы, которое во время полета так же
не понравится вам, как и бестолковому Джо).
Рис. 21. Здесь обычные кривые, характеризующие изменение темпе-
ратуры с высотой; температуры отложены по абсциссе, высоты отложены
по ординате. Они показаны здесь в виде прямых ради наглядности объяс-
нения; на самом деле они могут быть как прямыми, так и кривыми. Вы ви-
дите, что сухоадиабатический градиент остается постоянным — равным
1° С на каждые 100 м. Для устойчивого равновесия наблюдаемый темпе-
ратурный градиент должен быть меньше сухоадиабатического градиента.
Если в атмосфере наблюдается вертикальный температурный градиент
такого типа и если изолированная масса воздуха будет, например, поднята
Вмжнбнеуетойчивость
А до F- наблюдаемый температурный градиент
B-C-H-D-E - влажноадиабатичесний градиент
Рис. 23.
над горой внезапным горизон-
тальным порывом ветра, воз-
дух опять опустится, как толь-
ко прекратится действие при-
ложенной к нему силы. Кри-
вая, изображающая неустой-
чивое равновесие, носит харак-
тер, обратный характеру толь-
ко что описанной кривой.
Рис. 22. Прежде чем про-
должать рассмотрение явлений
погоды, я хотел бы, чтобы вы
твердо запомнили, что, когда
вода испаряется в воздух, на
превращение каждого грамма
воды в пар затрачивается около
600 малых калорий (единиц теп-
ла). Обратно, когда пар кон-
денсируется в воду, на каждый
грамм получающейся воды осво-
бождается и выделяется в воз-
дух около 600 малых калорий.
! Р и с. 23. Теперь внима-
тельно следите за моими рас-
суждениями, так как мы на-
чинаем углубляться в существо вопроса. Вам часто придется наблюдать
в атмосфере вертикальный температурный градиент, обусловливающий
устойчивое равновесие в свободном воздухе, пока этот воздух не на-
сыщен.
Но из наших предыдущих рассуждений вы помните, что, когда
поднимающаяся масса воздуха дойдет путем адиабатического охлаждения
до насыщения, скорость охлаждения уменьшится благодаря выделению
теплоты при конденсации, как указано на рис. 22. Поэтому градиент ста-
новится равным примерно половине сухоадиабатического градиента, т. е.
около 0,5° С на каждые 100 м подъема. Эта величина охлаждения воздуха
после насыщения изменяется в зависимости от содержания влаги, а следо-
вательно, и от температуры насыщенного воздуха.
На рис. 14 мы видели, что чем выше температура воздуха, тем
больше влаги (по весу) он может содержать.
— 29 —
Линия AF на рис. 23 представляет наблюдаемый вертикальный тем-
пературный градиент, который меньше сухоадиабатического градиента.
Отрезок АВ представляет адиабатический градиент — скорость, с которой
охлаждается при подъеме ненасыщенный воздух. Линия BCHDE (кривая
адиабатического температурного градиента насыщенного воздуха — так
называемого влажноадиабатического градиента) указывает скорость
охлаждения поднимающейся массы воздуха после насыщения.
Как видно из диаграммы, поднимающаяся масса воздуха охлаждается
при сухоадиабатическом градиенте (1° С на 100 ж), пока не достигнет точки
В. От В до С охлаждение происходит при влажноадиабатическом градиенте
для насыщенного воздуха (около 0,5° на 100 ж). До точки С поднимающийся
воздух все время остается холоднее окружающего воздуха, следовательно,
воздух будет находиться в состоянии устойчивого равновесия, как показано
на рис. 19. От С до В кривая, изображающая скорость охлаждения под-
нимающегося воздуха, проходит вправо от кривой наблюдаемого темпера-
турного градиента атмосферы (Л#); это показывает, что поднимающийся
воздух теплее окружающего воздуха. А вы знаете (рис. 20), что это
состояние является состоянием неустойчивого равновесия.
Вы видите на диаграмме, что по мере уменьшения содержания влаги
в воздухе скорость охлаждения насыщенного воздуха увеличивается;
происходит это просто потому, что конденсируется все меньшее и меньшее
количество водяного пара, а значит, поднимающаяся воздушная масса
получает все меньшее количество тепла. С уменьшением содержания влаги
кривая все больше приближается к кривой сухоадиабатического градиента,
который установится снова после того, как сконденсируется вся влага,
содержащаяся в поднимающемся воздухе.
До точки С для подъема воздуха требуется какая-то механическая сила,
например, влияние горной вершины или давление более плотного воздуха,
так как воздушная масса находится в состоянии устойчивого равновесия,
т. е. тяжелее окружающего воздуха. Выше С воздушная масса теплее
окружающего воздуха. От С до В — второй точки пересечения кривых —
воздушная масса поднимается самостоятельно, так как она находится
в неустойчивом равновесии. Но, кроме того, ее подъем до точки В будет
ускоренным с наибольшим ускорением в точке Н, как того можно было
ожидать, рассуждая логически, так как в этой точке кривые дальше всего
расходятся одна от другой; а это значит, что в точке Н наблюдается наи-
большая разница в температуре и плотности между поднимающейся воз-
душной массой и окружающим воздухом. Когда наблюдаемый вертикаль-
ный температурный градиент атмосферы находится между градиентом
- зо —
сухого воздуха и градиентом для насыщенного воздуха, как показано на
диаграмме, — налицо «влажнонеустойчивость». Кроме того, в воздуш-
ной массе, непрерывно поднимающейся с возрастающей скоростью, воз-
никают конденсация, осадки и облака. Позднее, когда мы будем говорить
об опасности полетов во время грозы, я еще вернусь к этому кажущемуся
повороту от устойчивости к неустойчивости. Умение распознавать состоя-
ние влажнонеустойчивого равновесия воздуха имеет большое значение
для прогноза погоды, так как это состояние свидетельствует о вероятном
наличии в облаках мощных восходящих потоков, вызывающих сильные
воздушные возмущения (турбулентность).
Прежде чем продолжать, я укажу, что атмосферное давление измеряется
не только в миллиметрах или дюймах ртутного столба, но и в миллибарах,
причем 1 мм рт. ст. равен 1,333 миллибара (мб) при 0° С \ При объяснении
последующих диаграмм мы будем брать для сравнения высоту, соответст-
вующую атмосферному давлению в 1000 мб (750 мм рт. ст.). На практике
целый ряд величин принято относить к уровню, соответствующему
давлению в 1000 мб.
Рис. 24. Когда воздух нагревается адиабатически, при увеличении
давления и уменьшении объема без приобретения или потери тепла, тем-
пература поднимается. Но если воздух охлаждается адиабатически (вслед-
ствие уменьшения давления на данную изолированную воздушную массу
и увеличения ее объема), тем-
пература падает. Уровень дав-
ления, применяемый в практи-
ческой метеорологии для опре-
деления некоторых величин,
будет, как я только что ска-
зал, уровнем, соответствующим
1000 мб.
На диаграмме поясняется
понятие «потенциальной» тем-
пературы воздушной массы в
точке А. Посмотрим, что по-
лучится, если в точке А, которая находится на уровне, соответствую-
щем 800 мб, будем повышать температуру при сухоадиабатическом тем-
пературном градиенте (не подумайте только, что сам воздух при этом
1 В международной службе погоды принято выражать давление в миллибарах. Давле-
ние, равное 1 миллиону дин на 1 см2 поверхности, называется «бар». Одна тысячная бара
называется «миллибар». Нормальное давление на уровне моря, 760 мм ртутного столба, со-
ответствует 1013,2 миллибар.— Ред.
мо
800-
900-
А
воздушная
* масса .)
1000 1ММ °мипП11^аРам
(750мм рт.ст.)
1О5о\--Т------
Температура
Воздух из А опускается
по адиабате в В
Потенциальная
температура в В
о
** Воздушная
Д MOGCQ.
Воздух из £поднймабтся^~~
по адиабате в В
Рис. 24.
— 31--
Воздух в безразличном
равновесии
в~
о
ч
—1000мб-
% Потенциальная
темп, постоянна
с высотой
Воздух устойчив
Наблюдаемый
градиент меньше
адиабатического
^^Потенциальная темп.
§&з5иг='\.\\ увеличивается
It /» акшптпп
Воздух неустойчив
Наблюдаемый градиент
больше адиабатического
ьу&х. Потенциальная темп
уменьшается
с высотой
1—1050мб_________
Температура-**
» \ с высотой
.ЮйОмбА^АА^--------------
Яд од Сл Во
f !
±_ 1050мб__у 11-J-------
Температура -» Потенциальные
температуры в А,В,СиD
5$
Л «.
t-1050мб-
Потенциальные
температуры е А,В,СиР
Ч Возоух
~,000м6 DB с„ Во А„
* t »
Рис. 25. Рис. 26. Рис. 27.
будет скользить вниз по линии, параллельной адиабатической кривой!).
Когда вы, увеличивая температуру адиабатически, дойдете до давления
в 1 000 мб в точке В, вы увидите, что температура здесь выше, чем она была
в точке А. Эта температура при давлении в 1 000 мб, выраженная в граду-
сах абсолютной температурной шкалы, называется «потенциальной» темпе-
ратурой. Предположим, например, что температура в точке А равна 10° С.
Вертикальное расстояние от 800 мб до 1 000 мб составляет около 1800 м.
Температура повышается адиабатически на 1° С на каждые 100 м спуска.
Значит, температура поднимется на 18° и на уровне, соответствующем
1000 мб, достигнет 28° С (10° в точке П+18О=28°). Потенциальная темпе-
ратура, выраженная в градусах абсолютной шкалы (273° абсолютной
шкалы равняется 0° С) будет 273°+28о=301° абс. (0° абс. =—273° С).
Если атмосферное давление в точке, для которой вы хотите определить
потенциальную температуру, выше 1000 мб, как, например, в точке L,
в которой давление равно 1050 мб, то процесс также протекает адиабати-
чески, но не вниз, а вверх, по адиабатической кривой. Вы увидите, что
от L до В температура уменьшается и воздушная масса будет иметь
в точке В меньшую фактическую температуру, чем в точке L,
хотя потенциальная температура не изменилась. Потенциальная тем-
пература воздушной массы не изменяется, пока перемещения этой массы
вызывают сухоадиабатические изменения. Во время сухоадиабатиче-
ского процесса изменяются температура, давление, относительная и абсо-
лютная влажность, но потенциальная температура не изменяется. Поэтому
вы поймете, что потенциальная температура имеет важное значение, так
как по ней можно, во-первых, характеризовать воздушную массу, а затем
определить такие важные факторы, как устойчивость и неустойчивость.
Рис. 25. Вспомним рис. 18, изображающий состояние «безразличного
равновесия». Если в какой-либо данный день наблюдаемый вертикальный
— 32 —
температурный градиент равен сухоадиабатическому градиенту, вы уви-
дите, что потенциальная температура при подъеме и опускании массы нена-
сыщенного влагой воздуха будет оставаться постоянной, так как факти-
ческая температура будет изменяться адиабатически и все время будет
равна температуре окружающего воздуха. Поэтому воздух не будет вызы-
вать или тормозить вертикальные перемещения и будет стремиться оста-
ваться на месте. Вы должны хорошенько понять все это, так как я под-
хожу к самой важной части моих объяснений,
Рис. 26. Обычно наблюдаемый вертикальный температурный гради-
ент атмосферы меньше сухоадиабатического, и, естественно, атмосфера
имеет тенденцию к покою или устойчивости. Раз это так, потенциальная
температура нормально должна увеличиваться с высотой. Кривая LB
соответствует устойчивому равновесию (см. также рис. 21). Если темпе-
ратура в точке А повышается адиабатически до уровня, соответствующего
1 000 мб в точке Ао, а температуры в В, С и В также повышаются адиаба-
тически до Во, Со и Во, вы увидите, что в том случае, когда наблюдаемый
вертикальный температурный градиент меньше сухоадиабатического, по-
тенциальная температура с увеличением высоты повышается.
Рис. 27. На этом рисунке наблюдаемый вертикальный температур-
ный градиент больше адиабатического (см. также рис. 21). Это, как вы знае-
те, является предпосылкой не-
устойчивого равновесия. Если
взять температуры в точках А,
В, С, В и увеличить их адиаба-
тически для приведения к уров-
ню, соответствующему 1 000 мб
в точках Аа, Во, Со и Во, вы уви-
дите, что потенциальная тем-
пература с увеличением высоты
уменьшается. А теперь слушай-
те внимательно!
Рис. 28. Этот рисунок изо-
бражает теоретический случай
конвекции (вертикального дви-
жения) и конденсации в атмос-
фере. Для объяснения того,
что происходит в атмосфере, я
беру здесь крайний случай.
Конвекция этого типа назы-
л
Ota
(Переход пара в снег)
Лед и снег
(в воздухе)
Е=
Постоянная-
темп.0°С
Вода -
(в воздухе)
Насыщение
достигается здесь
п Влажноадиабатический
° градиент
Лед
(Вода,
поднятая
и замерзшая)
Влажно-
- адиабатический
градиент
Ненасыщенный
Сухоадиабатический
_______________градиент
Температура------------------
Обратимый (с сохранением всей влаги)
процесс конвекции
Pue. 28.
3 Полеты в облаках
— 33 —
вается «обратимым» процессом или, как мы будем называть его, процессом «с
сохранением всей влаги». Основным свойством этого процесса является то,
что во время подъема и конденсации, замерзания и сублимации (превраще-
ния пара в лед) вся влага (вода и лед) сохраняется в восходящей воздушной
массе. Во время «стадии льда» или «стадии града» добавочное количество
тепла, отдаваемое воздуху замерзающей водой, оказывается достаточным для
того, чтобы помешать понижению температуры, пока вся содержащаяся в
воздухе вода (не водяной пар) не замерзнет. Во время последней стадии пар
превращается непосредственно в лед и снег, минуя стадию образования воды,
так что температурный градиент приближается к обычному влажноадиабати-
ческому температурному градиенту (градиенту для насыщенного воздуха).
Проследим теперь за подъемом воздуха и соответствующей ему кривой
температуры. В точке А воздух содержит влагу, но не насыщен. По мере
его подъема он охлаждается при сухоадиабатическом градиенте до точки,
в которой достигается насыщение. От этой точки вверх (считая, что точка
насыщения выше точки замерзания) насыщенный воздух будет охлаждаться
при влажноадиабатическом градиенте, сохраняя всю конденсированную
воду, как показано в середине рисунка слева. Непрерывное падение тем-
пературы при дальнейшем подъеме воздуха охладит воздух с содержащейся
в нем водой до температуры замерзания. Вода в воздухе должна замерз-
нуть; предположим, что, пока вода замерзает, температура будет постоян-
ной и равной 0° С в течение подъема, как было'объяснено выше и как пока-
зано в середине рисунка справа. После того как вся вода, содержащаяся
в воздухе, замерзнет, температура снова начнет непрерывно падать при
влажноадиабатическом градиенте, пока весь содержащийся в воздухе
водяной пар не сконденсируется в точке В. При этом процессе можно, как
вы видите, пройти через все стадии в обратном направлении по кривой от
В до А, так что, теоретически, воздушная масса вернется в точку А при той
же температуре и с тем же содержанием влаги, как до конвекции. Конечно,
состояние, подобное только что описанному, не существует; мы рассуждали
чисто теоретически. Бестолковый Джо может подумать, что воздушные
массы поднимаются и опускаются с кусками льда, заключенными в них!
Но мы с вами разбираемся в этом лучше.
Рис. 29. В процессе конвекции другого типа, называемого «необра-
тимым» или «псевдоадиабатическим» процессом (мы будем называть его
процессом «с потерей всей влаги»), вы заметите,что вместо того, чтобы удер-
живать во время конвекции конденсированную влагу, воздушная масса
теряет всю влагу. Это — другой крайний случай, который мы приводим,
чтобы помочь вам уяснить себе процессы конвекции и конденсации в атмо-
— Л —
I Вся влага выпала
S
При достижении точки
замерзания воздух не содержит
воды -поэтому стадия града
отсутствует
Снег
(Влажноадиабатический
градиент)
*<*
Сухой
Ненасыщенный
Температура
Насыщение
достигается здесь
Эквивалентная температура в С
л воздух теплее.чем
в начале е А
Влажно
адиаба-
-тическии
. Еще
сухой
Сухо-
адиабатический
Необратимый (с потерей влаги) процесс конвенции
Стадия
1 дождя
(Выпадение
А по мере
конденсашл.
градиент
Рис. 29.
сфере. Если воздушная масса поднимается от точки А, то, пока она не насы-
щена, ее температура будет падать при сухоадиабатическом градиенте.
По достижении точки насыщения, указанной на рисунке, этот воздух
продолжает подниматься и охлаждаться при влажноадиабатическом гра-
диенте (помните, что мы не говорим об окружающем воздухе). В течение
этого периода, пока температура воздуха выше точки замерзания, вода
по мере конденсации будет выпадать из воздуха, как показано на рисунке
слева. Поэтому, когда температура упадет до точки замерзания, адиаба-
тическая кривая для насыщенного воздуха не будет прервана кривой по-
стоянной температуры по той простой причине, что в воздухе не осталось
больше воды, которая могла бы замерзнуть, так как она вся выпала по
мере конденсации. Переход совершается из «стадии воды» (или «стадии
тумана») в «стадию снега» с осадками, выпадающими в виде снега при тем-
пературах ниже точки замерзания, как показано в левом верхнем углу
рисунка. Достигнув точки В, воздух будет абсолютно сух, так как не со-
держит ни водяного пара, ни продуктов конденсации. Поэтому воздушную
массу нельзя опустить обратно в точку А по кривой В А. Всякое пониже-
ние воздушной массы вызовет сухоадиабатические изменения, так как
воздух абсолютно сух.
Посмотрим, что получится, если температуру в точке В будем повышать
при сухоадиабатическом градиенте до точки С, находящейся на том же
з*
— 35 —
уровне, что и А. Температура воздуха в точке С будет гораздо выше, чем она
была в точке А, так как температура повышалась гораздо быстрее, чем она 4
падала во время подъема из Л в В. И здесь имейте в виду, что движение
воздуха происходит не по наклонной линии вверх или вниз, как можно
было бы заключить из чертежа; стрелки поставлены только для наг-
лядности.
Температура в точке С называется «эквивалентной» температурой. Это
название происходит от того, что эта температура равна той, которая полу-
чилась бы, если бы вся заключающаяся в воздухе скрытая теплота конден-
сации пошла на повышение температуры воздуха. При процессе «с поте-
рей всей влаги» эта теплота сообщается воздуху благодаря конденсации
при конвекции, и, когда воздух приходит в точку В, он потенциально теп-
лее, чем был в точке А. Поэтому, если потенциально более теплый воздух
опустится адиабатически на прежний уровень, он, естественно, будет иметь
более высокую температуру, которая в данном случае и будет эквивалентной
температурой. Запомните: эквивалентной температурой называется та
температура, которая получается, как указано выше, для первоначаль-
ного уровня воздуха, причем этот уровень может соответствовать любому
уровню атмосферного давления.
Имеется еще одна важная величина, требующая объяснения; это —
«эквивалентно-потенциальная» температура, или та температура, при
которой масса сухого воздуха, находящаяся, скажем, в точке В, будет
адиабатически переведена на уровень, соответствующий 1 000 мб атмосфер-
ного давления. Вы понимаете, в чем дело? Тогда как эквивалентная темпе-
ратура может относиться к любому уровню давления, лишь бы это был
первоначальный уровень, эквивалентно-потенциальная температура долж-
на быть отнесена к уровню, соответствующему 1000 мб. Если температуру
в точке С привести адиабатически к уровню, соответствующему 1 000 мб,
получившаяся температура в абсолютных градусах и будет эквивалентно-
потенциальной температурой. Эквивалентная температура так же отно-
сится к эквивалентно-потенциальной, как фактическая температура к по-
тенциальной. Другими словами, приводя фактическую температуру к уров-
ню, соответствующему 1 000 мб, мы получаем потенциальную температуру.
Приводя эквивалентную температуру к уровню, соответствующему 1 000 мб,
получаем эквивалентно-потенциальную температуру. Вы уже знаете, что
потенциальная температура остается неизменной при адиабатических
изменениях насыщенного воздуха. Теперь вы видите, что эквивалентно-по-
тенциальная температура остается неизменной при адиабатических из-
менениях как насыщенного, так и ненасыщенного воздуха. Вам не придется
— 36 —
слишком напрягать свое воображение, чтобы понять, как ценно это послед-
нее свойство для метеоролога при определении различных типов воздуха,
так как у холодного воздуха с низкой удельной влажностью будут низкие
значения эквивалентно-потенциальной температуры, а у теплого воздуха
с высокой удельной влажностью — высокие значения эквивалентно-потен-
циальной температуры. Благодаря такому свойству эта величина может
служить характеристикой типа изучаемого воздуха.
Советую вам несколько раз перечитать эти положения, чтобы хорошо
понять их, так как они составляют существенную часть прикладной
метеорологии, и вы должны основательно освоиться с ними, прежде чем
приступить к дальнейшему изучению предмета.
Вы уже знаете о местных незначительных перемещениях воздушных
масс и о динамике их подъема и опускания в свободном воздухе. При пере-
мещении крупных воздушных масс на большие расстояния масштаб всех
явлений значительно возрастает. Крупные воздушные массы часто подни-
маются и опускаются в виде обширных слоев. Часто наблюдается также,
что, пока слой воздуха не насыщен влагой и находится в покое, он устой-
чив (как бы дремлет). Падение температуры внутри этого слоя в направле-
нии снизу наверх меньше адиабатического. Однако, если относительная
влажность внутри слоя уменьшается по направлению к его верху, нижние
части слоя при подъеме насыщаются (благодаря охлаждению при расши<
рении) раньше, чем верхние. После насыщения охлаждение нижних частей
слоя идет при влажноадиабатическом температурном градиенте, т. е. мед-
леннее, чем охлаждение при сухоадиабатическом градиенте; между тем
верхние слои, в которых насы-
щения еще не произошло, будут
продолжать расширяться с
большим сухоадиабатическим
градиентом, пока в свою оче-
редь, так же не достигнут на-
сыщения.
Рис. 30. Внимательно по-
смотрите на рисунок. Слой не-
насыщенного воздуха, ограни-
ченный снизу давлением в
1 000 мб, а сверху давлением
в 900 мб, имеет наблюдаемый
вертикальный температурный
градиент АВ. Воздух находится
600
мб
А
700
Слой воздуха А-В
переносится в А'-в‘
В'
800
§
§
g 900'
1000* *
§здущная^\.В охлаждается при сухо-
йХЖ адиабатическом градиенте
хЧ. о® С и прАвламноадцаба-
юдиентаку} д тич&смм градиенте
У 1 охлаждаете^ от С до В
и р три влажноадиаоа-л Ж
» 0 тичесном ерадиенте\к |
* I | от С до А’ g Воздух
Т^юАшная\ & * эт0^ мадии *С\Поднимавт-
/ масса ) охлаждается пои сухо- ся
УустойчигаяЧадиабатическом гоадиснте\
X_______/ достигая насыщения в С X.
------Температура--------д "
Конвективная неустойчивость
Рис. 30.
— 37 —
в устойчивом равновесии, так как его вертикальный температурный
градиент меньше сухоадиабатического. Весь слой поднимается так, что
давление внизу его становится равным 800 мб, а давление вверху—700 мб.
Относительная влажность в А выше, чем в В, так что адиабатиче-
ское охлаждение вызовет насыщение в точке А, когда она перейдет в точку
С. От С до А скорость охлаждения равна скорости охлаждения насыщен-
ного воздуха. Нижняя граница слоя, находившаяся в А, останавливается
в А'. Рассмотрим теперь точку В. В точке В более низкая относительная
влажность заставляет поднимать эту точку на более значительную высоту,
чтобы получить достаточно низкую температуру для насыщения. На рисун-
ке точкой насыщения будет С. От С до В', точки остановки воздуха,
находившегося первоначально в В, охлаждение происходит со скоростью
охлаждения насыщенного воздуха. Теперь отметим вертикальный темпе-
ратурный градиент от А' до В'. Он больше адиабатического, так как воздух
насыщен и стал неустойчивым. До подъема вертикальные движения (тур-
булентность) внутри слоя были ограничены, так как он был устойчивым.
Но после подъема переход в состояние неустойчивого равновесия зна-
чительно усиливает вертикальные движения внутри слоя. Умение распоз-
навать это свойство «конвективной неустойчивости», особенно присущее
воздушным слоям, чрезвычайно важно для вас и для метеоролога при опре-
делении того, какую погоду принесет подъем крупных масс исследуемого
вами воздуха. Воздух может подниматься от различных причин: под влия-
нием местности и при взаимодействии различных по своим свойствам воз-
душных масс.
Рис. 31. На рис. 16 было показано, что фактическое расстояние, на
которое надо переместиться вверх, чтобы получить данное падение атмо-
сферного давления, увеличивается с высотой. Посмотрите теперь на рис. 31.
Вы видите, что разность высот, соответствующая падению давления от
800 до 700 мб, меньше, чем разность высот, соответствующая падению дав-
ления от 600 до 500 мб. Это оказывает большое влияние на изменения,
происходящие внутри слоев воздуха при их вертикальном перемещении.
В левой части рисунка прерывистой линией указан адиабатический гра-
диент для сухого (ненасыщенного) воздуха. Начиная слева, рассмотрим
сначала слой воздуха между 500 и 600 мб с температурным градиентом ВС.
Предположим, что этот слой опустится так, что давление у его верхней
поверхности будет 600 мб, а у нижней 700 мб. С нагревается адиабатиче-
ски, опускаясь в точку Со. В нагревается адиабатически, опускаясь в
точку Во. Если бы расстояния, пройденные этими точками, были равны,
температура изменилась бы на одну и ту же величину. Но разность
— 33 —
A 500
I Мб
Опускающийся е*
воздух
Опускание из F-Б во Р,-вя нв зы-
\зыеавт изменения в безразлич-
мм равновесии воздуха,т.н.
^первоначальный темпера-
л^турный градиент -
X адиабатический
Xy-F_____________
Температура-
делает первоначально устойчивый до й0-й0 Велает
слой более устойчивым неустойчивый слой
__________________________ менее неустойчивым
Рис. 31
высот, соответствующих давлениям 500 и 600 мб, больше разности
высот, соответствующих давлениям 600 и 700 мб. Поэтому С нагреется
больше, чем В, так что слой ВС, находившийся в состоянии устойчивого
равновесия, станет еще более устойчивым, опустившись в положение
В0С0.
Вторая температурная кривая BE относится к слою, находящемуся в
состоянии неустойчивого равновесия. В опускается в точку Во, а Е— в точку
Ео, нагреваясь адиабатически. Как сказано выше, вертикальное расстояние
от Е до Ео больше, чем от В до Во. Е нагревается больше, чем В, так что
получившаяся кривая В0Е0 соответствует менее неустойчивому равновесию
воздуха.
Третья температурная кривая EG соответствует безразличному равно-
весию ненасыщенного воздуха (мы сейчас рассматриваем только ненасы-
щенные слои), так как наблюдаемый вертикальный температурный градиент
равен сухоадиабатическому. Перемещение из Е в Е\ и из G в Go не вызовет
изменений в состоянии равновесия воздуха, так как обе точки нагреваются
адиабатически по кривой, соответствующей наблюдаемому вертикальному
температурному градиенту. Состояние безразличного равновесия удер-
жится.
Из этого рассуждения запомним, что опускающиеся слои воздуха ста-
новятся более устойчивыми.
Может быть, вы заметили в одном из своих полетов, наблюдая за термо-
метром для наружного воздуха, что температура вместо того, чтобы пони-
зиться, увеличилась при наборе высоты. Это явление называется «инвер-
сией». Инверсии имеют большое значение для прогноза погоды, и вы должны
ознакомиться с условиями их образования и сохранения. А сейчас отме-
тим, что инверсия усиливается при опускании воздуха.
— 39^
Инверсия
температуры
Турбулентность
В
Температура
A-D-E-температурный градиент до начала
турбулентности
B-C-D-E - тоже, после продолжительной
турбулентности
Спокойный,
устойчивый воздух
В Верхняя граница
; турбулентного слоя------
Рис. 32.
Рис. 32. Продолжитель-
ная, турбулентная конвекция
(вертикальные движения воз-
духа малыми струйками) вызы-
вает основательное перемеши-
вание воздуха в слоях, охва-
ченных этими вертикальными
движениями. Как было пока-
зано на рис. 26, потенциаль-
ная температура в свободной
атмосфере в большинстве слу-
чаев повышается с увеличением
высоты. Если в каком-либо
слое воздуха возникает турбу-
лентность, воздух, опускающийся с верхней границы турбулентности,
подойдет к нижней ее границе более теплым, чем воздух, первоначально
находившийся на нижней границе (как точка Т), опустившаяся в /)0, на
рис. 26). На рис. 32 воздух, поднимающийся с малой высоты в верхние
части слоя турбулентности, будет холоднее воздуха, опустившегося вниз.
Вы можете представить себе, что продолжительная турбулентность стре-
мится установить в слое турбулентности адиабатический температурный
градиент. Температурный градиент внутри слоя турбулентности (адиаба-
тический) будет больше, чем температурный градиент воздуха, лежащего
непосредственно над слоем турбулентности, так что при подъеме от верх-
ней границы турбулентности в более спокойный вышележащий воздух
будет наблюдаться повышение температуры.
На рисунке кривая АЕ изображает наблюдаемый температурный гра-
диент до возникновения турбулентности. После продолжительного обмена
воздуха между нижней и верхней границами слоя турбулентности темпе-
ратурный градиент изменяется, как показано на рисунке прерывистой
линией ВС. Этот температурный градиент равен или почти равен адиабати-
ческому. Воздух над точкой С, не затронутый турбулентностью, сохра-
няет прежний температурный градиент DE. Район от С до D, в котором наб-
людается повышение температуры, называется «инверсией».
Непосредственное значение этого явления заключается в том, что,
летя над слоем турбулентности, вы будете находиться в спокойном воз-
духе, тогда как полет под инверсией сопровождался бы «болтанкой». Дру-
гим очень важным последствием инверсии этого типа является ее влияние
на образование низких облаков.
— 40 —
Рис. 33. Вы уже знаете
из рис. 31, что опускающиеся
слои воздуха становятся более
устойчивыми благодаря адиа-
батическому нагреванию. В
холодных воздушных массах,
наличие которых указывается
большими областями высокого
давления, наблюдается медлен-
ное опускание воздуха, так на-
зываемое «оседание», особенно
в верхних слоях. Это постепен-
но распространяющееся опуска-
ние и адиабатическое нагрева-
Инверсия,вызванная опусканием воздуха
из верхних слоев
Медленно опускающийся (нагревающийся)
Рис. 33.
ние воздуха обычно не доходит до уровня земли; оно доходит лишь до верхней
границы слоя турбулентности, как указано на рис. 33. Этот понижающийся
воздух, который, как сказано выше, имеет более высокую потенциальную
температуру, чем нижележащий воздух, дойдет до верхней границы слоя тур-
булентности при гораздо более высокой температуре, чем температура воз-
духа внутри слоя турбулентности. Кривая АВ на рисунке указывает зону
инверсии, или повышения температуры, при подъеме. Влияние этого явле-
ния на полет объяснено в предыдущем абзаце. Сочетание турбулентности
с опусканием (оседанием) воздуха, создающее инверсию, может вызывать
значительное повышение температуры в зонах инверсии. Зимой можно не-
редко наблюдать разницу температур в 10—15° С. Попутно заметим, что,
несмотря на то, что многим из наших рисунков придан наглядный вид,
они являются воспроизведениями диаграмм, построенных по фактически
полученным данным.
Рис. 34. Ночью земля охлаждается, излучая тепло в пространство.
В ясные ночи, когда нет облаков, отражающих тепло обратно к земле,
охлаждение усиливается. Воздух, соприкасающийся с охлаждающейся
землей, естественно, тоже охлаждается. Таково, например, явление кон-
тактного охлаждения воздуха, прилегающего к земле при поземном тумане.
Как показано на рис. 34 , температурный градиент, наблюдаемый в воздухе,
по мере охлаждения земли изменяется. В 22 часа воздух находится в со-
стоянии устойчивого равновесия, но инверсии еще не происходит. У поверх-
ности земли наблюдается легкая дымка. В 2 часа охлаждение воздуха,
соприкасающегося с землей, вызывает развитие инверсии между охлажден-
ным воздухом и сравнительно более теплым вышележащим воздухом.
— 41 —
Инверсия вследствие контактного охлаждения
Рис. 34.
Наблюдается более густая дымка. К 4 час. земля еще более охладится, к 6
час. охлаждение станет еще большим, причем слой охлаждающегося воздуха
станет толще, и появится поземный туман, сильно уменьшающий видимость
у поверхности земли. Вы помните, что точкой росы называется темпера-
тура, до которой должен быть охлажден воздух, чтобы быть насыщен-
ным влагой до предела. Легко понять, что во время ночного охлаждения
прилегающий к земле воздух может охладиться до точки росы, что приве-
дет к конденсации влаги в туман. При легком ветре слой поземного тумана
будет более мощным, чем в совершенно тихую ночь, так как возникающая
при этом незначительная турбулентность вызовет циркуляцию большего
количества охлаждающегося воздуха. В совершенно тихую ночь слой ту-
мана будет очень тонким. Подобные условия представляют известную опас-
ность, правда, не при полете, но при посадке. Видимость часто значительно
уменьшается, временами падая до нуля. После восхода солнца, когда тем-
пература земной поверхности начнет повышаться, инверсия у поверхности
земли прекращается, и поземный туман рассеивается.
Инверсия
вследствие натекания теплого
воздуха на холодный
Более теплый воздух
Темп.+ 7,5°С
Изменение
в этой зоне
=> Темп.* 1.5 С . „ _
« Холодный воздух
Т емпература
Рис. 35.
Рис. 35. Дальше, при рас-
смотрении атмосферных фрон-
тов, вы узнаете, что холодный
плотный воздух подтекает под
теплый, более легкий воздух
или вытесняет его. Другими
словами, холодный воздух дей-
ствует как клин, по которому
поднимается теплый воздух.
Как показано на рис. 35, на ко-
тором видно, как теплый воз-
— 42 —
дух протекает над холодным,
наблюдается повышение темпе-
ратуры при подъеме из нижне-
го слоя холодного воздуха в
верхний теплый. В нашем при-
мере температура повышается
с 1,5° до 7,5° С в зоне инвер-
сии. Повышение температуры
на такую и даже большую вели-
чину наблюдается нередко.
Важное различие между ин-
версией этого типа и рассмо-
тренными выше заключается в том, что там, где теплый воздух натекает на
более холодный, происходит увеличение содержания влаги (удельной
влажности), тогда как при инверсиях ранее описанного типа повышения
удельной влажности обычно не бывает. Значение этого явления для полетов
заслуживает более подробного рассмотрения, которое последует ниже.
Рис. 36. Лучеиспускание из воздуха в пространство, если рассмат-
ривать его как причину инверсии, ничтожно мало. Лучеиспускание этого
типа незначительно. Но, как показано здесь, под нижней границей уже
возникшей инверсии может образоваться скопление посторонних частиц.
Эти частицы (дым, пыль и т. д.) поднимаются до нижней границы инвер-
сии находящимся под ней турбулентным воздухом и распространяются
вширь. Лучеиспускание этого богатого посторонними частицами слоя А
вызывает усиление инверсии.
Разница между сухоадиабатическим тем-
пературным градиентом и наблюдаемым
вертикальным температурным градиен-
том заключается в том, что первый
является величиной постоянной.
— 43~
Глава IV
ИСТОРИЯ ЖИЗНИ ВОЗДУШНЫХ МАСС
И ИХ РАСПОЗНАВАНИЕ
Если бы над обширными районами все.время держался воздух с неизме-
няющимися свойствами, перемены погоды были бы очень незначительными,
а объем задач, связанных с прогнозом погоды и полетами, значительно
сократился бы. К счастью, с большинства точек зрения и, к сожалению,
с некоторых других точек зрения существует непрерывное перемещение
воздуха, свойства которого не остаются одинаковыми. Иногда это переме-
щение помогает нам, в других случаях мешает. Чем лучше вы будете зна-
комы с разными типами воздуха и с погодой, связанной с каждым из них,
а также с взаимодействием между разными типами, тем лучше и безопаснее
вы можете планировать свои полеты. . :
Рис. 37. Вы, вероятно, много слышали за последнее время о «воздуш-
ных массах» и задавали себе вопрос, что значит это выражение. Попросту
говоря, воздушная масса — это большое количество воздуха, приблизи-
Пример: удельная влажность
и потенциальная температура примерно
одинаковы в А и в В
t Воздушная масса
Рис. 37.
тельно однородного строения
в горизонтальном направлении.
Другими словами, в воздушной
массе величина удельной влаж-
ности или потенциальной тем-
пературы приблизительно оди-
накова для точек А и В (вспом-
ните рис. 24).
Пробыв более или менее не-
подвижно над обширными рай-
онами суши или воды, воздуш-
ные массы в конце концов при-
нимают свойства этих районов
(точно так же будет с вами, если вы посидите довольно долго на глыбе
льда). Другими словами, воздух над арктическими областями становится
т
i
— U —
очень холодным, а воздух, например, над Мексиканским заливом — очень
теплым и влажным. Области, вызывающие большие изменения в находя-
щемся над ними воздухе, называются «областями формирования» 1.
Таким образом, область формирования — это район, в котором притек-
ший туда воздух медленно приобрел свойства новой окружающей его среды.
Изменения, происходящие в воздухе, который продолжительное время
находится над областью формирования, имеют существенное значение при
изучении погоды: а) в области формирования, б) внутри воздушной массы,
когда она удаляется от этой области в другие и в) между воздушными
массами разного типа, когда они взаимно влияют одна на другую. Вы лег-
ко поймете, что было бы весьма удобно иметь какое-нибудь средство опре-
деления типа каждой воздушной массы. Прежде всего надо найти свойство
или величину, которая изменилась бы незначительно при изменении свойств
воздуха во время его движения от области формирования. Такое свойство
(или характеристику) можно было бы назвать «консервативным», так как
оно стремится оставаться почти неизменным.
Фактическая температура (та, которую показывает ваш термометр)
изменяется очень значительно и поэтому не может быть использована в ка-
честве постоянного свойства, хотя в практической метеорологии, при на-
личии большого числа наблюдений, она имеет большое значение, особенно
если наблюдают за путями движения воздушных масс по картам погоды,
составленным через определенные промежутки времени.
Относительная влажность чрезвычайно изменчива. Изменения темпе-
ратуры, испарение и осадки вызывают соответствующие изменения в отно-
сительной влажности.
Абсолютная влажность изменяется в значительной степени под влия-
нием изменений температуры, давления и объема, испарения и осадков.
Удельная влажность является более постоянной величиной. Она изме-
няется с приобретением или потерей влаги воздухом. Хотя удельная
влажность изменяется под влиянием испарения и осадков, изменения
происходят более постепенно, чем изменения вышеприведенных свойств.
Потенциальная и эквивалентно-потенциальная температуры являются
достаточно постоянными свойствами воздушной массы. При конвекции
(вертикальном движении) потенциальная температура некоторого объема
воздуха остается неизменной, пока воздух остается ненасыщенным. После
насыщения потенциальная температура постоянно меняется из-за непре-
рывного изменения вертикального температурного градиента внутри под-
1 Как правило, это — области устойчивых антициклонов, где давление у земной по-
верхности повышенное и движение воздуха относительно медленное.— Р е д.
— 45 —
'олние:___
Инверсия температуры
I И(
39
^Воздушная масса
(неподвижная)
Воздушная масса
» о 9 ? 9 9 о
Влажность увеличиваемся
Воздушная масса
более теплая
Рис
4 0.
~'НаЗЫЫЯпе сотнИметров"
[воздух прохладнее <, L
1 i Д i < ГЛ!
Поверхность земли охлаждается
лучеиспусканием
Определенные сведения об
нимающего воздуха. Эквивалентно-
потенциальная температура некото-
рого объема воздуха постоянна при
конвекции как в ненасыщенном, так
и в насыщенном воздухе.
По мере приобретения опыта вы
глубже познакомитесь с изменения-
ми, Происходящими в воздушной
массе при ее горизонтальном дви-
жении из области формирования в
районы с разнообразными свойства-
ми поверхности. Я могу только
вкратце ознакомить вас с основными
типами могущих произойти измене-
ний; где и когда эти изменения
происходят в каждом отдельном
случае, вам придется находить са-
мим путем наблюдения и анализа
не только самого воздуха, но и по-
верхностей, над которыми он дви-
жется.
этих изменениях получаются на
основе наблюдений 'за ветром, тем-
пературой, относительной влажностью и давлением в верхних слоях
воздуха. По этим основным величинам вычисляются более постоян-
ные свойства воздуха, как то: удельная влажность и эквивалентно-
потенциальная температура, которые сообщаются вам и метеорологу
для определения погоды, ожидающей вас в полете. Когда только
возможно, обращайтесь за советом к метеорологу, так как метеоролог
имеет под руками в форме сводок сведения, добывание которых потребо-
вало бы от вас слишком много времени.
Следующие рисунки изображают в общих чертах и безотносительно
к типам воздушных масс изменения, происходящие в воздушных массах
после некоторых воздействий. Внимательно изучите эти рисунки.
Рис. 38. Здесь воздух нагревается солнечными лучами и отражен-
ной энергией в виде земного лучеиспускания.
Рис. 39. Воздушная масса нагревается; кроме того, в ней увеличи-
вается содержание влаги вследствие испарений с водной поверхности,
над которой находится воздух.
-46 —
Рис. 40. Воздух охлаждается
после заката солнца от соприкосно-
вения с охлаждающейся землей,
причем возникает инверсия, как это
было показано на рис. 34.
Рис. 41. Воздушная масса в
верхней части рисунка перемести-
лась с теплой поверхности земли
на холодную и охлаждается. В то
же время в нее поступает влага
вследствие испарения. Эта воздуш-
ная масса достигнет насыщения ско-
рее, чем воздушная масса в нижней
половине рисунка, так как послед-
няя не охлаждается, в то время как
в нее поступает испаряющаяся вла-
га. Это напоминает нам рассмо-
тренное выше соотношение между
температурой и влажностью, а имен-
но: чем выше температура воздуха,
тем большее количество влаги он
может содержать.
Рис. 42. Осадки из облаков,
образовавшихся в воздушной массе
Д, попадают в нижележащую воз-
душную массу В. Частичное испа-
рение этих осадков вызывает уве-
личение влажности нижней воздуш-
ной массы.
Рис. 43. Воздух, поднимаемый
через гору, охлаждается адиабати-
чески. Если он влажен, он достигнет
насыщения, а при дальнейшем ох-
лаждении в нем образуются облака
Рш
41.
Рис
42.
и появятся осадки.
Рис. 44 и 45. Холодный воздух, протекающий над теплой поверхно-
стью, нагревается снизу. Нагревание его нижних слоев вызывает увели-
чение вертикального температурного градиента. Если нагревание настоль-
ко сильно, что температурный градиент станет больше адиабатического,
— 47 —
Становится
устойчивой
(Нижние слей
= тяжелев) =
'Теплая ’
влажная масса
морского
воздуха
<_____________/
Рис.
45.
Риг.
46.
=—»-------*__________
Теплая поверхность Холодная поверхность
Летом
Рис.
47.
Воздушная
масса
Рис.
48.
Суша Океан (холоднее)
Воздушная
масса
=(Ли1ктв СЛОЦ=
Н—: тяжелее)—;-.
Рис.
49.
гоздух придет в состояние неустой-
чивого равновесия, в нем возник-
нут условия, благоприятные для
конвекции.
Рис. 46. Нагревание снизу,
вызывающее состояние неустойчи-
вого равновесия, приводит к конвек-
ции. Если воздух содержит влагу и
относительная влажность достаточ-
но высока, охлаждение во время
конвекции может вызвать образова-
ние облаков внутри воздушной мас-
сы. Эти облака обычно бывают типа
кучевых, в виде комков ваты, с пло-
ским основанием.
Рис. 47 и- 48. Охлаждение теп-
лого воздуха снизу при прохожде-
нии над холодной поверхностью
уменьшает вертикальный темпера-
турный градиент до величины, мень-
шей адиабатического, и создает со-
стояние устойчивого равновесия.
Р и с. 49. Если охлаждение
достаточно, чтобы вызвать насыще-
ние и конденсацию, в нижних слоях
воздуха образуются низкие облака
и туман.
КЛАССИФИКАЦИЯ
ВОЗДУШНЫХ МАСС
Летная погода изменяется к
лучшему или худшему в тех слу-
чаях, когда воздушная масса под-
вергается воздействиям, изменяю-
щим ее первоначальные свойства,
в то время как она находится в состоянии покоя или движется в сторону
от области формирования, или когда на место одной воздушной массы
приходит другая, с другими свойствами плотности, удельной влажности,
относительной влажности и т. д. '
— 48 —
В наших рассуждениях о погоде мы для простоты остановимся лишь
на анализе воздушных масс над северо-американским материком и вокруг
него. Однако принципы анализа погоды одинаковы для всего земного шара.
4 Полеты в облаках
49 —
Рис. 50. Посмотрите на этот рисунок. Вы увидите, что он усеян
воздушными массами. По «адресам» (областям формирования) этих воз-
душных масс вы легко можете определить, каковы должны быть их свой-
ства. Рисунок не требует особых пояснений, а встречающиеся в нем тер-
мины и сокращения официально приняты в США:
Pc (Polar Continental — полярный континентальный) — воздушная мас-
са из северных континентальных областей.
Рр (Polar Pacific — полярный тихоокеанский) — с северной части
Тихого океана.
Ра (Polar Atlantic — полярный атлантический) — с северной части
Атлантического океана.
Та (Tropical Atlantic—тропический атлантический) — с Саргассова
моря.
Тд (Tropical Gulf — тропический с залива) — с Мексиканского залива
и Караибского моря.
Тс (Tropical Continental — тропический континентальный) — из юго-
западных континентальных областей.
Тр (Tropical Pacific — тропический тихоокеанский) из пояса пассатов
между Калифорнией и Гавайскими островами.
Вы не должны думать, что область циклона, показанная на рисунке,
является единственным местом, где воздушные массы с различными свой-
ствами встречаются и создают перемену погоды: области циклонов или
подвижные «Минимумы» могут находиться где угодно — над сушей или во-
дой. В данном случае мы взяли область циклона, охватившую большую часть
США, лишь в качестве примера.
При движении воздушных масс из областей их формирования они под-
вергаются изменениям. При прохождении через средние широты (примерно
от 30 до 60° северной широты) их первоначальные свойства меняются до-
вольно значительно.
Изучая карты погоды, вы встретитесь с различными способами обозна-
чения. В нашем изложении мы приняли обозначения Рс (полярный кон-
тинентальный), Рр, Тд и т. д.
Обозначения NPc, NTg и т. д., применяемые некоторыми метеороло-
гами, означают просто, что воздушная масса находится в движении или
удалилась от своей области формирования.
В другой системе обозначения указывается число суток, в течение ко-
торых воздух перемещался над сушей и водой, например, 1Рс2; это означает,
что на пути от области формирования полярный континентальный воздух
двигался в течение одних суток над водой и двух суток над сушей. Такие
— 50 —
обозначения применяются для того, чтобы вы и метеоролог могли получить
в самом сжатом виде общие сведения о данной воздушной массе.
Степени и типы изменений воздушных масс очень различны и зависят
от времени года, состояния поверхности, над которой они проходят,
и т. д., причем на них оказывает влияние и снежный покров, и лед, и вода,
и другие факторы. Наш окончательный вывод относительно воздушной
массы будет основан, во-первых, на последних сведениях об общих свой-
ствах воздушной массы, а во-вторых, на изучении ее поведения и изменений,
которые она претерпела не только за последние сутки, но часто также за
истекшие несколько суток. Приобретя опыт, вы, конечно, сможете распоз-
навать и предсказывать изменения в воздушных массах, особенно при на-
личии дополнительных данных исследования верхних слоев атмосферы
(ветер, давление, температура, относительная влажность, эквивалентно-
потенциальная температура и удельная влажность) Ч
В США некоторые из воздушных масс, показанных на рис. 50, прони-
кают в страну чаще, чем другие. Самыми частыми посетителями являются
полярный континентальный (Рс), тропический с залива (Тд), полярный
тихоокеанский (Рр) и тропический атлантический (Та) воздух. Ввиду огра-
ниченной площади жарких областей в США тропический континенталь-
ный воздух (Тс) является редким посетителем и потому не представляет
собой значительного фактора. Полярный атлантический (Ра) воздух также
редкий посетитель, но зато значение его достаточно велико: при нем дви-
жение воздуха происходит с восточного или северо-восточного направления
и сопровождается резко выраженным «минимумом» (областью пони-
женного давления) или циклоническим возмущением в северо-восточной
части США. Затем вторжение этого воздуха обычно направлено против
господствующего направления циркуляции. Зимние, более резкие, «ми-
нимумы» легче привлекают полярный атлантический воздух, чем летние
«минимумы».
ХОЛОДНЫЕ ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ
Полярный континентальный воздух (Рс) зимой. Над областью своего
формирования полярный континентальный воздух зимой холоден и устой-
чив. Его удельная влажность мала (помните, что холодный воздух может
содержать меньшее количество влаги, чем теплый). Облаков немного или
вовсе нет; имеющиеся облака по большей части представляют собой туман.
1 Такие данные получаются при помощи шаро-пилотных наблюдений и подъема мете-
орографов на самолете или на шарах-зондах. Подробнее об этом сказано дальше.—Ред.
4*
— 51 —
Относительная влажность высока. Это может показаться на первый
взгляд странным, но, если вы вспомните, что холодный воздух может содер-
жать лишь небольшое количество влаги, вы поймете, что даже то неболь-
шое количество, которое в нем имеется, очень близко к максимально воз-
можному.
По мере движения на юг воздух образует то, что в просторечии назы-
вается «холодной волной», а в метеорологии обозначается термином «хо-
лодный фронт». С его вторжением метеорологические станции, над кото-
рыми проходит холодная волна, отмечают заметное падение температуры.
В воздухе наблюдаются довольно высокие скорости ветра, и обычно воз-
никает турбулентность, простирающаяся до высоты около 1000 м. При
прохождении над более теплой поверхностью нижний слой холодной воздуш-
ной массы нагревается, а сама воздушная масса становится неустойчивой
в пределах нижних 1 000 м, причем в ней, естественно, возникает турбу-
лентность. Движение более теплого воздуха из нижних слоев в более высо-
кие и компенсирующее его опускание воздуха из верхних слоев создают
нисходящее движение потенциально более теплого воздуха (см. рис. 32).
Это вызывает повышение температуры у поверхности, что в свою очередь,
понижает относительную влажность (вспомним, что теплый воздух может
содержать больше влаги, чем холодный). Воздух обычно ясен и холоден,
если только воздушная масса не проходит над сравнительно теплыми вод-
ными пространствами, например, над районом Великих озер (случай, рас-
сматриваемый ниже), или не вышла из зон, где она встретилась с воздуш-
ными массами, обладающими другими свойствами.
Когда наблюдается достаточно мощное горизонтальное движение хо-
лодного воздуха на юг, доходящее, предположим, до Мексиканского за-
лива, вы можете быть безусловно уверены в том, что такая воздушная мас-
са претерпит значительные изменения, так как нижние ее слои нагреются
и содержание в ней влаги увеличится.
Увеличение содержания влаги и повышение температуры, происходя-
щие осенью и в начале зимы при прохождении воздуха над Великими озе-
рами, прежде чем они замерзнут, вызывают постоянные снегопады над
Озерами и прилегающими к ним районами суши. Возвышенности к востоку
от Озер вызывают дальнейший подъем холодной воздушной массы, что уси-
ливает шквалы.
Если температура ниже точки замерзания, ваш самолет будет подвер-
гаться во время полета опасности обледенения, существующей при шквалах
н сопровождающих их облаках (преимущественно слоисто-кучевых).
О свойствах шквалов я подробнее скажу ниже.
— 52 —
Полярный континентальный воздух и его изменения
Север Юг
Здесь холодный,
устойчивый,
чистый воздух
—Движение воздуха
3 и мой
Неустойчивый воздух, шквалы
Становится
неустойчивым
Здесь некоторое повышение
влажности и температуры
(иногда достаточное, чтобы
вызвать неустойчивость
и облана)
Озеро (незамерзшее)
Рис. 51.
£ Обильный
ч~\снег
Полярный континентальный воздух иногда движется в юго-западном
направлении через Скалистые горы из районов, прилегающих к Британ-
ской Колумбии, и, наконец, достигает побережья Тихого океана. Подъем
воздушной массы над восточными склонами гор вызывает снежные шква-
лы и потерю влаги в виде осадков. У вершин гор воздух менее влажен,
чем он был первоначально, вследствие выпадения из него осадков. Опус-
кание воздушной массы над западными склонами гор вызывает адиабатиче-
ское йагревание, так что в конце концов воздушная масса подойдет к ли-
нии побережья гораздо более теплой и сухой, чем она была первоначаль-
но. Это создает на тихоокеанском побережье мягкую зимнюю погоду —
гораздо лучшие условия, чем в случае притока воздуха с Тихого океана.
Рис. 51. Как правило, погода в полярном континентальном воздухе
благоприятна для полетов, если воздух не претерпевает таких коренных
изменений, какие вызываются подъемом через горы и нагреванием от вод-
ной поверхности. Воздух довольно спокоен, кроме турбулентности, вы-
зываемой неровностями местности и легким нагреванием снизу (зимой боль-
шая часть поверхности США покрыта снегом, так что полярный конти-
нентальный воздух изменяется не так быстро, как летом, когда весь снег
стаял). К востоку от Великих озер часто бывают низкие потолки и плохая
видимость из-за снежных шквалов. Вершины облаков над шквалами на-
ходятся обычно на высоте от 1500 до 2 500 м; условия полета на этих вы-
сотах более благоприятны, чем при полетах в облаках или под ними. При
температурах ниже точки замерзания в облаках может наступить значи-
тельное обледенение самолета. В облаках воздух турбулентен, но над ними
совершенно спокоен. Вследствие более высокой относительной влажности
потолки во время шквалов ниже всего в холодное время года. Весной
потолки гораздо выше.
53 -
Температура-32 °C
— Движение воздуха-
Здесь холодный,
устойчивый воздух
s
Температура |
у поверхности - 75 °C
Температура -32°С___
Озерный шквал
2000м
неустойчивый воздух
' -у ' Т~Ъцег Температура у поверхности-2°С
Темпепатуиаводы
Рис. 52.
Рассматривая рис. 51, вы можете подметить постепенное изменение
воздуха. Вы заметите, что изменения незначительны, пока воздух не прой-
дет над незамерзшей водой и нижний слой его не нагреется; когда воздух
вберет в себя некоторое количество испарившейся влаги, образуются об-
лака и начинаются снежные шквалы. Турбулентность шквала усиливает-
ся, как только воздух динамически поднимается над возвышенной мест-
ностью, удаляясь от берегов озера.
Рис. 52. Очень важно, чтобы вы поняли характер снежного шквала,
вызываемого протеканием холодного воздуха над более теплой водной
поверхностью. Судя по общему впечатлению, шквалы, наблюдаемые на
берегах Великих озер, возникают в воздухе после того, как он прошел над
озером и вступает в районы суши к востоку и югу от Озер. Однако факти-
чески шквалы возникают над водой, как показано на рисунке, и вот как
это происходит.
Холодный воздух, сухой и устойчивый, вступает с наветренной сто-
роны озера, слева. Вследствие испарения из озера содержание влаги в воз-
духе увеличивается, и воздух нагревается снизу от соприкосновения с бо-
лее теплой водой. Как вы уже знаете, нагревание снизу делает воздух
неустойчивым, вследствие чего в нем возникают вертикальные движения.
Удельная влажность воздуха повышается благодаря поступлению в него
влаги, так что количество влаги, могущей конденсироваться, больше, чем
ее было в воздухе до прохождения над озером. Неустойчивость воздуха
вызывает конвекцию (вертикальные движения), которая поднимает воздух
на «высоту конденсации», т. е. до той точки, где охлаждение будет доста-
точным для насыщения, конденсации влаги и ее осаждения в виде снега.
Все это происходит над водой. Правда, подъем воздушной массы на про-
тивоположном берегу (направо) усиливает шквалы, но этот подъем не
является их первопричиной. Кстати, заметьте разницу температур, ука-
занную на рисунке. С левой стороны вы видите, что разница температур
54^
у поверхности земли и на высоте 2000 м равна 17° С (так как это меньше
адиабатического градиента, равновесие воздуха будет устойчивым). В пра-
вой части рисунка разность температур у поверхности и на высоте 2 000 м
равна 30° С, так как температура повысилась вследствие притока тепла
снизу. Наблюдаемый температурный градиент больше адиабатического,
который для 2000 м равен 20° С. Что это означает? Конечно, неустойчивое
равновесие.
Рис. 53. Летом, когда зимний снег стаял и земля нагрета, поляр-
ный континентальный воздух подвергается более быстрым изменениям,
которые происходят как в области формирования, так и при движении
воздуха из этой области. Ввиду нагревания снизу воздух становится слег-
ка неустойчивым в области формирования, но остается еще совершенно
ясным, как показано в левой части рисунка. Летом полярный континен-
тальный воздух попадает в США реже, чем зимой, так как общая цирку-
ляция атмосферы менее интенсивна. Когда воздух двигается на юг в теп-
лое время года, содержание влаги в нем (удельная влажность) гораздо
выше, чем зимой. Вследствие конвекции, вызванной нагреванием снизу,
содержание влаги увеличивается и в верхних слоях, так как восходящие
потоки воздуха поднимают влагу с поверхности вверх, распределяя ее
более равномерно по всей воздушной массе. Температура воздуха срав-
нительно низка, но разность между ночными и дневными температурами
велика ввиду сильного нагревания днем и охлаждения ночью. После по-
лудня часто возникает конвекция, достаточная для образования неболь-
ших кучевых облаков (в виде комков ваты), как показано в середине ри-
сунка. Спустя более продолжительное время, когда воздух получит зна-
чительное количество влаги, оставаясь неподвижным над юго-восточными
областями страны, образуются большие кучевые облака (как показано
в правой части рисунка), иногда разражающиеся местными грозами,
IV-
Движение воздуха
Ясный,
холодный воздух
Спуск к востоку
от гор нагревает
и очищает воздух
Ясный,
оолее теплый
воздух
Вынужденный подъем через
Скалистые горы усиливает
конденсацию и осадки
Неустойчивость увеличивается ввиду нагревания
й испарения из более теплого,
чем воздух гокеана
Кучево -дождевые облака 7
- v"
Скалистые гор
Равнины
1/еутские о-ва
Рпс. 54.
Тихии океан
Западное побережье
После захода солнца воздух становится устойчивым благодаря охлажде-
нию снизу. Летом охлаждение в течение одной ночи часто бывает достаточ-
ным для образования в воздухе поземного тумана (см. рис. 34).
Летая летом в полярном континентальном воздухе, вы встретите спо-
койный воздух вне облаков, конечно, выше слоя турбулентности, вызван-
ного неровностями рельефа местности. Если после полудня проходят ме-
стные грозы, то полет через облака будет, конечно, сопровождаться «бол-
танкой», но вне района грозовых облаков господствует спокойный воздух.
Над небольшими кучевыми облаками, не скопившимися в грозовые тучи,
можно после полудня летать на высотах 2000—2500 м.
Полярный тихоокеанский воздух (Рр) зимой. Ввиду того, что северная
часть Тихого океана к северу суживается и водное пространство к северо-
западу и северо-северо-западу от США меньше, чем прямо к западу или
к юго-западу, воздух над северной частью Тихого океана зимой обычно
континентального происхождения, с изменениями, вызванными непро-
должительным пребыванием над водой. Эти изменения, как это и можно
было ожидать, происходят от нагревания воздуха снизу и его увлажнения,
что вызывает, как мы знаем, неустойчивость.
Рис. 54. Над районом Алеутских островов воздух совершенно про-
зрачен и холоден, так как он только что вышел из холодных континенталь-
ных областей (см. левую часть рисунка). Неустойчивость, вызванная
нагреванием, и поступление влаги снизу вызывают образование облаков
и ливни по мере приближения воздушной массы к западному побережью
Америки. Ливни часто начинаются за несколько сот миль от берега, в океане,
как показано слева от середины рисунка. С приближением воздуха к ли-
нии побережья ливневая погода становится более резко выраженной. Ког-
да воздушная масса поднимается над Скалистыми горами, из воздуха про-
должают выпадать осадки, главным образом в виде дождя, ввиду преобла-
Дания температур выше точки замерзания, а иногда и в виде снега, особен-
но над высокими горными гребнями (справа от середины рисунка).
Большие изменения происходят в воздухе, когда он, пройдя над гора-
ми, начинает опускаться к равнинам к востоку от гор. Большая часть вла-
ги, содержавшейся в воздухе, пока он находился к западу от гор, теряется
в виде осадков при прохождении над вершинами. Когда воздух опускается
по восточным склонам горного хребта (как показано в правой части рисун-
ка), он нагревается адиабатически и достигает равнин при гораздо более
высокой температуре, чем он имел первоначально, и при значительно по-
ниженной удельной влажности (вспомните процесс «с потерей всей влаги»
на рис. 29).
Во время опускания к востоку от гор воздух становится чистым, теп-
лым и очень устойчивым. Таким он остается долгое время при своем даль-
нейшем движении на восток. Однако иногда такое течение процесса на-
рушается. Это происходит в том случае, если район, непосредственно
прилегающий к Скалистым горам с востока, занят полярным континен-
тальным воздухом (Ре). Эта плотная холодная воздушная масса действует
как клин, по которому полярный тихоокеанский воздух продолжает под-
ниматься и к востоку от Скалистых гор, не,вступая в соприкосновение
с поверхностью земли. Естественно, если воздух продолжает подниматься,
то в нем попрежнему образуются облака, возникают конденсация и осад-
ки, и к востоку от гор выпадает много снега.
Вы испытаете «болтанку» в облаках этой воздушной массы над водой,
на побережье и пролетая над горами. Воздух влажнонеустойчив (см. рис. 30)
и после насыщения становится турбулентным. Это значит, что вне облаков
воздух гораздо спокойнее, чем в облаках. По временам вы будете встре-
чать в облаках условия обледенения, особенно над горами, где температура
часто бывает ниже точки замерзания. К востоку от гор, где воздух стано-
вится теплее и чище, условия для полета идеальны.
Полярный атлантический воздух (Ра) зимой. В холодное время года
полярный атлантический воздух является в Соединенных Штатах редким,
но важным гостем, оказывающим влияние на северо-восточные части стра-
ны и на область к востоку от Аппалачских гор. Хотя, подобно полярному
тихоокеанскому воздуху (Рр), полярный атлантический воздух обычно
является измененным воздухом континентального типа, свойства этих
двух полярных океанских воздушных масс совершенно различны. Преж-
де чем дойти до США, полярный атлантический воздух меняет свои свой-
ства, проходя над северной частью Атлантического океана, которая холод-
нее Тихого океана. Более холодная вода северной части Атлантического
^57
океана вызывает в воздушной массе меньше изменений, чем более теплая
вода Тихого океана. Неустойчивость в полярном атлантическом воздухе
развивается только в нижних слоях, и ливней, происходящих от неустой-
чивости воздуха, обычно не бывает. Осадки чаще принимают форму моро-
сящих дождей, а иногда и снега, выпадающих из слоистых облаков (с чет-
ко выраженными слоями).
Верхний предел этих облаков лежит на высоте 1500—2 400 м. Это
объясняется тем, что глубина неустойчивого слоя очень невелика. Потолки
по большей части низкие, особенно в районах осадков и над горными греб-
нями в северо-восточной части США, так как относительная влажность
обычно высока, что ведет к сравнительно незначительному адиабатическо-
му охлаждению при подъеме до наступления насыщения и конденсации.
Зимой при полете через облака в полярном атлантическом воздухе сле-
дует всегда считаться с опасностью обледенения. Если вам придется ле-
теть продолжительное время через облака в полярном атлантическом воз-
духе, ваш самолет покроется толстой коркой льда. Если у вас нет точных
сведений об условиях обледенения, не испытывайте их на своем самолете!
Конечно, мы знаем, что бестолковый Джо попытался бы лететь при таких
условиях, но это его дело..
Над неровной местностью полярный атлантический воздух турбулен-
тен в своих нижних слоях. Весной, когда воздушная масса нагревается
сильнее и в пей развивается большая неустойчивость, появляются вы-
званные этим ливни.
Полярный тихоокеанский воздух (Рр) летом. Летом, вместо того чтобы
нагреваться снизу и становиться вследствие этого неустойчивым, полярный
тихоокеанский воздух охлаждается и становится более устойчивым. В теп-
лое время года вода в океане холоднее воздуха (обратное тому, что наблю-
дается зимой) (см. рис. 45 и 48). Когда летом полярный тихоокеанский воз-
дух двигается к берегу, на западном побережье США наблюдаются обшир-
ные районы берегового тумана. Накопление более холодной океанской воды,
характерное для прибрежной полосы, приводит к образованию у самого по-
бережья пояса более холодной воды, чем в открытом море. Этот пояс более
холодной воды еще больше охлаждает воздух, приближающийся с океана
к линии побережья. Охлаждение воздуха снизу (создающее устойчивость)
при большой силе ветра ведет к образованию слоистых облаков, имеющих
различную вышину, но всегда располагающихся в нижних слоях воздуш-
ной массы. При слабых же ветрах эти облака будут находиться совсем
низко. Так как земля на побережье теплее воздуха и поэтому создает в нем
неустойчивость, туманы распространяются лишь на узкую полосу суши
— 58 —
вдоль берега. Когда в воздухе наступает неустойчивое равновесие, туманы
и низкие облака рассеиваются, так как условием их существования являет-
ся устойчивость атмосферы.
Вы замечаете, что в воздушной массе этого типа ливни выпадают только
над высокими горами, над которыми воздух поднимается на большую вы-
соту. Даже и тогда облака сравнительно невелики. Летая на западном
побережье над вершинами облаков и туманов, вы будете находиться в спо-
койном воздухе. Но будьте осторожны при спуске через облачный слой,
так как низкие потолки и ограниченная видимость могут сделать посад-
ку рискованной. Если вы заметите, что инверсия температуры (повышение
температуры с увеличением высоты) над облаками происходит на высоте
примерно 1200—1500 м и дует свежий ветер, вы можете ожидать высоких
потолков и хорошей видимости. Наоборот, если основание инверсии (на-
чало повышения температуры) лежит низко — примерно на высоте 750—
900 м— и ветер слабый, вы можете ожидать низких потолков и плохой
видимости в воздушной массе ниже облачного слоя. Другими словами,
слоистые облака образуются всегда под инверсией. Над сушей, вблизи
побережья, всегда наблюдается болтанка, вызываемая неровностями мест-
ности, но ее легко избежать, летя на большей высоте. Надеюсь, что вы за-
помните все это.
Полярный атлантический воздух {Ра) летом. Эта воздушная масса
характеризуется туманами над северным побережьем Атлантического
океана и слоистыми облаками, иногда расположенными очень низко над
поверхностью земли. Когда приток этого воздуха летом совпадает с баро-
метрическими минимумами в северо-восточных штатах, господствуют низ-
кие потолки и плохая видимость. Дело в том, что летом соотношение между
температурами воздуха и воды в океанах обратно тому, которое сущест-
вует зимой: поверхность океана не нагревает воздух, вызывая его не-
устойчивость, как это бывает зимой. Наоборот, вода охлаждает воздух,
вызывая устойчивость и создавая погоду, характеризующуюся слоистыми
облаками и туманом. Вы легко поймете, что опасность полетов в такую
погоду происходит от низких потолков и плохой видимости.
ТЕПЛЫЕ ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ
Тропический континентальный воздух {Тс). Воздух этого типа имеет
во все времена года сравнительно небольшое значение для полетов, хотя
летом его влияние сильнее, чем зимой. Это объясняется тем, что площадь
жарких континентальных районов в США и Мексике в теплое время увели-
— 59 —
чивается. Этот воздух горячий и очень сухой. Хотя по временам он бывает
очень неустойчивым, однако он свободен от облаков, так как его относи-
тельная влажность настолько низка, что для насыщения его водяным паром
необходим подъем на ненормально большую высоту (и очень сильное охлаж-
дение). Условия для полета в нем обычно хороши, хотя днем вы встречаете
турбулентность даже на большой высоте.
Нижеследующее описание масс морского тропического воздуха гораз-
до длиннее описания воздушных масс других типов просто потому, что
морской тропический воздух, в особенности тропический с залива (Ту)
и тропический атлантический (Та), имеет очень большое значение.
Тропический тихоокеанский воздух (Тр) зимой. Воздух этого типа форми-
руется в поясе пассатов между Калифорнией и Гавайскими островами,
в области высокого давления. Зимой тропический тихоокеанский воздух
имеет большое значение для западной части США. В этом районе вода в
океане сравнительно прохладна, и то обстоятельство, что воздух сформи-
ровался в областях высокого давления, повышает его устойчивость (вспом-
ните, что опускание воздуха вызывает увеличение устойчивости, как пока-
зано на рис. 33). В воздухе над океаном, вблизи побережья Мексики, наблю-
даются кучевые облака с ливнями, но эти облака не достигают величины
облаков, наблюдаемых в других морских тропических воздушных массах.
При движении в северном направлении этот воздух проходит над более
холодной океанской водой, и устойчивость его увеличивается. С переходом
из неустойчивого в устойчивое состояние изменяется и тип облаков. Куче-
вые облака сменяются слоистыми или слоисто-кучевыми. Устойчивость,
созданная охлаждением воздуха снизу, уменьшает его турбулентность.
Верхний предел облаков понижается до высоты 1500—2 400 м. Непрерыв-
ный подъем тропического тихоокеанского воздуха над нижележащим кли-
ном более холодного и более плотного воздуха (как мы увидим ниже, это
называется «теплым фронтом») вызывает дождь на западном побережье
США. В большинстве случаев эта воздушная масса и погода в ней имеют
значение только для западного побережья, но иногда тропический тихо-
океанский воздух переваливает через Скалистые горы. Если при этом райо-
ны, прилегающие непосредственно к Скалистым горам с востока, заняты
глубоким слоем холодного полярного континентального воздуха, то подъем
тропического тихоокеанского воздуха, натекающего на холодный воздух,
продолжается к востоку от гор и вызывает снегопад.
Условия для полетов вполне благоприятны, за исключением того слу-
чая, когда в районах осадков (вблизи фронта) вы, вследствие непрерывного
дождя, встречаете низкие потолки и плохую видимость. Турбулентность
— 60 ~
и в ясных и в облачных частях воздушной массы невелика, так как в воз-
духе отсутствует конвективная неустойчивость (см. рис. 30).
Летом нормальное направление потоков воздуха над Тихим океаном
не благоприятствует вторжению масс тропического тихоокеанского воз-
духа в США ввиду существования области высокого давления над океаном
у побережья США.
Зимой играют большую роль другие морские тропические массы,
отличающиеся по своим свойствам от тропического тихоокеанского воздуха.
Тропический воздух с залива {Тд), формирующийся над Мексиканским
заливом и Караибским морем, и тропический атлантический воздух
{Та), формирующийся над Саргассовым морем, имеют для США чрезвычайно
большое значение. В областях их возникновения температура океанской
воды высока, так же как температура воздуха и его удельная влажность,
так что этот воздух характеризуется влажнонеустойчивостью (вспомните,
что на рис. 23 воздух был устойчив, пока был ненасыщен, но после насы-
щения сразу становился неустойчивым).
Тропический воздух Мексиканского залива имеет очень высокую удель-
ную влажность, а ввиду того, что это большое количество влаги почти
насыщает воздух, относительная влажность тоже высока (теплый воздух
может содержать больше влаги, чем холодный, а в данном случае он содер-
жит почти все количество влаги, которое может в нем заключаться). Ввиду
высокой относительной влажности воздуху этого типа не приходится под-
ниматься очень высоко, чтобы охладиться до температуры, вызывающей
конденсацию водяного пара; поэтому такой воздух характеризуется слоисто-
кучевыми и слоистыми облаками. Надвигаясь на сушу, тропический воздух
Мексиканского залива медленно поднимается над пологим скатом местно-
сти в южных штатах. Этот подъем происходит постепенно и на недостаточно
большую высоту, чтобы вызвать неустойчивость воздуха. При продолжи-
тельном движении над холодной поверхностью суши к северо-востоку, се-
веру и северо-западу воздух становится все более устойчивым, относитель-
ная влажность его увеличивается, и в нижних слоях воздуха над более
холодной землей образуются низкие облака и туман.
Ночью и рано утром погода внутри воздушной массы облачная со слои-
стыми или слоисто-кучевыми облаками. После нагревания солнцем в те-
чение дня низкие облака часто исчезают, и воздух проясняется. При таких
условиях местных гроз не бывает (местными грозами называются грозы;
вызванные сильным местным нагреванием поверхности; это нагревание
поверхности создает в нижних слоях воздуха неустойчивость, достаточную
для того,чтобы вызвать подъем, приводящий к влажнонеустойчивости
-61 —
воздуха). Однако, если подъем воздуха вызван горным хребтом или клином
более холодного и более плотного воздуха, этот подъем может оказаться
достаточным, чтобы создать неустойчивость в воздухе даже зимой, в резуль-
тате чего происходят сильные ливни или грозы (было бы полезно при этих
рассуждениях напрячь свое воображение и мысленно посетить воздуш-
ные массы в областях их формирования и проследить за ними в их
движении).
Зимой тропическая атлантическая воздушная масса, двигающаяся
к северу из области формирования над Саргассовым морем, охлаждается
снизу более холодной водой океана, в результате чего становится устойчи-
вой. Продолжительное охлаждение воздушной массы при ее движении
на север ведет к образованию тумана в обширных районах. Подъем тропи-
ческого атлантического воздуха над клином более холодного и более плот-
ного воздуха в северной части Атлантического океана и вдоль атланти-
ческого побережья США ведет к образованию облаков и значительным
осадкам, выпадающим из массы тропического атлантического воздуха.
Знаменитые «норд-осты» в северо-восточных штатах, сопровождаемые дож-
дем и снегом, являются следствием натекания теплого влажного тропиче-
ского атлантического воздуха на более холодный воздух.
Ваш полет через морские тропические воздушные массы зимой будет
спокойным и приятным, кроме тех случаев, когда потолки и видимость
понижаются под очень низкими слоистыми облаками или в районах тума-
на. Опасность обледенения отсутствует, как и сильная турбулентность,
за исключением случаев, когда происходит подъем воздуха на высоту, до-
статочную для того, чтобы вызвать в нем неустойчивость (см. на рис. 23
объяснение влажнонеустойчивости).
Тропический воздух Мексиканского залива и тропический атлантиче-
ский воздух имеют особенно важное значение летом. Летом солнечное лу-
чеиспускание и нагревание поверхности суши значительно усиливаются и
вызывают преобладание низкого давления над континентальными обла-
стями США. Над Атлантическим океаном, где воздух сравнительно холод-
нее и плотнее, господствует большей частью высокое давление. Это сочета-
ние высокого давления в океане с низким давлением на материке очень
благоприятствует непрерывному притоку морских тропических воздуш-
ных масс в США из области высокого в область низкого давления. Ввиду
того, что поверхность суши нагрета, и теплый морской воздух затекает
далеко на север страны, южная граница холодного полярного воздуха
проходит далеко на севере и лишь изредка достигает южных областей стра-
ны в виде отдельных вторжений холодного воздуха.
— 62 —
Рис. 55.
Свойства тропического воздуха Мексиканского залива и тропического
атлантического воздуха в областях формирования летом во многом схожи
с их зимними свойствами. Летом воздух теплее, влажнее и конвективно
более неустойчив до больших высот, чем зимой, а величина подъема, необ-
ходимого для насыщения воздуха, меньше, чем зимой, ввиду большего
содержания влаги и более высокой относительной влажности.
Одно из основных различий между морскими тропическими воздушными
массами летом и зимой заключается в тех изменениях, которые они претер-
певают при движении над сушей. Летом они не охлаждаются, а нагреваются
снизу, что увеличивает их неустойчивость. При достаточно энергичной кон-
векции развивается резкая неустойчивость, вызывающая грозы.
Р и с. 55. Этот рисунок изображает массу морского тропического
воздуха, двигающуюся с Мексиканского залива через сушу в северном
направлении. Слева вы заметите ливни и грозы — последствия неустой-
чивости, вызванной нагреванием и увеличением влажности нижних слоев
воздуха. При движении воздуха над сушей, как показано в середине
рисунка, внизу попрежнему имеется источник тепла в виде нагретой земли,
хотя источник влаги прекратил свое действие. Воздух попрежнему неустой-
чив, а потому ливни и грозы продолжаются. Подъем воздуха над горным
хребтом в правой части рисунка вызывает еще более интенсивную кон-
векцию, более сильные осадки и более усиленную грозовую деятельность.
При этом движении к северу воздух теряет значительную часть влаги
в виде осадков. Удельная и относительная влажность его падает, а высота
подъема, необходимая для насыщения, увеличивается. Чем дальше тро-
пический воздух Мексиканского залива удаляется на север от области
формирования, тем меньше облаков и реже грозы в воздушной массе.
Воздух становится чистым. Однако он сохраняет свойство прежнего
— 63 —
Ночью
(Пример)
Кучевые облака
( уменьшаются)
wh Движение воздуха ——
* I *’П ‘ \
|| Теплый воздух^
! Мексиканский залив
ввиду вламнонеусакшчивости
воздуха, подъем его через лоры
вызывает сильную облачность
Уменьшившиеся,
кучевые облака
Аллеганские гызы
залива
Рис. 56.
——Слоистые облака"
Здесь воздух, охлаждаемый землей
становится устойчивым
С <Кучвво-дождевые v
чгрозовые) обликах *>
Погода
проясняется
морского тропического воздуха— влажнонеустойчивость. Значительный
подъем воздушной массы, например при натекании на более холодный
и более плотный воздух, сделает ее неустойчивой и вызовет грозы на боль-
шой высоте.
Тропический атлантический воздух имеет примерно те же свойства,
что и тропический воздух Мексиканского залива, с той лишь разницей,
что при прохождении первого над более холодной водой океана в нем
иногда образуются ночью и рано утром морские туманы.
Рис. 56. На этом рисунке изображены изменения несколько дру-
гого типа. Тот же тропический воздух Мексиканского залива удаляется
от области формирования ночью, проходя над более прохладной землей.
Кучевые облака, показанные слева, над сушей уменьшаются благодаря
устойчивости, вызванной охлаждением снизу. Это охлаждение и стаби-
лизация воздуха могут оказаться достаточными для образования в ночное
время внутри воздушной массы слоистых облаков. При таких условиях
конвективные кучевые облака исчезают. Если путь воздушной массы
пересекает горы, как показано справа, подъема, вызываемого горами,
обычно бывает достаточно для перехода в состояние неустойчивого рав-
новесия и возникновения энергичной конвекции и сильных гроз.
При полете через тропический воздух Мексиканского залива и тро-
пический атлантический воздух летом вы можете встретить меняющуюся
погоду. Рано утром, вследствие охлаждения воздуха- прохладной землей,
на побережье Мексиканского залива или Атлантического океана наблю-
даются обширные районы низкой облачности, вызывающей низкие потолки
и плохую видимость, но выше облаков вы можете лететь в спокойном, ясном
воздухе. Солнечное тепло после восхода солнца рассеивает нижние слоистые
облака, но позднее, в течение дня, конвекция приводит к образованию куче-
— 64 —
вых облаков, иногда разрастающихся до размеров грозовых. Обычно вы
можете обогнуть местную грозу, избегая сильной турбулентности и дер-
жась более спокойного воздуха вне облаков. Лететь же сквозь такие грозы,
конечно, рискованно. Когда грозы вызваны в морских тропических воз-
душных массах значительным подъемом воздуха по клину более холодного
и более плотного воздуха, погода становится опасной для полетов, так
как вместо отдельных гроз вы встретите непрерывную цепь грозовой дея-
тельности.
Полет при порывистом ветре
может означать хорошую
встряску.
ОБЛАКА
Когда вы научитесь разбираться в типах облаков и ставить их в связь
с определенными атмосферными изменениями, вы сделаете большой шаг
вперед по пути практического прогноза погоды. Некоторые типы облаков
являются обязательными звеньями в процессе распознавания воздуш-
ных масс и их взаимного влияния друг на друга. Ниже даются описания
и изображения различных форм облаков, их названия и вероятная при-
чина образования.
Рис. 57. На заднем плане вверху мы видим тонкие волокнистые
облака, известные под названием «перистых» (Ci — cirrus). Эти облака
указывают на хорошую погоду и вызываются натеканием более теплого
воздуха на очень большой высоте. Они состоят из мелких ледяных кри-
сталликов.
Ниже их показаны «кучевые» облака (Си — cumulus). Они похожи на
комки ваты, и размеры их изменяются с интенсивностью вертикальных
токов, вызывающих их образование. Это — облака конвекции, возни-
кающие вследствие неустойчивости в воздушной массе, а иногда вследст-
вие подъема воздуха над возвышенностями. Массы морского тропического
воздуха содержат много кучевых облаков. Полярный континентальный
воздух, меняющий свои свойства при движении на юг летом, характери-
зуется усиленным образованием кучевых облаков.
5 Полеты в облаках
— 65 —
Рис. 57.
Рис. 58. Когда натекание на холодный плотный воздух более теп-
лого и более легкого воздуха принимает значительные размеры, перистые
облака сгущаются в «перисто-слоистые» (CiSt—cirro-stratus), как показано
на рисунке. Небо принимает молочный оттенок, происходящий от рас-
текания тонкой, беловатой пелены (вуали).
Этот облачный слой сгущается, когда высота, на которой происходит
натекание теплого воздуха, уменьшается или когда слой холодного воздуха,
на который натекает теплый, становится тоньше.
— 66 —
Рис. 58.
Рис. 59. Если облака опускаются, образуя на высотах ниже перисто-
слоистых облаков более темную пелену, из которой часто выпадает дождь
или снег, эти облака называются «высокослоистыми» (ASt — alto-
stratus). Высокослоистые облака, показанные на рисунке, компактны на
заднем плане внизу, но разорваны ветром на переднем плане.
Рис. 60. Неустойчивость в нижних слоях воздушных масс обычно
Приводит к образованию типа облаков, характеризующихся своим как бы
«вилообразным» видом. В этом отношении типичны облака, показанные
Б*
— 67 —
Рие. 58.
йа этом рисунке. Эти облака получили название «слоисто-кучевых»
St Си—strato-cumulus). «Слоистые» облака (St—stratus) также обра-
зуются в нижних слоях, на тех же высотах, как и слоисто-кучевые, или
ниже. Разница между этими двумя типами облаков та, что слоисто-куче-
вые имеют «вилообразный» вид, тогда как слоистые имеют вид пелены.
Образованию слоистых облаков в теплых воздушных массах способствует
устойчивость воздуха, создаваемая охлаждением его снизу. Во время
осадков увеличение влажности более прохладного воздуха, через кото-
— 68 —
Рис. 60.
рый падают осадки, при частичном их испарении часто ведет к обра-
зованию слоистых облаков в прохладном воздухе.
Рис. 61. На этом рисунке показаны небольшие слоисто-кучевые
облака, уменьшающиеся в размерах и рассеивающиеся благодаря опуска-
нию воздуха после захода солнца, когда исчезла причина неустойчивости
(солнечное тепло). Часто днем небо покрыто слоисто-кучевыми облаками,
образовавшимися вследствие неустойчивости воздуха, тогда как ночью,
после того как неустойчивость прекратится, облачность уменьшается,
и небо становится чистым.
— 69 —
Гис. 61.
Рис. 62. Кучевые облака часто разрастаются до огромных разме-
ров. Грозовые облака принадлежат к семейству кучевых облаков, но
вследствие их величины и сопровождающей их погоды они называются
«кучево-дождевыми» (CuNb—cumulo-nimbus). Показанное на рисунке
как бы «вскипевшее» облако достигло размеров грозового и может быть
названо «кучево-дождевым». Осадки из облаков этого типа обычно ливне-
вого характера. Берегитесь сильных вертикальных воздушных токов
внутри облака, о наличии которых свидетельствует непрерывное изме-
— 70 -
Рис. 62.
пение форм его боков и вершины во время его образования. Избегайте
полета сквозь такое облако; в нем вы встретили бы чрезвычайно силь-
ную турбулентность. Бестолковый Джо несколько раз летал в таких обла-
ках и каждый раз испытывал жестокую «болтанку».
Другим типом облаков, возникающих вследствие конвекции, но на
больших высотах, являются «высококучевые» облака (АСи — alto-
cumulus). Облака «перисто-кучевые» (CiCu — cirro-cumulus) («ба-
рашки») принадлежат к тому же типу, но расположены еще гораздо выше.
— 71 —
Образование этих облаков вызывается неустойчивостью верхних слоев ‘
воздуха, происходящей от подъема и охлаждения конвективно-неустой*
чивых слоев воздуха (см. рис. 30).
Даем приближенно общее распределение облаков различного типа по
высоте:
верхний ярус (7000 — 9000 м) — перистые, перисто-слоистые и перИ’ •
сто-кучевые {Ci, CiSt и CiCviy,
средний ярус (примерно от 2 000 до 4000 л)—высокослоистые и высоко’
кучевые {ASt и АСи)-
нижний ярус (примерно 2000 м и ниже) — слоисто-кучевые, кучевые
и слоистые {StCu, Си и St).
Причисляются к нижнему ярусу, но распространяются до средних
и больших высот кучево-дождевые (CuNb).
Облако похоже на вывеску — оно
говорит, чего можно ожидать
внутри.
Глава V
КАРТЫ ПОГОДЫ И УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ
ПО «ТЕЛЕТАЙПУ»
Первым шагом к обеспечению безопасности полета является заблаговре-
менная прокладка вашего маршрута по карте в соответствии с атмо-
сферными условиями. Вот почему приведенные в этой главе условные
знаки имеют такое большое значение. Они являются азбукой карт погоды,
а если вы не умеете читать и расшифровывать карты погоды, вам лучше
предоставить управление самолетом кому-нибудь другому.
Рис. 63. В этой таблице приведены условные знаки, применяемые
на картах погоды * *. Первая группа знаков указывает погоду на стан-'
ции, производящей наблюдения. Внимательно изучите их. Бестолковый
Джо никогда не поймет их как следует, но вам они понадобятся, когда вы
дойдете до рисунков, иллюстрирующих главы «Атмосферные фронты» и
«Практическое предсказание погоды для летчика».
Вам, вероятно, нетрудно будет запомнить условные знаки для облач-
ности и тенденции давления; особенно наглядны последние. Кстати, пред-
сказание тенденции давления основано на фактическом изменении давле-
ния в сотых дюйма или в пятых долях миллибара2 за последние три часа
'перед моментом наблюдения.
Почти все метеорологи пользуются при определении силы ветра шкалой
Бофорта. Как вы видите, сила (скорость) ветра обозначается прямыми
черточками (перьями). Эти перья прибавляются к стрелкам, указываю-
щим направление ветра, т. е. сторону, в которую дует ветер («стрелка летит
по ветру»), сама же стрелка касается кружка, указывающего положение
метеорологической станции на карте.
1 Условные знаки уточнены по международному метеорологическому коду, применяв’
мому и в СССР.— Ред.
* На картах тенденция указывается в десятых долях миллибара. — Ред,
— 73-
Условные обозначения по международному метеорологическому коду
Условные знаки погоды
О Ясно V Ливни А rz Сильная гроза с градом
ф Обманами закрыто * Снег или мокрый снег Is или ледяной крупой
Ую неба * Умеренный снег гг Сильная гроза
0 Облаками закрыто * с перерывами 1< с дождем
0 2/ю -9/ю неба Облаками закрыто *ho- tyiu неба ♦ * * Сильный снег с перерывами Гроза М • а Слабая морось непрерывная
9 Облаками закрыто Метель Сильная метель * Сильная морось
7H0*h0 кеба 4* с перерывами
0 Облаками закрыто 9/ю неба А К Гроза с градом V Сильная морось непрерывная
0 Небо все закрыто * ' • Дождь и туман -S- Песчаная буря
облаками .—= Снее и туман Слабый поземок
® Кеба не видно из за тумана * =н Сильный поземок
или других явлений Сильный ливневый дождь
!уман ала еуста.ч дымка (видимость 1000м) А V Ледяная крупа умеренная * Слабый яавневый снег
СО Сухая мгла д Мокрая крупа сильная *
• Димдь V Сильный ливневый снег
{ Умеренный дождь
с перерывами
• Умеренный дождь
непрерывный
£• Сильный дождь
с перерывами
• • Сильный дождь
* непрерывный
------ Изобары
Прочие обозначения
Фронт окклюзии
Холодный фронт
ассооаао Верлний теплый фронт
ьЛМллл Верлний лопоВный фронт
*<•»••• Теплый фронт
Классификация и обозначение облачности Барометрическая тенденция
Название Условные знаки высота
Перистые Перисто кучевые 7 с до 9000 м 5000'6000* \ Равномерное падение / \ давление ' Равномерный рост давления
Перигею слоистые Высоко кучевые Высоко слоистые -—С «гулами* пенена 7 X титеяидмые г. 7000м от 800 до 8000м 3000м \ Неравномерное падение у \ давления f Неравномерный рост давления
Слоисто - кучевые Слоистые 150О-2000М до 1000м \ Падение, затем / \_ без изменений / - Рост, затем без изменений
Кучевые нулево- дождевые (грозовые > а о 500м \/ Падение, затем рос® / Рост, затем падение
Шкала Босрорта и обозначения ветра
Условные обовначмия Баллы Бофорта м/сек Характеристика Условные обозначения баллы Бофорта м/сек км/час Характеристика
км/час
ГГГГП > 0 I г 3 4 5 6 С-4 0-3,6 1-2 3,6-7.2 2-3 7.2-10,8 3-5 I0J-I8P 18,0-26,2 7-Ю 25,2-36.0 10-12 36,0-4^2 Штиле Тихий Легкий Слабый Умеренный Свеяий Сильный III, . Illi . ши I1III , UllU 7 8 9 10 11 12 12-15 43,2-54.0 15-18 Крепкий Очень крепкий Шторм Сильный шторм Жестокий шторм Ураган
54.0-64.3 18-22
64.8 - 79,2 24-25 86,4-90 28-29
100,8-104,4 34-40
Z2,4 144fi
Ряс. 63.
Взгляните на рис. 78, 79 и 80, на которых приведены эти условные
знаки в том виде, в каком они применяются на практике. Каждая группа
знаков и цифр относится к определенной метеорологической станции *.
Рис.. 64. Департамент торговли Соединенных Штатов передает бюл-
летени погоды по буквопечатающему телеграфному аппарату «телетайп»
с обширной сети станций, охватывающей всю страну. Эти бюллетени со-
ставляются в следующем стандартизованном порядке: потолок, состояние
неба, видимость, погода, степень помутнения атмосферы, температура,
точка росы, направление ветра, скорость ветра, характер порывов ветра,
барометрическое давление, состояние барического поля и примечания.
Первым фактором, подлежащим рассмотрению по этим бюллетеням,
является потолок. Потолок считается неограниченным, когда облака высоки
(выше 2 900 м) или когда на меньшей высоте имеются разбросанные облака
(покрывающие менее 0,5 неба). О неограниченном потолке не сообщают, но
ограниченный потолок всегда указывается, и его высота, измеренная или
приближенно оцененная, дается в сотнях футов. Если высота потолка
оценена приближенно, то ей предшествует буква Е (estimated— оценено).
Нетрудно понять, как легко сочетать эти различные условные знаки
при составлении бюллетеня. Так, например, знак, помещенный перед нак-
лонной чертой, относится к высоким облакам; после наклонной черты он
относится к низким облакам. Знаки «плюс» и «минус» при условных зна-
ках состояния неба означают соответственно темные и тонкие облака.
При знаках погоды и степени помутнения атмосферы «плюс» и «минус»
означают интенсивность. Стрелки, указывающие направление ветра,
направлены в ту сторону, в которую дует ветер. Температура и точка
росы указываются в градусах Фаренгейта, а скорость ветра в милях в
час.
На рис. 67 показано, какой вид имеют эти знаки в бюллетене, пере-
даваемом по аппарату «телетайп».
* *
*
Одним из важнейших сведений, которые может дать вам метеоролог,
является потолок (высота облаков).
1 Центральный кружок обозначает место расположения метеорологической станции и
степень облачности в районе станции. Справа от него указываются' барометрическое давле-
ние и барометрические тенденции. Слева — температура, осадки и видимость. Сверху — формы
облаков средних и верхних ярусов; под кружком станции—формы нижних облаков и по-
толок (см. рис. 78).
В США на картах погоды, кроме того, указывается направление движения облаков.—
Ред.
— 75 —
Условные знаки. применяемые при передаче по телетайпу J по радио
Состояние неба О Ясно (покрыто меньше 1/10 неба) ф/ф Высоко-сплошная облачность, ните-незначительная ф Незначительная облачность (покрыто от 410 до б/ю неба) обпачность ф Значительная облачность (покрыто от б/,о до 9/ю неба) ®/® о6™™™ ф Сплошная облачность (покрыто 9/ю неба) , н ' ф/Ф Значительная облачность верхних ярусов и малая- <£>/ Незначительная облачность среднего или верхнего яруса нижнего яруса ф/ Значительная облачность среднего или егрхнего яруса ф/ф Малая облачность верхних ярусов и значительная- ф/ Высокая сплошная облачность нижнего ф/ф Высоко-сплошная облачность, ните-значительная ф/ф В верхних и нижнем ярусах-малая облачность облачность
F + Густой туман IF + Густой ледяной туман S + Сильный снег R 4- Сильный дождь ZR + Сильный замерзающий дождь 8 L+Сильный мокрый снег HL 4- Сильный град Ml 4- Сильная дымка ZMI 4- Сильная морозная дымка BS 4- Сильная метель BD + Густая летучая пыль BSA + Густой летучий песок К 4- Густая дымка Н 4- Густая мгла D 4- Густая пыль Эти знаки употребляются для состояния неба.если соответ- > ствующие явления уменьшают потолок до нуля, а видимость до 300м и меньше
Примечание Знак плюс (+) или минус (-) перед обозначением облаков означает,соответственно, „ темные" и „тонкие"
Элементы погоды R - Слабый дождь ZR + Сильный замерзающий дождь 5L + Сильный мокрый снег R Умеренный дождь SP Морось с осадками HL - Слабый град R+ Сильный дождь Ml - Слабая морось HL умеренный гра3 8- Слабый снес Ml + Сильная морось Л л , HL + Сильный град 8 Умеренный снег ZMI — Слабая замерзающая морось S+ Сильный снег ZMI + Сильная замерзающая морось Слабая гроза ZR- Слабый замерзающий дождь SL - Слабый мокрый снег Умеренная гроза ZR Умеренный замерзающий дождь SL Умеренный мокрый снег Т + Сильная гроза Торнадо (смерч) пишется всегда полностью
F - Слабый туман F Умеренный туман F + Густой туман GF - Слабый поземный туман GF Умеренный поземный туман Понижение видимости GF4- Густой поземный туман D Пыль BD + Густая летучая пыль Н Мгла D4- Густая пыль BSA Летучий лесок Н+Густая мгла BS Метель BSA + Густой ягтучий песок 1г - Слабый ледяной туман К Дымка BS+ Сильная метель jf Умеренный ледяной туман К+ Густая дымка BD Летучая пыль IF + Сильный ледяной туман
Направление ветра ♦ Северный *Х Восточно-юго-восточный 1/ Северо-северо-восточный X Юго-восточный / Северо-восточный IX Юго-юго-восточный */ Восточно-северо-восточный t Южный — Восточный У Юго-юго-западный f Юго-западный Западно-юго-зопадный Западный Западно-северо-западный \ Северо-западный Севера-севера-западный Характер ветра G — Свежив порывы G Сильные порывы G 4- жестокие порывы V Переменный ( Указывается .когда нужно, нытред - стМнно после скорости ветра без промежутка и без косой черты)
Рис. 64.
Днем наблюдающие станции обычно измеряют потолок посредством
пуска шаров-пилотов, наполненных водородом и имеющих определенную
скорость подъема в минуту. При низком потолке применяются небольшие
шары-пилоты, и высоту потолка получают, отсчитывая число минут,
— 76 —
Измерение высоты
основания облака
(потолка) ночью
Рис. 65.
прошедших от момента выпуска шара до его входа в нижний слой облаков,
и умножая это число на скорость подъема шара в метрах в минуту.
Высокие потолки измеряются более крупными шарами-пилотами, одно-
временно с наблюдениями за верхними слоями атмосферы. Эти шары
наполняются водородом так, чтобы они имели определенную скорость
подъема, и за их подъемом тщательно наблюдают в теодолит (специальный
угломерный прибор). Теодолит дает отсчет как вертикального угла подъема
шара-пилота, так и его азимута (числа градусов от истинного севера по гори-
зонтальной шкале). По этим величинам высчитывают расстояние до шара-
пилота на различных высотах. Когда шар-пилот, выпущенный для иссле-
дования верхних слоев атмосферы, входит в нижний слой облаков, высота
его в этот момент и принимается за высоту потолка. Обрабатывая данные
шаро-пилотных наблюдений, получают направление и скорость ветра на
различных высотах.
Рис. 65. Здесь показан способ измерения потолка ночью. Прожектор
с вертикальным лучом бросает свой луч прямо над собой на нижнюю по-
верхность облачного слоя. Наблюдатель, находящийся в 150 м или больше
от прожектора, измеряет вертикальный угол светлого пятна на облаке
посредством квадранта — прибора для определения вертикальных угловых
расстояний. Затем при помощи тригонометрических таблиц наблюдатель
вычисляет высоту потолка по формуле:
Л(потолок)=длине базы X tge,
В которой 0 —угол, отсчитанный по квадранту.
На нашем рисунке наблюдатель получит высоту h=450 • tg в, так как
он находится в 450 м от прожектора.. На метеорологических станциях
— 77 —
Шаропилотные и самолетные
метеорологические станции США
SEATTLE
SPOKANE
'MISSOULA
FARGO
r. PAUL
LEWIS
•PORTLAND
S,L lings<S)
SAN DIE
OCK SPRINGS
Denver*
^WSlOw
''EBVOUEPqut
• Шаропилотная станция Бюро погоды
Ф Военная шаропилотная станция
(Сведенияиспользуются бюро погоды)
1®1
' PEARL HAR0DR
Л>/и
® Военно-морская шаропилотная станция
(Сведения используются Бюро погоды)
О Самолетная станция Бюро погоды
^dford Z*80^
SANf^osco\
•fi?ESno
Us VfG^s,
•^6£
®ALT LAKE
СЮОЕМд
SAULT STE.MA№
BURLINGTON*
SELFRIDGE FIEL
) T~ r,,-’w"r5^v
.. \ < Jr
/•fVAMSVH.LE
®LAKEHURST
T^h’N(5T0N
NORFOLK
©ОЫ.АН0ПА C1T¥
ALBANY*
UFFALO
KANSAS CITY
WICHITA»
fORlH Plfc55t^DAVFNpOp
* ©MAMA*
OKSOKLE
JACKSONVILLE
MIAMI
iQOwNSV|£LC
’KEV WESt
•GREENS
KNOXVILLE
Д Военная самолетная станцая Л (сведения используются
[[[] Военно-морская самолетная ( Бюро погоды)
станция J
•ATLANTA^CHAITlESTer
IAXWELL FIELD
Рис. 66.
прожектор и обычно квадрант располагаются в определенных раз навсегда
точках. При такой постоянной установке высота основания облака может
получаться непосредственным отсчетом по прибору.
Рис. 66. Этот рисунок дает вам представление о количестве аэрологи-
ческих станций, регулярно сообщающих сведения о состоянии верхних
слоев атмосферы в США. Шаро-пилотные станции добывают сведения о
направлении и скорости ветра, тогда как самолетные станции ведут в верх-
них слоях воздуха наблюдения несколько иного рода, о которых будет
подробно сказано ниже.
Результаты шаро-пилотных наблюдений над ветром в верхних слоях
атмосферы регулярно передаются по аппарату «телетайп», причем направ-
ление ветра указывается в десятках градусов от истинного севера, а ско-
рость ветра — в милях в час. Такое телеграфное сообщение выглядит
следующим образом:
«WA 17 01818 2033 22138 2240 42343 2444 62446 2350 82354»,
— 78 —
причем каждая из четырех- и пятизначных групп цифр относится к наблю-
дениям на определенной высоте, выраженной в тысячах футов от поверхно-
сти земли. Расшифровывается сообщение следующим образом:
WA Вашингтон, округ Колумбия;
17 17 00 (по 24-часовому исчислению) или 5 00 час. пополудни
01818 На уровне земли (высота «0»); ветер 180° (от севера), скорость
18 миль в час;
2033 Ветер на высоте 1 000 футов, 200°, скорость 33 мили в час;
22138 Ветер на высоте 2 000 футов (первая цифра «2»), 210°, скорость
38 миль в час;
2240 Ветер на высоте 3 000 футов, 220°, скорость 40 миль в час и т. д.
Примеры сведений о погоде, передаваемых по телетайпу
станциями Департамента торговли США
СТ I О13/4К 25/23110 991 53
• Объяснение. cv-Кяивленд, .(wocct*; погода ясная, видимость 13/4 мили,
“ дымка; темп 25“ Ф, точка росы 23“ Ф, ветер-южный, 10миль в час; барометр
29,91", барометрическая тенденция-равномерное падение (за последние 3 часа)
ла О.оз"
Ы С О6К 17/12/ 5 003 1R
_ Объяснение: BJ- Буффало, штат Нью-Лорн, .класс С"; погода ясная,видимость
В 6 миль, дымка, темп. 17’Ф, точка росы 12“Ф; ветер-севера-восточный 5 миль в
час; барометр 30,03", барометрическая тенденция-нераепомерное падение (за поспед-
кие 3 часа) на 0,01"
MQ -Ф5/5Н 23/20/17
Q Объяснение: MQ-Mope « штате Йллииойс; потолок неограниченный, тонкие
разбросанные облака на высоте 500футов; видимость 5 миль,дымка,темп,23°Ф,
, точка росы 20"Ф; ветер - северо-восточный, 17 миль в час
AZ С 4298 19/16*3 010 Г 10STCU/U
Объяснение: AZ-Албани « штате Нью-Йорк, „класс С"; умеренный потолок 4200фу-
D шов; пасмурно, видимость 8 миль .темп 19“ Ф, точки росы 16“Ф; ветер-северный,3 мили
в час, барометр 30,10”; йарометричеиая тенденция - равномерное повышение- менее
0,01" (не передано); Ю/щ неба покрытомюисто-кучевьики облаками,направлениеикдви-
жения неизвестно (и-ипкпашп)
CG I 1297 27/23-15 984 2S 10ST-/ CLDNS VBBL
Объяснение: CG-Чикаго в штате Нллвнойс, .класс I"; измеренный потолок 1200
£ футов , сплошное облачность, видимость 7 миль; темп. 27‘ф, точка росы 23“Ф; ветер-
восточный, 15 миль в час; барометр 29,вГ, барометрическая тенденция-равномерное
падение (за последние 3 часа) на 0,02"; Ю/юмюба покрыто и„~облаками, идущими с
£NE; облачность переменная
Сведениям, относящимся к уровню земли и к четному числу тысяч фу-
тов, предшествует цифра («0» для уровня земли, «2» для 2 000 футов, «4»
для 4 000 ит. д.), а для нечетных чисел тысяч футов сведения даются без
предшествующей цифры.
Рис. 67. Здесь даны образцы метеорологических бюллетеней, полу-
чаемых по аппарату «телетайп» Департаментом торговли. Эти бюллетени
посылаются каждый час всеми станциями и, взятые последовательными
сериями, представляют полный отчет о погоде на различных воздушных
трассах. Приведенные здесь бюллетени, как вы видите, не образуют по-
следовательной серии; я брал их наугад, чтобы иллюстрировать раличные
типы погоды.
Заметьте, что некоторые из
этих бюллетеней содержат ука-
зание класса погоды «С» и «Ь>.
Иногда применяется и обозна-
чение «X»,. хотя здесь оно не
приведено. Эти обозначения
класса погоды применяются
станциями, расположенными
при аэропортах, и относятся к
условиям посадки. При потол-
ке от нуля до 150 м и видимо-
сти до 1,5 км станция указы-
вает «класс X». Условия «клас-
са X» считаются ниже мини-
мальных, допускающих посад-
ку, за исключением некоторых
аэропортов на воздушных ли-
— 79 —
ниях, где условия для подхода лучше и где установлены другие минимумы.
При потолке от 150 м до 500 м и видимости от 1,5 до 5 км станция ука-
зывает «класс I», и это означает, что приближаться к ней надо по приборам,
пока условия не изменятся. Аэропорт «класса С» должен иметь потолок выше
500 м и видимость больше 5 км Ч
Станции, наблюдающие за облаками, сообщают в конце своих бюлле-
теней сведения о количестве, типе и направлении движения облаков.
Рис. 68. Самолетные аэрологические наблюдения передаются ежед-
невно с различных станций по аппарату «телетайп» Департаменту
торговли и содержат сведения о высоте, давлении, температуре, относи-
тельной влажности, эквива-
лентно-потенциальной темпера-
туре и удельной влажности
последовательно для каждой
высоты полета, состоянии облач-
ности, высоты турбулентности
и обледенения.
Все эти сведения получа-
ются в результате специаль-
ных полетов на самолете в
верхние слои атмосферы, со-
вершаемых обычно по утрам, если позволяет погода. Самолет, с установлен-
ным на нем метеорографом (см. рис. 115 б), поднимается на высоту до
5 000 м. Во время полета метеорограф записывает температуру, отно-
сительную влажность и давление воздуха. Из этих величин вычисляются
другие элементы и определяются тип и структура воздушной массы или
воздушных масс, через которые совершался полет.
Посмотрите на сведения, получаемые при подъемах на самолетах, и
объяснения их на рисунке. Для уровня земли высота не указывается,
хотя бестолковый Джо никак не может понять, почему. Высота указывает-
ся для первого уровня над землей ( и для последующих уровней) и дается
в десятках метров над уровнем моря, причем последний нуль опускается;
например, «68» значит «680 м над уровнем моря». Следующая группа цифр
для первой и дальнейших высот указывает давление в миллибарах и тем-
пературу в градусах Цельсия — величины, которые получаются во время
У поверхности
лымч
йервая шест
Сведения,
получаемые
с самолетной
аэрологической
станции
Эквивалентная
потенциальная
яемп.252*А
। уровнем моря
Оятосшпелмал
иажностьТЗХ
Давление 943
миллибара
Темп.
-ГГС
/992-16
992-14 726810/162 833-14
776008^68 943-17
567508/ ........и т.д. для разных высот
75Й08/
(Обозначение станции)
86
/Сведения об облаках, обледенении, турбулентности и т.З./ ( час и число месяца)
Рис. 68
I
S 5
1 Недавно эти обозначения были изменены: класс «С»—потолок 250 м или больше —
днем, 300 м или больше — ночью, видимость 5 км или больше; класс <<N>> (вместо «!>>)—по-
толок 150—250 м, видимость 1,5—5 кл*.
— 80 —
полета с метеорографом. Последняя группа для каждой высоты указывает
относительную влажность, записанную во время полета, и эквивалент-
но-потенциальную температуру, вычисляемую после полета. Последняя
указывается в градусах абсолютной шкалы (0° С = 273° абс.). Заметьте,
что даются только последние две цифры эквивалентно-потенциальной
температуры, первая же опускается. Для холодного воздуха эта опущен-
ная цифра обычно будет «2», для теплого воздуха — «3». Величина удель-
ной влажности указывается полностью и дается в граммах и десятых
долях грамма влаги на 1 кг воздуха.
Далее, сведения о самолетных аэрологических наблюдениях содер-
жат указания относительно облаков, если таковые имеются, их типа, вы-
соты оснований и вершин для каждого уровня. Высоты слоев турбулент-
ности («болтанки»), обледенения и приподнятых туманов указываются в
десятках метров. Например, «ТЬс. 24-150» расшифровывается так: «Тур-
булентность (turbulence) на высоте от 240 до 1 500 м», а «10 St. Cu/U 89-200»
означает облачный слой, закрывающий 10/10 неба на высоте от 890
до 2 000 м при неустановленном (U—unknown — неизвестно) направлении
движения облаков’.
Знания можно только передавать,
а не накачивать.
6 Полеты в облаках
Глава VI
АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ И ЦИКЛОНЫ
{Фронтальные возмущения)
Если вам приходилось беседовать о погоде с метеорологом, вы, навер-
ное, много слышали от него о «фронтах». Фронт — это просто граница или
зона резкого перехода между воздушными массами, обладающими различ-
ными свойствами. Атмосфера создает фронт, когда циркуляция воздуха при-
водит в непосредственное соприкосновение между собой две воздушные
массы различного происхождения или подвергшиеся неодинаковым из-
менениям. Легко представить себе, что если, например, масса теплого мор-
ского тропического воздуха встретится с массой холодного континенталь-
ного полярного воздуха, то между ними образуется граница, причем
более холодный и более плотный воздух будет стремиться подтекать под
более легкий теплый воздух.
Вы помните, что на рис. 8 я показал вам, как разница между давления-
ми и удельными объемами в атмосфере создает циркуляцию между воздуш-
ными массами, имеющими разную плотность? Вернитесь к этому рисунку
и заметьте, как линии равных давлений и линии равных удельных объемов
пересекаются и как в районе их пересечения возникает местная замкну-
тая циркуляция воздуха. Скопление этих точек пересечения или увели-
чение «ячеек» циркуляции между двумя воздушными массами показывает,
что разница между плотностями воздушных масс увеличивается и кривые
равных давлений и равных удельных объемов изменяются более резко
при переходе из одной воздушной массы в другую. Предположите, что эти
мелкие ячейки сосредоточены в атмосферном фронте приблизительно в
двадцать раз гуще, чем при их нормал ьном распределении внутри воздуш-
ной массы, и вы яснее представите себе, что такое переходная зона между
воздушными массами (т. е. фронт).
Рис. 69. Когда скопление достаточного количества этих ячеек обра-
зует зону сосредоточения шириной около 10 км, мы считаем, что между
воздушными массами возник фронт. Вы знаете из сказанного выше, что
— 82 —
—~ssv\lli'f уХ/ ^Х”£
Образование фронта {сходящиеся изотермы)
Разрушение фронта (расходящиеся изотермы)
Рис, 69.
Рис. 70.
во время адиабатических изменений в ненасыщенном воздухе потенциаль-
ная температура остается постоянной. Поэтому для указания скопления
двух воздушных масс вдоль фронта пользуются изотермами, так как уве-
личение или уменьшение давления, сопровождающее движение воздуха
над какой-нибудь поверхностью, не изменяет потенциальных температур
этих воздушных масс.
На рисунке показана циркуляция воздуха, способствующая сближе-
нию (схождению) изотерм в данном воздухе. Например, изотермы в верх-
ней и в нижней частях рисунка стремятся сблизиться в зоне раздела воз-
душных масс при встречной циркуляции. После сближения расстояние
между изотермами будет гораздо меньше, чем оно было при свободной цир-
куляции, и в результате этого в зоне раздела между встречными потоками
воздуха разница в температурах двух воздушных масс становится резче.
Когда эта разница между потенциальными температурами превышает
10°С в зоне шириной в 10 км или меньше, возникает фронт при том условии,
что разница в температурах простирается на достаточную высоту верти-
кально вверх. Фронты, в которых разница в температурах простирается
Вверх по вертикали на высоту меньше 1 или даже 1,5 км, не считаются
важными фронтами. В нижних слоях атмосферы часто наблюдается нор-
мальная разница между дневной и ночной температурой воздуха, кото-
рая, однако, не вызывает образования фронта.
Способность атмосферы создавать фронты имеет большое значение,
так как, согласно принятой теории, фронты и фронтальные зоны играют
существенную роль в развитии циклонов. Вы понимаете теперь, почему
для вас и для метеоролога важно уметь распознавать существование фрон-
тов и правильно находить их положение на карте погоды?
6*
— 83 —
Помимо первичных фронтов, вы часто встречаете фронты вторичные,
которые образуются в перемещающихся воздушных массах. Это особенно
относится к воздуху полярного происхождения, который, удаляясь от
области формирования, претерпевает быстрые изменения. Неравномерность
этих изменений может вызвать внутри воздушной массы за короткое время
большие различия в температурах по горизонтали. Затекание воздуха
по кривой в область низкого давления стремится вызвать внутри воз-
душной массы циркуляцию, способствующую сближению изотерм и об-
разованию фронта. Эти второстепенные фронты имеют большое значение
для вас и для*метеоролога, предсказывающего погоду, так как оказы-
вают заметное влияние на летную погоду.
Рис. 70. Иногда воздух циркулирует так, что изотермы стремятся
разойтись от оси зоны раздела. В этом случае разница в температурах по обе
стороны зоны раздела между воздушными массами уменьшается, фронталь-
ная зона рассеивается и циркуляция воздуха не благоприятствует образо-
ванию нового фронта.
Рис. 71. Атмосферные фронты представляют собой наклонные по-
верхности, у которых угол наклона может быть различным1. Линия, обо-
значающая фронт на карте погоды, является просто пересечением этой
наклонной поверхности с поверхностью земли. Если взять горизонтальный
разрез фронта, мы получим циркуляцию воздуха и сопровождающее ее
сгущение изотерм, изображенные на рис. 69. Здесь же, на рис. 71, мы имеем
вертикальный разрез того же фронта. Подумайте хорошенько, и вы пой-
мете, что непрерывное движение воздушных масс навстречу друг другу
может привести только к одному результату — развитию и интенсифи-
кации фронта.
Рис. 72. Этот вертикальный разрез фронта изображает положение,
обратное показанному на рис. 71. Из того, как воздух циркулирует здесь,
1 Этот угол всегда мал — меньше одного градуса.—Ред.
— 84 —
Холодный фронт
Рис. 73.
вы легко придете к выводу, что уже через небольшой промежуток време-
ни движение воздушных масс по расходящимся направлениям разрушит
весь фронт, рассеяв лежащую между ними зону раздела.
Рис. 73. Холодный фронт образуется, когда масса холодного, тяже-
лого воздуха вторгается под легкую теплую воздушную массу и припод-
нимает ее (вследствие разницы в плотностях обеих воздушных масс). По
мере подъема теплого воздуха он охлаждается адиабатически, обычно до
такой степени, что наступает его насыщение и образуются облака. Обыкно-
венно эти облака принадлежат к типу кучевых, вызываемых конвекцией
или‘неустойчивым равновесием воздушной массы (если вы не помните,
как это происходит, посмотрите на рис. 56). Выпадающие из них осадки
носят ливневый характер — крупнокапельный дождь или снег большими
хлопьями \
Ввиду неустойчивости и турбулентности слоев в холодном воздухе вы
увидите, что облака продолжают образовываться в нем и вдали от холод-
ного фронта, хотя осадки из них, если и бывают, то кратковременные.
В холодном воздухе, позади холодного фронта, и значительно ниже об-
лаков, образовавшихся вследствие подъема теплого воздуха, также об-
разуются облака, так называемые разорванные (Frst'), вследствие насы-
щения воздуха при испарении воды падающих сверху осадков.
В теплое время года, когда условия благоприятствуют натеканию мор-
ского тропического воздуха навстречу вторгающемуся холодному воздуху,
вдоль холодного фронта возникают грозы, вызываемые подъемом теплого
воздуха и переходом его в состояние неустойчивого равновесия, за которым
следует сильная конвекция (вертикальное движение) внутри облаков2.
1 Так как угол наклона фронтальной поверхности к земле мал, то осадки будут
выпадать за холодным фронтом.— Ред.
г На всех рисунках, изображающих фронты в вертикальном разрезе, масштабы иска-
жены: вертикальный масштаб увеличен раз в 30 по сравнению с горизонтальным.— Ред.
— 85 —
Теплый фронт
(Натекание теплого воздуха)
Рис. 74.
Рис. 74. Теплый фронт имеет гораздо более пологий наклон, чем хо-
лодный, как вы увидите, посмотрев на этот рисунок. При образовании теп-
лого фронта теплый воздух долго и постепенно поднимается по клину хо-
лодного воздуха. Этот медленный подъем более теплого воздуха сопровож-
дается образованием высокослоистых облаков — логическим последствием
медленного подъема и охлаждения. Но при образовании теплого фронта
образуются также облака другого типа.
Так, например, вдали от линии теплого фронта, там, где слой холод-
ного воздуха, на который натекает теплый воздух, имеет большую.тол-
щину, вы увидите перистые облака. По мере приближения к линии фронта
эти перистые облака постепенно сгущаются в перисто-слоистые и затем
и в высокослоистые.
Сгущение облаков в слое высокослоистых облаков оказывает большое
влияние на составление плана вашего полета, так как конденсация водя-
ного пара в теплом воздухе достигает своего максимума (а отсюда и увели-
чение количества освобождающейся влаги) и вызывает осадки в виде
дождя или снега. Больше того, эти осадки могут распространяться на очень
большие районы и принимать затяжной (обложной) характер. Объясняет-
ся это тем, что клин холодного воздуха, на который натекает теплый воз-
дух, обычно отступает, поэтому теплому воздуху приходится подниматься
Очень долго, и на лежащие под ним районы все это время продолжают вы-
падать сильные осадки.
В теплые периоды года, когда морской тропический воздух отличается
конвективной неустойчивостью, могут возникать грозы на больших высо-
тах (бестолковый Джо, конечно, уже забыл, что мы когда-то говорили
о конвективной неустойчивости, но вы хорошо знакомы с ней по нашим рас-
суждениям по поводу рис. 30). В данном случае грозы на больших высотах
возникают, когда теплый воздух при подъеме переходит в состояние не-
— 86 —
Окклюдированный фронт
(Колодный фронт смыкается с теплым и поверхности)
Рис. 75.
устойчивого равновесия. Обычно, если вы летите в облаках над теплым
фронтом, вы замечаете, что благодаря медленному, постепенному подъему
воздух сделался спокойным, за исключением грозовъа районов, где полет
будет сопровождаться сильной болтанкой.
Рис. 75. Холодный фронт двигается быстрее теплого вследствие боль-
шей величины градиента давления (более сильного напора.) Если эта раз-
ница в скорости удерживается на сколько-нибудь продолжительное время,
вы легко поймете, что в некоторых случаях холодный фронт догоняет теплый
фронт, смыкаясь с ним у поверхности земли, как показано на рисунке.
Когда холодный и теплый фронты смыкаются таким образом, теплый воз-
дух (теплый сектор) буквально вытесняется вверх, и мы имеем окклюзию
в области низкого давления, сопровождающей фронты.
Состояние погоды, сопровождающей этот процесс, обычно является
сочетанием погоды по типу теплого и по типу холодного фронтов. Вы лег-
ко поймете, почему это так, если представите себе, что оба типа погоды, по-
казанные на рис. 73 и 74, следуют непосредственно один за другим, не
отделенные друг от друга районом теплого воздуха.
Циклоны, другими словами области низкого давления («минимумы»)
быстро вызывают окклюзию в районах, в которых условия благоприят-
ствуют этому, например, над большими водными пространствами и равни-
нами.
Рис. 76. Вы увидите, что головная, или передняя, часть воздушной
массы (считая по направлению ее движения), на которую натекает теплый
воздух при наступлении теплого фронта, редко имеет такую же темпера-
туру и плотность, как тыловая часть той же воздушной массы, подтекаю-
щая под теплый воздух при наступлении холодного фронта. Разница между
плотностями воздуха в обеих воздушных массах обусловливает ход раз-
вития окклюзии.
— 87 —
Рис. 76.
В окклюзии по типу холодного фронта, показанной на рисунке, воздух
в тылу холодного фронта свежее, холоднее, а потому и плотнее, чем воз-
дух впереди фронта. По мере продвижения окклюзии этот плотный, хо-
лодный воздух вытесняет весь воздух, находящийся на пути холодного
фронта. Поэтому при окклюзии по типу холодного фронта вы встретите
не только сочетание погоды теплого и холодного фронтов, но и осадки в
холодном воздухе набольшую глубину в тыл от холодного фронта. Почему?
Да потому, что, пока теплый воздух вытесняется вверх, как при типичном
холодном фронте, более прохладный воздух, лежащий впереди холодного
фронта, натекает на наклонную поверхность фронта, отчасти играя роль
теплого воздуха и вызывая погоду, схожую с погодой теплого фронта.
Осадки, уже выпавшие через воздушные массы как при холодном, так
и при теплом фронте, обычно вызывают сильное повышение содержания
влаги в результате испарения, между тем как подъем воздуха и добавоч-
ные осадки, вызванные окклюзией по типу холодного фронта, обычно
приводят к образованию обширных низких облаков в массах холодного
воздуха.
Следите за окклюзиями по типу холодного фронта. Летом они вызы-
вают туманы, и вам придется считаться с низкими потолками и плохой
видимостью. Зимой сюда присоединяется еще опасность обледенения.
Рис. 77. При окклюзии по типу теплого фрехнта воздух под теплым
фронтом холоднее, а следовательно, и плотнее воздуха за холодным фрон-
том. Так как холодному фронту приходится затем подниматься по клину
еще более холодного воздуха, лежащего под теплым фронтом, смена погоды
происходит в обратном порядке по сравнению с тем, что происходит при
окклюзии по типу холодного фронта. Однако при окклюзиях по типу как
теплого, так и холодного фронтов теплый воздух, первоначально образую-
щий теплый сектор депрессии, поднимается выше над землей.
— SS —
Рис. 77.
Окклюзии по типу теплого фронта — частое явление. Снова вы имеете
здесь сочетание погоды по типам теплого и холодного фронтов, причем
погода по типу холодного фронта стремится быть главной причиной осад-
ков. Во время окклюзии по типу теплого фронта вы часто заметите сгущение
пелены высокослоистых облаков, сопровождающееся по временам легкими
дождями, внезапно сменяющимися сильными осадками, при очень незна-
чительно меняющихся или неизменных направлениях ветра у поверхности
земли и температуре. Действительно, погода носит характер погоды холод-
ного фронта с незначительными изменениями ветра и температуры у поверх-
ности земли. Однако посмотрите на барометрическую тенденцию, и вы за-
метите типичную перемену, указывающую на вхождение более плотного
воздуха в район с низким давлением, сопровождаемое повышением или
устойчивостью барометрического давления.
Как же влияет окклюзия по типу теплого фронта на ваш полет? Прежде
всего после прохождения холодного фронта вы все еще будете иметь низкие
потолки и плохую видимость. Насыщение, вызванное осадками, привело к об-
разованию низкой облачности в холодном воздухе под поверхностью теплого
фронта, и оно не исчезнет, пока теплый фронт не минует вашу наземную
метеорологическую станцию. Конечно, вы можете рассчитывать на зна-
чительное уменьшение осадков, как только холодный фронт пройдет вверху
(фактически осадки могут даже совсем прекратиться), но, пока не пройдет
теплый фронт, вы должны быть готовы к тому, что встретите низкие потол-
ки и плохую видимость.
Рис. 78. Здесь дается характерный бюллетень погоды, относящийся
к поверхности земли вблизи холодного фронта и изображенный условными
знаками, с которыми вы познакомились на рис. 63. Заметьте, что воздух к
востоку от холодного фронта совсем теплый, погода мягкая и условия для
полетов в этом районе превосходные.
— 89 —
3
ливневый снег
900\ "
Слоисто-кучевые
облака
Падение, затем
рост давления
Полная
облачность
12S
J6
Облаками закрыто ’/10 неба
л £
£
\ Умеренный снег О,!
° Ф у
1200
а*ь'й
&
Видимость в км
50 У—13
Темпера-
тура+10°С
Теплая воздушная
масса
Облаками закрыто Ч'В/юнеба
123 — Давление воздуха Ю12,8миллибар
(759,7мм рт.ст)
13
5арометричес1шя тенденция. равномерное падение
за последние 3 часа 13 десятых долей миллибара
Ветер юго-западный 5 баллов ' Кучевые облака
потолок 900м
Типичная метеорологическая обстановка вблизи холодного фронта
Рис. 78.
По мере приближения холодного фронта барометрические тенденции
указывают на непрерывное падение давления, а скорость ветра, дующего
обычно с направлений от W до S, увеличивается. Это — типичные явле-
ния при приближении холодного фронта. Теперь посмотрите на район,
над которым прошел холодный фронт. Вы увидите, что ветер перешел на
NW, небо закрыто облаками и идет умеренный снег, вызванный энергич-
ным вытеснением более теплого воздуха вверх холодным фронтом, тогда
как барометрическая тенденция показывает повышающееся или устой-
чивое давление.
На самом фронте потолки часто очень низкие и видимость очень пло-
хая, а зимой существует опасность обледенения, как это всегда бывает при
температурах ниже точки замерзания. В районах, удаленных от влия-
ния теплой воды, вы обычно заметите, что после прохождения холодного
фронта погода улучшается, так как облачный покров, образовавшийся в
холодном воздухе вследствие турбулентности, стремится разорваться,
а при быстром движении холодного фронта — разбиться на несколько раз-
бросанных облаков или совершенно рассеяться. При таких условиях давле-
ние продолжает повышаться, температуры остаются низкими, а ветер
продолжает дуть с направлений от W до N.
Я уже сказал, что показанные здесь условия холодного
фронта представляются идеальными для полета, но к этому утверждению
надо сделать две оговорки. Во-первых, если путь холодного воздуха в
— 90 —
тылу холодного фронта проходит над теплой водой, то облачность удер-
жится, и пойдет снег ливневого характера (вернитесь к рис. 51,
и вы поймете почему). Во-вторых, не исключена возможность образова-
ния вторичных холодных фронтов после прохождения первого.
Первая оговорка имеет особенно важное значение, когда вам приходится
иметь дело с холодным воздухом, притекающим в область Великих озер
и районы к востоку и юго-востоку от них. При ливневых снежных осад-
ках налицо низкие потолки, плохая видимость и опасность обледенения,
хотя в теплом воздухе к востоку от холодного фронта погода обычно ос-
тается хорошей до надвигания холодного фронта. Если же вы проследите
за движением того же холодного фронта над районами к западу и югу от
Озер, вы заметите лишь кратковременное понижение потолков и ухудше-
ние видимости, после чего наступает обычное улучшение погоды.
Что же касается вторичных холодных фронтов, то они часто вызывают
значительное понижение потолков и ухудшение видимости, обильный сне-
гопад и опасность обледенения. В районе Озер они также усиливают шква-
листость (порывистость ветра). При приближении вторичного холодного
фронта барометрическая тенденция показывает устойчивость или даже не-
большое понижение давления, а ветер вместо того, чтобы дуть в одном и
том же направлении, стремится вернуться к более южному направлению.
Ввиду влияния, оказываемого на направление ветра вторичным фронтом,
остерегайтесь слишком полагаться на перемены ветра как на средство опре-
деления положения холодных фронтов. Так, например, перемена ветра к
NW, которая нормально последовала бы за прохождением холодного фронта,
может быть только временной, и ветер вскоре после прохождения первого
фронта может перейти на W или даже WSW и SW под влиянием вторичного
фронта.
Рис. 79. Здесь дается карта, типичная для погоды вблизи теплого
фронта; изучая ее, заметьте данные о потолке и видимости в массе холодного
воздуха впереди фронта. Они равны соответственно 300 м и 3 км, и я уже
слышу ваш вопрос: «Но ведь погода здесь ведет к образованию высоко-
слоистых облаков?» Так оно и есть, и ваш вопрос совершенно логичен. Но
помните, что в более холодный воздух в нижних слоях поступило значи-
тельное количество влаги вследствие испарения осадков, выпавших через
этот холодный воздух. И, действительно, в воздух часто поступает так
много влаги, что в холодном воздухе под системой высокослоистых обла-
ков образуются низкие облака, понижающие потолок и ухудшающие види-
мость. Подальше от теплого фронта, где высокослоистые облака располо-
жены довольно высоко и где было мало осадков, потолок выше и видимость
-91 —
Типичная метеорологическая обстановка
вблизи окклюзии
типа теплого фронта
Рис. 80.
лучше, так как в данном
случае действительно преоб-
ладают высокослоистые об-
лака. Как правило, погода
типа теплого фронта гораздо
опаснее зимой, чем летом.
Летом вам приходится иметь
дело с низкими потолками
и плохой видимостью, но в
холодное время года вам
придется также бороться с
опасностью обледенения.
Из рисунка вы увидите,
что разница в погоде по обе
стороны теплого фронта над
сушей обычно бывает резко
выраженной, с гораздо луч-
шей погодой в теплом возду-
хе. Ветер у поверхности зем-
ли в холодном секторе силь-
ный, юго-восточного направ-
ления. Если бы вы подня-
лись в воздух над метеороло-
гической станцией, вы отме-
тили бы в теплом натекаю-
щем воздухе перемену на-
правления ветра на юго-за-
падное и повышение темпе-
ратуры при переходе из ниж-
него, более холодного возду-
ха, в верхний, более теп-
лый. Зимой вы часто можете избежать опасности обледенения, поднявшись
в этот более теплый воздух, где температура может быть выше точки за-
мерзания.
Переход от погоды с холодным воздухом к погоде с теплым воздухом,
наступающий при прохождении теплого фронта по поверхности земли,
обычно приносит быстрое улучшение погоды. Температура воздуха у по-
верхности земли значительно повышается; барометрическое давление ста-
новится устойчивым; небо над сушей проясняется, и ветер переходит в
— 92 —
юго-западную четверть. Но, если открытый теплый сектор находится над
крупным водным районом, вы можете после прохождения теплого фронта
по поверхности земли ожидать совсем другой погоды. В этом случае ох-
лаждение теплого воздуха холодной водной поверхностью, над которой
он протекает, вызывает образование в теплом воздухе низких слоистых
облаков или тумана, как мы уже говорили при рассмотрении изменений,
претерпеваемых воздушными массами. Что же происходит? Направление
ветра и барометрическая тенденция изменяются, а осадки —• дождь или
снег—прекращаются. Потолки все же будут низкими, а видимость пло-
хой вследствие образования тумана или низких слоистых облаков в теп-
лом воздухе.
Рис. 80. Этот рисунок изображает, что происходит, когда холодный
фронт догоняет теплый. Открытый теплый сектор (теплый воздух в обла-
сти пониженного давления), как вы видите, оттесняется к югу, прочь от
центра (центр находится вверху рисунка, вблизи смыкания холодного
фронта наверху с теплым фронтом).
В данном случае воздух справа от теплого сектора холоднее, чем воздух
слева от него. Разница в плотности этих двух воздушных масс заставляет
воздух слева натекать на более холодный воздух справа, так что теплый
воздух поднимается вверх, как на рис. 77, и первоначальная поверхность
холодного фронта переходит в положение над землей, выше клина более
холодного воздуха в правой части рисунка.
Рассмотрите метеорологические данные в середине правой части рисун-
ка. Здесь погода — типичная для высокослоистых облаков: сплошная
облачность на средней высоте с небольшим дождем (и удовлетворительной
или хорошей видимостью). Барометр непрерывно падает, и ветер у поверх-
ности земли юго-восточный.
Теперь посмотрите на данные в правой нижней части рисунка. Здесь
погода характерна для теплого фронта после выпадения осадков в количе-
стве, достаточном для насыщения нижних слоев воздуха и для образова-
ния низкого слоя облаков под высокослоистыми. Потолок—'300 м, види-
мость — 3 км.
Обратимся затем к метеорологическим данным в верхней средней части
рисунка. Прохождение холодного фронта вверху вызвало изменение вида
осадков. Осадки выпадают в виде снега вследствие более низких темпера-
тур, господствующих на высоте конденсации высокослоистых облаков, а
также на высоте конденсации в поднятом прохладном воздухе. Потолок упал
до 200 м, а видимость до 1,5 км. Заметив указанные в этих данных условия
у поверхности земли, вы сами без моей помощи поймете, что при полете
— 93 —
через этот район вы встретите опасность обледенения. Барометрическая
тенденция показывает непрерывное падение, хотя она станет несколько
устойчивее после прохождения холодного фронта. Однако до прохожде-
ния теплого фронта по поверхности земли вы можете ожидать сохранения
общей тенденции к понижению давления. Над этим стоит задуматься и за-
помнить следующее: даже после прохождения холодного фронта высоко
над этой станцией низкий потолок и плохая видимость удержатся, пока в
район станции не вторгнется теплый воздух слева позади теплого фронта.
Тогда погода будет соответствовать указанной для станции в верхней
части рисунка слева, которая, находясь за теплым фронтом, уже на-
блюдает значительное улучшение погоды.
Затем надо обратиться к данным станции у левого края рисунка, на
которой наблюдается типичная погода после прохождения холодного фрон-
та. Ветер переменился на северный, барометр поднимается, а температура
по сравнению с теплым сектором падает.
Станция в левой нижней части рисунка находится в теплом секторе, и
погода на ней хорошая. Ветер юго-западный, температура мягкая; на сред-
ней высоте преимущественно меняющаяся до значительной кучевая облач-
ность, барометр при приближении холодного фронта медленно падает.
Рисковать, может быть, увлекательно,
но летать искусно — безопаснее! ’ .
ЦИКЛОНЫ
Иногда вы замечаете, что вдоль фронта развивается волнообразное
движение — верный признак начинающегося циклонического возмуще-
ния на фронте. Это происходит каждый раз, когда равновесие или нормаль-
ный наклон фронта нарушается энергичным вторжением холодного нижеле-
жащего воздуха на одном из участков фронта, тогда как другие участки
остаются неизменными или когда в какой-либо точке фронта происходит
усиление потока натекающего теплого воздуха. По мере усиления волны или
возмущения начинает возникать ясно выраженное вихревое движение,
сопровождаемое усилением потока натекающего теплого воздуха; дав-
ление в волне понижается, и возникает циклон, или «область низкого дав-
ления». Эти волны образуются на фронтах между воздушными массами
— 94 —
Образование небольшого циклона (минимума}
Рис. 81.
с очень различными свойствами, так как здесь, как вы легко поймете, пир-
куляция воздуха способствует нарушению равновесия фронта. Горные
хребты, изменяющие направление потока воздуха, сравнительно энергич-
ный приток холодного воздуха к фронту или поток теплого воздуха над
фронтальной поверхностью— все это приводит к образованию и под-
держанию волны.
Рис. 81. Этот рисунок иллюстрирует аналогию между водой и мас-
лом, с одной стороны, и холодным и теплым воздухом — с другой. В А
вы имеете плотную жидкость— воду, отделенную тонкой перегородкой от
более легкой жидкости— мас-
ла. В С вы имеете плотный хо-
лодный воздух, отделенный
фронтальной зоной от более
теплого, более легкого воздуха.
Предположим теперь, что пере-
городка между водой и маслом
пробита, как показано в В.
Более тяжелая жидкость (вода)
устремляется в пространство,
занятое маслом, причем возни-
кает кругообразное движение,
показанное стрелками. Срав-
ните это положение с D, и вы увидите, что почти то же самое происхо-
дит, когда холодный воздух вторгается в теплый, что сопровождается
усилением потока натекающего теплого воздуха на фронте справа от цент-
ра завихрения (эти рисунки очень взволновали бестолкового Джо: теперь
он уверен, что в циклонах можно найти масло).
Рис. 82. Здесь показаны последовательные стадии образования
резко выраженного циклона, как они изображаются на картах погоды.
Первым предупреждением об образовании циклона является выпячива-
ние холодного фронта в А. В В циркуляция усиливается, и волна при
своем движении на восток образует как холодный, так и теплый фронты.
Теперь рассмотрите стадию развития, изображенную в С, и сравните ее
с В. Сомкнутые изобары вокруг определенного центра низкого давления
указывают на еще большее усиление циркуляции и на углубление центра
низкого давления. В D холодный фронт окончательно смыкается с теп-
лым, и циклон окклюдируется. Это— типичный ход развития циклона, при
котором воздух в теплом секторе оттесняется на юг от центра низкого
давления. Плотность воздуха в тылу холодного фронта и плотность
— 95 —
Теплый воздух
Стадии образования и углубления циклона (минимума) ло карте погоды, с указанием фронтов, изобар
______________________________________и циркуляции воздуха____________________________________
Рис. 82.
воздуха под теплым фронтом определяют, будет ли холодный фронт
попрежнему располагаться над теплым или нет (советую вам вернуться
к рис. 76 и 77 и еще раз рассмотреть окклюзии по типу холодного
и теплого фронтов).
В северном полушарии область низкого давления, или циклон, обычно
двигается в направлении с запада на восток. Это, конечно, обусловлено
господствующей циркуляцией в средних широтах. Однако часто имеют
место отклонения к северу или к югу от этого направления и наблюдаются
траектории движения циклонов, меняющие свое направление. Вы можете
с уверенностью предполагать, что центр циклона будет двигаться по ли-
нии наименьшего сопротивления, т. е. туда, где, барометрическая тенден-
ция указывает наибольшее падение давления на пути движения области
низкого давления. Запомните это!
Как определить, углубляется ли область низкого давления или запол-
няется (затухает)? Сравните по последовательным метеорологическим
бюллетеням величины барометрического давления в центре или вблизи
центра циклона. Хотя эта разница давления указывается за шестичасовой
период и очень помогает определять тенденцию циклона, вы не можете
получить из нее величину изменения в данный момент, необходимую для
абсолютной точности. Если имеется ясно выраженный теплый сектор,
то барометрическая тенденция вблизи центра низкого давления внутри
теплого воздуха дает вам степень углубления или заполнения за трехчасо-
вой период, причем знак минус перед цифрой означает углубление, а знак
плюс — заполнение (затухание). Но, если циклон вполне окклюдирован,
-96 —
вы не сможете получить непосредственного показания барометрической
тенденции в теплом секторе, так как теплый сектор, или район теплого
воздуха, у поверхности земли может находиться далеко к югу от центра
низкого давления.
По счастью, для решения летных задач вы можете руководствоваться
общей тенденцией в том виде, в каком она указывается на картах погоды.
Вам надо запомнить, что циклоны или области низкого давления («мини-
мумы») характеризуются понижением давления и сходящимися пото-
ками или скоплением воздуха. В антициклоне же или области высокого
давления («максимуме») происходит как раз обратное: давление повышает-
ся, а потоки воздуха двигаются по расходящимся направлениям.
Если бы он только знал,
в чем тут дело!
2 Полеты в облаках
Глава VII
ОПАСНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
(Туман, грозы, обледенение и т. д.)
Одним из самых коварных врагов, с которыми вы можете встретиться
во время полета, является туман. Как бы хорошо и спокойно ни прохо-
дил ваш полет, какой бы идеальной ни была погода на высоте полета,
но если место вашего назначения и другие аэропорты, где возможна по-
садка, окутаны туманом, вы окажетесь в затруднительном положении.
Со временем приемы слепой посадки будут настолько усовершенство-
ваны, что опасность тумана уменьшится, но до тех пор ваша наилучшая
защита от него будет заключаться в уменье распознавать условия, при
которых образуются туманы.
Имеется много способов классификации туманов, но в конце концов
все они сводятся к тому, что существуют два основных типа тумана— туманы
адвекции, вызываемые горизонтальным движением воздуха, и туманы
радиации, вызываемые выделением теплоты в пространство. Туманы адвек-
ции образуются в большинстве случаев вследствие движения теплого воз-
духа по более холодной поверхности. Однако иногда,'особенно в Арктике,
мы встречаем туманы, известные под названием «морозной дымки» ич выз-
ванные натеканием холодного воздуха на более теплую поверхность.
«Морозная дымка» — не что иное, как пар, поднимающийся с теплой
поверхности и конденсирующийся в холодном воздухе.
Морские туманы возникают вследствие натекания теплого влажного
воздуха, находившегося над теплой водной поверхностью, на более холод-
ную водную поверхность, где он и охлаждается. Если движение теплого
воздуха сравнительно медленно, то охлаждение происходит в слое, непо-
средственно прилегающем к поверхности воды, и мы имеем низкий туман.
Но если теплый воздух двигается быстро, то в его нижнем слое возникает
турбулентность, вызывающая образование высокого тумана. Океанские
туманы этого типа нередко достигают большой высоты и очень устой-
- 98 —
чивы. Морские туманы, образующиеся у побережья Новой Англии \
часто переносятся на сушу морскими бризами или общей циркуляцией
атмосферы, вызванной барометрическим градиентом (разностью давлений).
Аналогичные условия существуют летом на западном побережье США.
Летая над сушей, остерегайтесь туманов над холодными озерами и ре-
ками, над которыми может протекать теплый воздух. В связи с этим вот
указание, которое может пригодиться вам при встрече с этими туманами
над поверхностью суши. Если теплый воздух держится неподвижно или
очень медленно движется над холодным районом, видимость ухудшается,
и туман образуется в самых нижних слоях воздуха. Но если более энер-
гичное движение воздуха вызывает турбулентность, туман располагается
на большей высоте, а под ним будет во многих случаях удовлетворитель-
ная видимость.
Затруднения могут возникнуть также там, где теплый тропический
воздух протекает над более холодными поверхностями суши. Это осо-
бенно часто случается в юго-восточной и южной частях США. Если
теплый воздух не был бы вовсе турбулентным, туман, конечно, образо-
вался бы у самой поверхности земли. Но обычно наблюдается турбулент-
ность, вызванная рельефом местности и достаточная для того, чтобы вместо
поземного тумана образовалась пелена слоистых облаков. Под облачным
покровом потолки часто настолько низки и видимость так плоха, что
летать в таких районах вы сочтете рискованным.
Самым обычным типом туманов радиации, который причинит вам
больше всего хлопот при полетах, является обыкновенный «поземный
туман». Поземный туман образуется во время ночного охлаждения и вызы-
вает значительное ухудшение видимости в охваченном им районе. Рассеи-
вается этот туман обычно после восхода солнца при уничтожении инвер-
сии в нижних слоях воздуха, вызванной охлаждением за ночь (вспомните
рис. 34).
Поземные туманы часто имеют небольшую высоту, так как в совершенно
тихую ночь конденсация, вызываемая охлаждением, может распростра-
няться в воздух лишь на незначительную высоту. Если имеется неболь-
шая турбулентность, вызванная слабым ветром, охлаждение распростра-
няется на большую высоту и вызывает образование более высокого тумана.
Наличие в утренние часы этого еще нерассеявшегося тумана может
причинить вам немало хлопот при посадке. Поземные туманы легче всего
образуются в прохладные, ясные, почти совершенно тихие ночи, когда
1 Северо-восточная часть США.— Ред.
Г
— 99 —
воздух почти насыщен и вполне устойчив; поэтому, вылетая в ночной
полет, замечайте разницу между температурой воздуха и точкой росы
(указывающую на величину относительной влажности). Если в начале
ночи разность эта невелика и другие условия благоприятствуют образо-
ванию тумана, берегитесь поземного тумана.
Вы, конечно, знаете по собственным наблюдениям, что туманы часто
образуются при выпадении осадков, когда их испарение в воздухе повы-
шает содержание в нем влаги и повышает его точку росы. Вы часто встре-
чаете туманы перед теплыми фронтами, после сильного выпадения осад-
ков через холодный воздух, находящийся под теплым. Неподвижный
клин холодного воздуха более способствует образованию тумана, чвхМ
энергичная циркуляция. Холодный воздух позади холодного фронта
также способствует образованию тумана, когда осадки холодного фронта
насыщают нижние слои воздуха.
Главная опасность тумана заключается для вас в том, что не только
место вашего назначения, но и другие пункты, в которых вы могли бы
совершить посадку, окажутся окутанными туманом. Единственная гаран-
тия для вас заключается в изучении циркуляции и общего распределе-
ния воздуха над районом, в который вы собираетесь лететь. Если темпе-
ратуры воздуха и точки росы очень близки одна к другой, а воздух вблизи
поверхности земли устойчив, берегитесь тумана. Помните, что осадки
повышают точку росы в некоторых случаях до такой степени, что туман
образуется чуть ли не прежде, чем вы успеете опомниться.
ГРОЗЫ
Гроза есть не что иное, как развившийся из кучевого облака ливень,
сопровождаемый громом, молнией, а иногда и градом (бестолковый Джо
не понимает, почему это так). Если вам приходилось летать через грозу,
вы по собственному опыту знаете, что в грозовом облаке возникают силь-
ные вертикальные токи воздуха. Они вызываются энергичной конвек-
цией, сопровождающей грозу. В сильную грозу высота вашего полета
может измениться на много сотен метров, хотя вы и не будете трогать
ни рулей, ни сектора газа. •
Бестолковый Джо никогда не поймет процессов, происходящих в грозу,
так как он уже успел забыть о том, что существуют такие явления, как
влажнонеустойчивость и конвективная неустойчивость, или, как мы
могли бы назвать их, потенциальная неустойчивость, или скрытая сида.
— 100 —
Однако для вас не представит труда понять связь между этими усло-
виями и грозами.
Как проявление энергичной конвекции гроза, например, легко воз-
никает в воздухе, обладающем в высокой степени потенциальной неустой-
чивостью, или скрытой силой. Так как в США этим условиям лучше всего
удовлетворяют массы морского тропического воздуха, образовавшиеся
в Мексиканском заливе или в Атлантическом океане, вы легко поймете,
что грозы часто возникают в воздухе этого типа. Однако в летнее время
вы можете наблюдать в юго-восточной части США местные грозы и в мас-
сах полярного воздуха, который вследствие изменений стал содержать
значительное количество влаги и приобрел некоторую неустойчивость.
После того как полностью проявится потенциальная неустойчивость
воздуха, вертикальное движение этого воздуха сильно ускоряется. Это
проявление неустойчивости происходит, когда воздушная масса подни-
мается атмосферным фронтом или рельефом местности или когда нижние
слои воздуха настолько сильно нагрелись за день, что вверх до высоты
конденсации устанавливается вертикальный температурный градиент,
больший, чем адиабатический. Ввиду более высоких температур воздуш-
ных масс, большего содержания в них влаги и большей степени их потен-
циальной неустойчивости грозы чаще возникают в теплое время года.
Сильные вертикальные токи воздуха, возникающие в грозовом облаке,
в настоящее время считаются причиной молнии. Эти токи воздуха рас-
щепляют дождевые капли так, что частицы их, заряженные отрицатель-
ным электричеством, уносятся прочь, а заряженные положительным эле-
ктричеством ядрышки капель сосредоточиваются в некоторых частях
облаков. Таким образом, возникает значительная разность потенциалов
(напряжения) между частями облака, заряженными положительным и
отрицательным электричеством, или между частями облака, заряженными
положительным электричеством, и землей, заряженной отрицательным
электричеством. А гром, как знает даже бестолковый Джо, это звук,
сопровождающий молнию.
Рис. 83. Здесь вы видите, как образуются градины. Дождевые
капли, падающие по направлению к земле, подхватываются сильными
восходящими токами воздуха и подбрасываются в слой, в котором темпера-
тура ниже точки замерзания. Оттуда они падают обратно, но вновь под-
хватываются другим восходящим током. Это продолжается до тех пор5
пока теперь уже вполне замерзшая капля или градина, все увеличиваю-
щаяся в размерах во время своих перемещений, станет настолько тяжелой,
что упадет на землю, несмотря на сильнейший восходящий ток воздуха.
— 101 —
В настоящее время все, кроме бестолкового Джо, пришли к заключе-
нию, что полет через грозу — предприятие опасное. При регулярных
полетах на воздушных линиях встреч с грозами избегают самым тщатель-
ным образом и где только возможно. Прежде всего здесь имеется опасность,
происходящая от быстрых и неожиданных изменений высоты полета, так
как вертикальные токи воздуха могут бросить вниз самолет, подобно
тому, как они бросали градины, а это может привести вас в опасную бли-
зость с наземными препятствиями. Сильная турбулентность в грозу не
только причиняет серьезные неудобства людям, но и вызывает большие
перегрузки в самом самолете. Другую опасность представляют градины,
которые с большой силой ударяются о движущийся самолет.
Что же касается молнии, то вы увидите, что случаи попадания мол-
нии в самолет редки; невидимому, можно логически предположить, что
сам самолет не вызывает удара молнии, а только иногда случайно оказы-
вается на пути электрического разряда. Но не преуменьшайте опасно-
стей молнии. Если она ударит, самолет может получить повреждения.
Первым обычно страдает радиооборудование, другие же части самолета
могут расплавиться или расколоться.
Я помню, как я испытал на себе такой «редкий» удар — знак отли-
чия, от которого я с удовольствием отказался бы. Разряд вошел около
левого мотора и вышел у конца правого крыла. В то время как электри-
ческий ток проходил сквозь самолет, зажигание временно выключилось,
и воздушная скорость упала с 280 до 185 км/час. А когда все прошло,
оказалось, что конец крыла на протяжении полуметра был аккуратно
— 102 —
сварен, т. е. металл распла-
вился и спаялся. В данном
случае мне повезло, так как
мое радиооборудование пов-
реждено не
было.
СМЕРЧИ
(ТОРНАДО)1
придется очень
Рис
86. '
Рис.
84.
Рис.
85.
значительно превышающей адиабатический
Вам не
бояться торнадо, как серьез-
ной опасности во время по-
летов, так как они имеют
чисто местный характер. Од-
нако, так как торнадо воз-
никают во время резко выра-
женной грозовой деятельно-
сти, появление торнадо слу-
жит признаком неблаго-
приятной для полетов по-
годы.
Хотя причины образова-
ния торнадо нам мало изве-
стны, мы, рассуждая логи-
чески, можем предположить,
что здесь имеет место повы-
шение температурного гра-
диента воздуха до величины,
градиент. Это изменение температурного градиента вызывает энергичное
вертикальное вытеснение воздуха вверх и соответствующий приток сна-
ружи воздуха, заполняющего пустоту внутри, вследствие чего возникает
интенсивная местная циркуляция, знаменующая первую стадию торнадо.
Рис. 84. Вы заметите, что сначала торнадо имеет вид сигарообраз-
ного валика, выступающего из большого кучево-дождевого облака гро-
зового характера. Темная окраска стержня торнадо происходит от не-
нормального понижения давления внутри завихрения, — понижения,
которое вызывает конденсацию влаги в облако, а также от захваченных
вихрем твердых частиц.
1 Торнадо— смерч над сушей.—Р е.д.
— 103 —
Рис. 85. Торнадо перемещаются по пути причудливого начертания.
Иногда они ударяются о землю и довольно долго идут по земле; в других
случаях они только касаются земли. Циркуляция ветра вблизи смерча
очень энергична, как вы и могли ожидать, ввиду низкого давления в
смерче. Считают, что внутри торнадо барометрическое давление состав-
ляет половину нормального давления снаружи торнадо.
Рис. 86. Помимо разрушений, вызываемых высокими скоростями
ветра, следует учитывать и «взрывной эффект» торнадо. Он заключается
в внезапном разрушении сооружения, прочность которого рассчитана на
нормальное атмосферное давление. «Взрыв» происходит, когда давление
быстро падает до ненормально низкой величины в центре торнадо.
Наблюдая за вертикальным температурным
градиентом наружного воздуха при наборе
высоты, вы можете составить себе пред-
ставление о том, принадлежит ли воздух,
в котором вы летите, к флегматическому
(устойчивому) или темпераментному (не-
устойчивому) типу.
ОБЛЕДЕНЕНИЕ И КАК ИЗБЕЖАТЬ ЕГО
По отношению к противнику можно применить один из двух способов:
или пойти навстречу ему и вступить с ним в борьбу или посторониться.
Имея же дело с явлением обледенения, следует держаться только одного
способа, а именно — сторониться. Мне нечего рассказывать вам о том,
какой вред обледенение может принести вашему самолету; вы уже знаете
зто, если вам приходилось разговаривать с бестолковым Джо, который
часто, сам того не зная, попадает в это опасное положение. Для вас же
важно узнать и запомнить, когда может наступить обледенение.
Вы можете ожидать обледенения: 1) когда вы летите сквозь облачное
образование и какие-либо осадки при температуре ниже точки замерза-
ния; 2) когда вы летите в безоблачном слое при температуре.на точке замер-
зания или ниже, а через этот слой падает дождь из вышележащего более
теплого слоя; 3) когда вы летите из холодного района, в котором темпера-
тура вашего самолета упала до точки замерзания, в район облачности,
в которой температура выше точки замерзания. Третий случай довольно
— 104 — .
необычен, и обледенение при таких условиях незначительно. При темпера-
туре ниже точки замерзания обледенение иногда вызывается мокрым
снегом.
Причина обледенения заключается в следующем. Районы с темпера-
турой ниже 0°С наполнены капельками воды. Кажется странным, что
эти капли, охлажденные ниже точки замерзания, не замерзают, но это
явление объясняется сочетанием нескольких факторов. Поверхност-
ное натяжение капли, ее соленость, а главное то обстоятельство, что жид-
кость в капле находится в спокойном состоянии, — все это способствует
сохранению капли в жидком виде. Но если капля будет разбита или энер-
гично потревожена, как, например, при ударе о самолет, она превращается
в лед. Опыт полетов показал, что даже при таких низких температурах,
как — 25° С и даже —30° С, в атмосфере может находиться вода в жидком
состоянии.
Степень опасности обледенения, повидимому, зависит от размеров и коли-
чества водяных капель и от устойчивости воздуха, в котором они нахо-
дятся. Если капли небольшие и переохлаждены, их поверхностное натяже-
ние так велико, что некоторые из них при ударе о самолет отскакивают от
него, тогда как другие примерзают к нему. Такого рода капли находятся
в слоистых облаках, где вертикальные движения ограничены. При очень
низких температурах капельки имеют тенденцию замерзать целиком, а
не распластываться. При обледенении этого типа обычно образуется
«изморозь». Здесь лед принимает зернистую форму и может накапливаться
в значительном количестве, но легко отпадает под действием потока воз-
духа, обтекающего самолет, или от вибраций самого самолета. Поэтому
лед в виде «изморози» менее опасен, чем «стеклообразный лед».
В отличие от изморози стеклообразный лед крепко держится; он твердый
и гладкий. Хотя он иногда имеет неровную поверхность, но никогда не при-
нимает зернистой формы; струя воздуха, обтекающая самолет, обычно не
оказывает на стеклообразный лед никакого действия. При условиях,
благоприятных для образования стеклообразного льда, он может удиви-
тельно быстро образовать целую корку, чрезвычайно опасную для само-
лета. Если вам придется испытать обледенение такого типа, вес вашего
самолета значительно увеличится, а форма крыльев исказится; поверхности
управления (рули и элероны) станут бесполезными, а нарост льда на винте
снизит мощность мотора до опасных пределов. Известны случаи, когда
за такой короткий промежуток времени, как десять минут, образо-
вывался нарост стеклообразного льда, достаточный для того, чтобы нару-
шить управление самолетом и сделать полет опасным. Лучший способ
— J05 —
Рис. 87.
избежать опасности заключается в том, чтобы обходить районы, в кото-
рых возможно образование стеклообразного льда. Последующие рисунки
и пояснения дадут вам представление о том, как это делать.
Во фронтальных зонах, где облачность гуще и вертикальные токи
воздуха сильнее, вы увидите, что опасность обледенения еще больше,
чем в облаках, образующихся в однородных воздушных массах. Это отно-
сится особенно к облакам над горными хребтами, где вертикальные токи
способствуют поддержанию в воздухе больших жидких капель. Так,
например, если условия температуры и облачности благоприятствуют
обледенению на воздушной трассе Колумбус — Нью-Арк, самое сильное
обледенение имеет место на участке Литсборг — Бакстаун (где имеются
возвышенности). В некоторых случаях обледенение, очевидно, связано
с облачностью в воздушных массах одного и того же типа, хотя, невиди-
мому, большее количество могущей замерзнуть воды содержится в воздухе
над горами. Подобное же явление отмечается при полетах через холодные
фронты. В отношении обледенения холодные фронты оказывают такое же
влияние, как и горы. Из всего сказанного ясно, что опасность обледенения
больше, когда вы летите в облаках, образующихся в воздухе с сильными
восходящими потоками, чем в облаках, образующихся в сравнительно
неподвижном воздухе.
Вы помните, что при образовании теплого фронта теплый воздух под-
нимается, натекая на клин холодного воздуха. Это может оказать большое
— 106 —
Рис. 88.
влияние на план вашего полета, так как знание этого обстоятельства
иногда позволяет вам избежать опасности обледенения. Инверсия темпе-
ратуры и изменение содержания влаги при переходе из нижележащей,
более холодной, воздушной массы в вышележащую, более теплую, иногда
позволяют избежать опасности обледенения. Но увеличение высоты полета
не всегда предохранит ваш самолет от обледенения. Температура более
теплого воздуха, натекающего сверху, может быть значительно выше
температуры нижележащего более холодного воздуха, и все же быть ниже
точки замерзания. При таких условиях в зоне теплого фронта и высоко-
слоистых облаков все же наступит сильное обледенение.
Здесь следует запомнить еще одно важное указание. Иногда сильное
обледенение наступает как в слоистых облаках, так и в замерзающих тума-
нах, которые в изобилии образуются в зимние месяцы в континентальном
полярном воздухе при его движении на юг позади задержанного холодного
фронта. Вследствие повышения содержания влаги в нижних слоях воздуха
после его передвижения на юг в нем имеется больше влаги, готовой к
конденсации, чем при обычной облачности в воздухе этого типа. Если
бы вы были настолько опрометчивы, что попытались бы совершить про-
должительный полет в облаках и замерзающем тумане при температуре
ниже точки замерзания, вы подвергли бы свой самолет всем опасностям
сильного обледенения. В такую именно беду легко попадает бестолковый
Джо, мы же просто летим над слоистыми облаками, которые при подоб-
ных условиях, к счастью, расположены совсем низко.
— 107 —
Рис. 87. Вы видите здесь самолет, летящий навстречу холодному
фронту. Слой воздуха с температурой 0° С в более теплом воздухе в правой
половине рисунка значительно выше, чем позади фронта. Однако заметьте,
что в более теплом воздухе слой с температурой замерзания начинается в
облаке, у самого его основания, так что полет в облаке приведет к обледе-
нению. При этих условиях вам лучше всего лететь ниже облаков, если
только вы знаете, что за холодным фронтом стоит ясная погода и что при
переходе из воздуха с температурой выше точки замерзания в воздух
с температурой ниже точки замерзания ваш самолет после понижения
температуры не встретится с облачным образованием.
Рис. 88. На этом рисунке мы видим осадки теплого фронта в виде снега.
Воздух под наклонной поверхностью теплого фронта совсем холодный,
и сильно замерзший снег падает твердыми хлопьями. В верхнем слое
холодного воздуха температура равна — 7° С, тогда как температура
в более теплом воздухе повышается у поверхности фронта, но остается ниже
точки замерзания. Предположим, что вы установили путем наблюдения,
что вершина высокослоистых облаков находится на большой высоте и
что вы можете подняться над этими облаками, только пройдя через все
стадии опасности обледенения в толще высокослоистых облаков. Теперь
подумайте: какая наилучшая высота полета в данных условиях? Конечно,
под высокослоистыми облаками, где облаков нет, прямо через снегопад.
Здесь вам не придется опасаться обледенения, так как температура низка,
а осадки — совершенно замерзшие.
—108 —
Рис. 90.
Рис. 89. На этом рисунке показаны почти такие же условия, как
на предыдущем, с той лишь разницей, что здесь осадки отсутствуют и
в более холодном воздухе под высокослоистыми облаками образовался
слой облаков. Так как под нижним слоем облаков потолок достаточно
высок и видимость хороша, вам лучше всего лететь под этим слоем. Вы
могли бы также лететь между обоими слоями облачности, вне влияния
фронтальной циркуляции, там, где воздух спокойнее, если вы уверены
в том, что потолок нижнего слоя достаточно высок. Полет в облаках был
бы, конечно, рискованным ввиду опасности обледенения не только в высоко-
слоистых облаках, но и в нижнем облачном слое.
Рис. 90. Распределение температуры в условиях, показанных здесь,
таково, что опасность обледенения существует во всех облаках, хотя эта
опасность, вероятно, меньше всего на большой высоте в высокослоистых
облаках, где температура очень низка. При потолке, равном только 300 .и,
полет под нижним слоем облаков будет, несмотря на хорошую видимость,
сравнительно небезопасным, если только вы не летите над очень ровной
местностью, не имеющей никаких препятствий для полета. При указанных
здесь условиях попытка лететь между слоями облаков была бы также
рискованной, так как нижний слой имеет тенденцию слиться с вышеле-
жащими высокослоистыми облаками. Таким образом, наивыгоднейшая
высота полета будет либо над высокослоистыми облаками, либо в самых
верхних слоях этих облаков, где ввиду чрезвычайно низких температур
вы можете опасаться лишь незначительного образования изморози.
— 109 —
Р ис. 91. Здесь опасность обледенения существует во всей пелене
слоистых облаков в холодном воздухе, имеющих потолок всего лишь в
150 М. Как в облаках, так и под ними температура ниже точки замерза-
ния, так что влага, выпадающая из облаков, замерзает, являясь второй
причиной обледенения дополнительно к первой, существующей в самих
облаках. К'счастью высота верхней границы слоистых облаков невелика,
и потому наивыгоднейшая высота полета будет над верхней границей обла-
ков, где воздух несколько теплее и спокойнее и где нет опасности обледе-
нения. Но вы должны быть уверены в том, что под пеленой слоистых
облаков имеется достаточно большой потолок и достаточная видимость,
позволяющие быстро пробиться через эти облака и подойти к аэродрому.
Я уже говорил, что более серьезная опасность обледенения сущест-
вует в облаках, в которых наблюдаются восходящие потоки воздуха и
которые содержат более крупные капли воды, могущие замерзнуть. В
условиях низких слоистых облаков, показанных на рисунке, мы имеем
исключение из этого правила. Хотя холодный воздух все время посте-
пенно поднимается, однако этого недостаточно для возникновения силь-
ных восходящих потоков воздуха. Однако большое число хотя и мелких
капель составляет достаточное количество влаги, которая может замерз-
нуть при ударе о самолет. Замерзающая влага, очевидно, представляет
большую опасность при полете, так как осадки этого типа замерзают
при прикосновении ко всякому предмету, если этот предмет не настолько
нагрет, чтобы немедленно растопить лед.
— 110 —
Конечно, вы можете задать вопрос, каким же образом все-таки иногда
летают через районы обледенения. Ответ на этот вопрос заключается в
том, что надо тщательно анализировать все условия обледенения и что
летчик должен перед полетом определить, сможет ли антиобледенитель-
ное оборудование его самолета справиться с ожидаемым обледенением.
При изморози антиобледенители обычно бывают очень действительными.
Они действительны также против незначительного нароста стеклообраз-
ного льда, когда лед образуется только на передних кромках крыльев.
Когда стеклообразный лед начинает отлагаться вокруг чехлов (покрышек)
антиобледенителей на передних кромках крыльев и образует нарост на
поверхностях крыльев за чехлами антиобледенителей, тогда пора пере-
стать надеяться на антиобледенители и надо стараться выйти из зоны
обледенения.
Грубые ошибки — и не только в полете—
бывают в результате того, что сперва
действуют, а потом думают.
Глава VIII
СОСТАВЛЕНИЕ КАРТЫ ПОГОДЫ
Карта погоды является основным инструментом метеоролога и, как я
уже сказал, одним из основных ваших пособий при прокладке вами воздуш-
ного пути. Эти карты составляются так тщательно, а элементы, входящие
в их построение, анализируются с таким знанием дела, что прогнозы, ос-
нованные на картах погоды, отличаются высокой степенью точности.
Вы уже знакомы с условными знаками, применяемыми для обозначения
погоды и с их расположением на карте. Вы имеете представление о числе
метеорологических станций в стране, выпускающих бюллетени погоды.
А теперь, когда вы прочитали все написанное нами до сих пор, вы уже сами
можете считаться метеорологом-любителем! Теперь вам нужно познакомить-
ся с тем, как метеоролог сопоставляет и истолковывает полученные им дан-
ные и в удобной, сжатой форме наносит их на карту. Представьте себе,
что вы составляете карту. С чего вы начнете? Бестолковый Джо полагает,
что вы должны собрать все последние данные и начать наносить их на карту;
но он опять ошибается.
Начинать надо с предыдущей карты. Карты погоды отображают логи-
ческую последовательность событий, и по последней составленной
карте вы можете представить себе, что могло произойти за последую-
щий (после составления этой карты) отрезок времени, и определить
вероятное положение фронтов и изобар. Их фактическое положение может
быть нанесено на карту только на основании тщательного сравнения и на-
учного истолкования существующих атмосферных условий, указанных
в последних бюллетенях метеорологических станций.
Изменения температуры, барометрическая тенденция и направление
ветра — все это полезно при определении положения фронта. Так, вы имеете
право подозревать наличие теплого фронта между двумя станциями, если
между этими двумя пунктами наблюдается повышение температуры. Об-
ратно, вы имеете право предполагать существование холодного фронта,
если температура между двумя пунктами понижается, или окклюзии,
— 112 —
если температура переменная. Эти выводы должны быть основаны на
температурах, измеренных на высоте примерно 1 000 м; ниже этой высоты
воздушные массы, находясь в соприкосновении с поверхностью земли,
подвергаются влиянию ее температуры. Однако заметьте, что вы вправе
только подозревать образование фронтов, так как метеорология не та-
кая область, в которой можно делать поспешные выводы. Прежде чем окон-
чательно притти к определенному заключению, вы должны собрать еще
много доказательств, подтверждающих его правильность.
К этим доказательствам относятся барометрические тенденции и на-
правление ветра. Изменение барометрической тенденции от непрерывного
падения к непрерывному медленному повышению или быстрое падение
барометра указывают на возможность существования теплого фронта.
Смена быстрого падения барометра быстрым его повышением может
о значать присутствие либо холодного фронта, либо фронта окклюзии. Из-
менения ветра у поверхности земли также имеют значение, если они сопрово-
ждаются другими приметами, особенно когда речь идет об определении
положения холодных фронтов.
Даже если показания всех этих факторов совпадают, вы все еще не мо-
жете сказать: «Вот здесь проходит фронт». Надо еще внимательно рассмот-
реть данные исследования верхних слоев атмосферы (результаты шаро-
пилотных наблюдений), а также данные, полученные при подъемах метео-
рографов на самолетах или посредством радиозонда. Надо проанализиро-
вать значения давления, температуры, относительной и абсолютной влаж-
ности и эквивалентно-потенциальной температуры на различных высотах.
Особенную ценность для определения свойств воздушных масс по карте
погоды имеют аэрологические наблюдения с самолетов. Как используются
аэрологические данные профессиональным метеорологом? Ответ на этот
вопрос потребовал бы довольно длинного, подробного объяснения, которое
не представляет для вас особой ценности; мы дадим здесь лишь краткий
пример того, как могут быть использованы данные исследования верхних
слоев атмосферы.
Предположим, что мы знаем по одному из таких исследований, что в до-
вольно устойчивом слое воздуха от земли до высоты около 1 500 м темпера-
тура изменяется от +2°С до—3°С, удельная влажность от 2,3 г/кг до 0,5
эквивалентно-потенциальная температура от 260° (абс.) до 280° (абс.). Вы-
ше 1500 м температура повышается до+2° 0, удельная влажность—до 4,5
г/кг, а эквивалентно-потенциальная температура—примерно до 315° (абс.).
Из всего этого ясно, что над холодным воздухом находится более теплый,
а анализ карты, позволяющий узнать траектории соответствующих воздуш-
8 Полеты в облаках
— 113 —
ных масс, покажет вам, имеется ли холодный или теплый фронт. Указывая
точку, в которой наблюдаются инверсия и изменение влажности, аэроло-
гические данные позволяют вам определить высоту раздела между двумя
воздушными массами.
Средний наклон фронтальной поверхности определяется путем срав-
нения расстояния от точки наблюдения на высоте до положения фронта
на поверхности земли с высотой этой точки (в данном случае 1500 л«).
Глубина отдельных воздушных масс, их свойства в отношении устойчи-
вости и неустойчивости и вероятные изменения их при подъеме и опуска-
нии определяются путем сличения данных аэрологических исследований,
полученных от станций в обширном районе.
Предположим, что вы обнаружили инверсию со слоями высокой отно-
сительной влажности в более холодном воздухе, находящемся под теплой
фронтальной поверхностью. Какой вывод вы можете сделать из этого?
Просто тот, что из высокослоистых облаков теплого фронта выпадут осад-
ки; слои высокой относительной влажности в холодном воздухе под инвер-
сией насытятся влагой вследствие частичного испарения осадков, и в более
холодном нижележащем воздухе образуется слой низких облаков.
Когда надо установить, как воздушная масса будет реагировать на
подъем и опускание, метеоролог пользуется диаграммами, чтобы «экспе-
риментировать» над слоями воздуха, определяя, как происходил бы их
подъем и опускание в действительности. Таким путем он определяет протя-
женность и тип облаков, количество и интенсивность осадков и состояние
воздуха в смысле его устойчивости и неустойчивости.
Имея ряд факторов, указывающих на положение фронта, вы должны
теперь наметить его положение на карте погоды тонкой чертой, а затем
добавить черным карандашом изобары. Вы помните, что изобары соеди-
няют точки с одинаковым давлением и проводятся через каждые 5 милли-
бар изменения барометрического давления. Вы увидите, что изобары могут
иметь различную форму. Одни из них — довольно прямые; другие имеют
форму колец (как, например, вокруг области высокого или низкого давле-
ния); третьи образуют ложбины в виде буквы V. Эти V характерны для
изобар вблизи фронта, и наличие их на карте погоды очень помогает точ-
ному определению положения фронта.
Когда вы окончательно придете к заключению, что фронт существует,
и определите его положение, нанесите его на карту более толстой чертой:
синей для холодного фронта, красной для теплого, фиолетовой для фронта
окклюзии и прерывистой для верхнего холодного фронта, какой наблю-
дается при окклюзии типа теплого фронта. Заштрихуйте области осадков
— 114 —
зеленым карандашом и проведите тонкие карандашные линии (изалло-
бары) между точками с равным изменением давления. Изаллобары можно
также наносить тонкими прерывистыми карандашными линиями.
Имея законченную карту, вы можете попытаться сделать заключение
о том, что же должно произойти дальше, другими словами, поставить
прогноз. Делать правильные выводы нелегко, так как каждый ряд факто-
ров погоды обычно подчиняется своему собственному закону. Конечно,
опытный метеоролог может ускорить свою работу, проводя аналогию
между данным и прошлыми случаями, но он слишком хорошо знаком с ка-
призами погоды, чтобы сказать: «Это случится сегодня, потому что случи-
лось вчера (или на прошлой неделе или в прошлом месяце) при подобном
же комплексе условий». На основании показаний карты, анализа происшед-
ших ранее изменений и своего долгого опыта метеоролог отчетливо представ-
ляет себе усиление или ослабление, углубление или заполнение «макси-
мумов» и «минимумов»; таким путем он и определяет, что вероятнее всего
произойдет в будущем. Практика, подкрепленная знанием теории, повы-
шает точность при составлении карт и прогнозе погоды. Опыт профессио-
нального метеоролога в построении и толковании карты погоды является
важным фактором безопасности вашего полета. Таким же важным факто-
ром будет и опыт, который вы сами приобретете, изучая и анализируя
погоду.
Нет двух одинаковых оттисков пальцев,
нет и двух одинаковых карт погоды.
8?
Глава IX
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ
ДЛЯ ЛЕТЧИКОВ
Я считаю твердо установленным, что все — кроме бестолкового Джо •—
поняли, какую важную роль играет метеорология в работе летчика. Преж-
де чем стартовать в дальний полет, всегда советуйтесь с метеорологом,
если только он имеется при аэропорте. Часто то, что он может сообщить вам
о погоде, так же важно для безопасности вашего полета, как и исправное
состояние вашего самолета. Пока вы не составите плана полета, который
не только отвечает требованиям гражданского законодательства о воздуш-
ных сообщениях, но и полностью учитывает погоду, оставайтесь наг земле!
Составляя план полета, помните, что учитывать существующую погоду
недостаточно; вы должны принимать в расчет и ожидаемую погоду. При
очень кратковременном полете атмосферные условия часто остаются без
изменений, и погода, наблюдавшаяся во время вашего вылета, может про-
держаться до вашей посадки. Но при более продолжительных полетах,
особенно через районы циклонической деятельности, вы увидите, что по-
года так же непостоянна, как любимая девушка бестолкового Джо. Ведете
ли вы большой транспортный самолет или самолет меньших размеров,
вы должны предусматривать перемены погоды и учитывать их при состав-
лении плана полета.
Рис. 92. Посмотрите на условия погоды, указанные на рисунке.
Они, очевидно, неблагоприятны для полетов между Буффало и Чикаго,
хотя полет от Нью-Арка до Буффало можно было бы провести безопасно.
Но не слишком торопитесь стартовать! Наблюдается общее перемещение
неблагоприятной погоды с запада на восток, так что, хотя осадки в Буф-
фало показаны в виде снега, однако этот снег имеет тенденцию перейти
в более мокрый снег и весьма вероятно в замерзающий дождь, как в рай-
оне Детройта. Поэтому вы должны притти к выводу, что условия неблаго-
приятны для полета на всем пути от Нью-Арка до Чикаго.
Если бы вы летели из Детройта в Чикаго, вы нашли бы благоприятную
для полета высоту над холодной воздушной массой в теплом воздухе,
—116 —
Рис. 92.
где температуры выше точки замерзания. Но, набирая высоту после вылета
из Детройта и производя в Чикаго посадку по приборам, как будет объяс-
нено дальше, вы подвергли бы свой самолет опасности обледенения стекло-
образного твердого типа, а кроме того, попали бы над Чикаго в район
ограниченной видимости, происходящей от сгущения низких слоистых
облаков и наличия замерзающей мороси и тумана под нижним слоем
облаков.
Конечно, вы встретились бы с условиями, способствующими обледе-
нению, во всей системе высокослоистых облаков, начиная от очень низкой
температуры высоко над Буффало, вызывающей образование изморози
(зернистого льда), до района с температурой 0° С над Детройтом и Чикаго
(стеклообразный лед образуется при температуре от 0°0 примерно до
—4° С). Если бы вы попытались избежать опасности обледенения, летя
между облачными слоями, вы только испытали бы новые затруднения.
Вы встретили бы умеренные, а по временам сильные осадки, и, летя сквозь
них, вы не могли бы быть уверены в своем положении относительно
облаков.
* *
*
Планируя свой полет, обязательно заметьте, какая погода в аэропорте
отправления и просмотрите все имеющиеся бюллетени погоды по марш-
руту и по обе стороны его. В настоящее время, когда вся страна покрыта
сетью метеорологических станций, вам будет довольно легко следить за про-
движением фронтов и за сопутствующими метеорологическими явлениями.
Рис. 93. Приближаясь к теплому фронту, наблюдайте за пеленой
облаков, которые обычно начинаются с перистых, а затем сгущаются в
высокослоистые. Вам придется рассмотреть два следующих вопроса.
— 117 —
Лететь ли вам вдоль наружной границы облачного слоя, где нет осадков и
где натекающий теплый воздух расположен высоко? Или же вы полетите
сквозь сгущающиеся облака системы теплого фронта в теплый воздух
теплого сектора? В первом случае вы встретите идеальные условия для
полета. Во втором — действует целый ряд факторов.
Предположим, например, что вы находитесь на метеорологической
станции, расположенной в правой части карты погоды данного района.
Над станцией — сплошная пелена высокослоистых облаков с потолком
в 1800 м. Видимость довольно хорошая. Дождь еще не начался, но ожи-
- 2/5 —
vs
1200 Ю
цен
25
600 Ч.
1200 3
4 7%
1
8
6/ L BOO
еп"ый вп
в о з д
1018,6
3 Q У X J)
Ваша метеороло^\
гйческая'Опанцйя
„й v
л°
л°дный фронт
Часть карты погоды; те же станции в 20 часов 00 минут
Рис. 95.
дается. При таких условиях вы, вероятно, могли бы лететь с достаточным
потолком и видимостью, если бы не один фактор. Холодный воздух под вы-
сокослоистыми облаками обладает способностью вызывать образование
низких облаков внутри самого себя после того, как через него начнут вы-
падать осадки. В этом заключается главная опасность при полете в усло-
виях погоды типа теплого фронта. В теплые периоды года опасность сво-
дится к низким потолкам и плохой видимости, но зимой, когда осадки при-
нимают форму снега или замерзающего дождя, к этому присоединяется
опасность обледенения.
Рис. 96.
- 119 —
Если только возможно, обращайтесь к метеорологу, чтобы выяснить
структуру воздуха, через который выпадают осадки. Имея данные о тем-
пературе и влажности в верхних слоях атмосферы, метеоролог может ска-
зать вам, на какой высоте вероятно образование облаков. Конечно, если
бы вы имели эти данные, вы сами могли бы сделать нужные выводы. Если,
например, аэрологические данные указывают на инверсию в более холодном
воздухе при равномерном вертикальном температурном градиенте, соот-
ветствующем слегка неустойчивому равновесию и идущему снизу до ниж-
ней границы инверсии, и на высокую относительную влажность непо-
средственно под инверсией, условия благоприятны для образования низ-
ких слоистых облаков под нижней границей инверсии после начала осадков.
Если у поверхности земли разница между температурой воздуха и точкой
росы незначительна, весьма вероятно, что вблизи нижней границы инвер-
сии существует слой, близкий к насыщению. После того как осадки вызо-
вут образование нижнего слоя облаков, толщина облака будет увеличи-
ваться книзу по мере насыщения более холодного воздуха. Чем выше
нижняя граница инверсии, тем, конечно, выше будут основание и верши-
на нижнего облака.
Рис. 94. Здесь показаны в разрезе атмосферные условия и распреде-
ление воздушных масс по линии AD рис. 93. Заметьте, что низких облаков,
связанных с теплым фронтом, здесь еще нет и что потолки повсюду высоки
и видимость хорошая.
Рис. 95. Здесь показаны атмосферные условия вблизи линии AD
рис. 93 по истечении шести часов. Осадки, сопутствующие обширной си-
стеме высокослоистых облаков, распространились. Теплый фронт переме-
стился незначительно ввиду равномерности барометрического давления
в холодном воздухе слева. С другой стороны, холодный фронт значительно
продвинулся и приближается к теплому фронту в центре низкого давле-
ния, образуя окклюзию (вспомните рис. 82). Погода на вашей станции пре-
терпела значительные изменения. Непрерывный дождь вызвал насыще-
ние в нижних слоях и образование пелены слоистых облаков на высоте
300 м при понижении видимости до 2,5 км. На станции, расположенной
к северо-западу от вашей, потолок также понизился с 1 200 до 200 м,
а видимость упала с 5 км до 3 км по той же причине.
Рис. 96. На этом разрезе погоды, показанной на предыдущем рисун-
ке, заметьте, что дождь из высокослоистых облаков распространился на
обширное пространство и что вследствие этого в нижележащем более хо-
лодном воздухе образовалась низкая облачность. При подобных условиях
вы можете безопасно лететь по приборам из холодного воздуха в систему
— 120 —
высокослоистых облаков и оттуда в открытый теплый сектор, при том,
однако, условии, если нет опасности обледенения.
Если осадки' принимают форму снега, старайтесь держаться вне высоко-
слоистых облаков, так как температура будет ниже точки замерзания и
в облаках, вероятно, наступит обледенение. Вы, конечно, можете знать
заранее, что температура там очень низка, так что возможно только самое
незначительное обледенение типа изморози, но без этой положительной
уверенности не пытайтесь лететь слишком долго в облаках. Эксперименты
с опасностью обледенения ведут к беде!
При дожде из высокослоистых облаков вы обычно найдете наверху более
теплый воздух. При замерзающем дожде держитесь вне нижнего холодного
воздуха и поднимитесь на высоту, на которой дождь возникает при темпе-
ратуре выше точки замерзания. Вы можете сами понять, что в облаках,
образующихся в нижележащем более холодном воздухе во время выпа-
дения снега или замерзающего дождя, всегда возможно обледенение, Я
еще раз предостерегаю вас: избегайте районов, в которых возможно обле-
денение. При благоприятных для обледенения условиях лед образуется
так быстро, что он в самый короткий срок может прижать ваш самолет
к земле.
Когда зимой происходит вторжение холодного воздуха на холодном
фронте, вы можете встретить летную погоду в районе, удаленном от воды.
Но над водой погода у фронта осложняется усиленным снегопадом с пони-
жением потолков и ухудшением видимости (если вы забыли, почему это так,
вернитесь к разделу об озерных шквалах if посмотрите на рис. 52). После
прохождения холодного фронта следите за погодой в холодном воздухе,
так как даже без взаимодействия с более теплой воздушной массой погода
в холодном воздухе может стать довольно опасной. Как я указал, говоря
об озерных шквалах, это является результатом изменений под влиянием
более теплых водных поверхностей. Очевидно, если вы можете долететь до
места назначения прежде, чем до него дойдет холодный фронт, вам не при-
дется беспокоиться об этом. Но если нет, то вам лучше заранее подсчитать,
какого потолка и какой видимости вы можете ожидать, если вы при-
будете на место одновременно с фронтом или сразу после его прохож-
дения.
Рис. 97. В холодные периоды года метеорологические станции часто
сообщают, что после прохождения холодного фронта в холодном воздухе
образовалась обширная область низкой облачности. Возможны также со-
общения об осадках из пелены слоистых облаков в виде замерзающей
мороси и ливневого снега. Это явление всегда застает бестолкового Джо
— 121 —
быстрое образование слоистых облаков в холодном воздухе
Наверху
ясно
Медленный подъем е холодном воздухе
вызывает охлаждение и конденсацию
на небольшой высоте
(низкие потолки)
Рис. 97.
и непосвященных людей врасплох, хотя опытные летчик и метеоролог
ожидают таких осадков.
Как вы знаете, низкие облака не образуются в холодном воздухе в
тылу быстро перемещающегося фронта вследствие большой толщины массы
холодного воздуха позади фронта и турбулентности в холодном воздухе,
который обычно двигается с большой скоростью. Но когда вторжение
холодного воздуха достигло своей максимальной глубины и воздух начи-
нает отступать, холодный фронт либо останавливается, либо двигается
очень медленно. Это первый признак наличия благоприятных условий для
образования низких облаков.
На рис. 69 вы видели/что поток воздуха, способствующий образованию
фронта, неизбежно приводит в соприкосновение две воздушные массы.
На рис. 97 показана такая циркуляция воздуха, при которой на сравни-
тельно неглубокую массу холодного воздуха натекает более теплая воздуш-
ная масса. Для компенсации скопления воздуха у холодного фронта дол-
жен происходить, как вы знаете, медленный подъем холодного воздуха
позади фронта. После замедления движения холодного фронта свойства
этого холодного воздуха обычно значительно изменяются вследствие уве-
личения содержания влаги в нижних слоях. Эта добавочная влага повы-
шает относительную влажность воздушной массы, между тем как темпера-
тура остается относительно постоянной.
— 122 —
Медленный подъем холодного воздуха позади холодного фронта вызы-
вает адиабатическое охлаждение, и, ввиду высокой относительной влаж-
ности, высота конденсации (т. е. высота, на которой начинается фактиче-
ская конденсация влаги, содержащейся в воздухе) очень невелика. В ре-
зультате в холодном воздухе позади фронта быстро образуются низкие
слоистые облака.
Как вы узнаете из опыта, погода этого типа обладает одним свойством,
несколько искупающим ее недостатки: верхняя граница облаков обычно
находится довольно низко, и вы без труда найдете удобные условия для
полета над пеленой низких слоистых облаков. Но зимой всегда сущест-
вует серьезная опасность обледенения как в облаках, так и в осадках,
выпадающих из облака. Поэтому не делайте ошибки и не пытайтесь зимой
совершать продолжительные полеты в облаках. Помимо опасности обле-
денения, облачность этого типа представляет другую опасность— низкие
потолки и плохую видимость, когда вам приходится снижаться через обла-
ка, идя на посадку.
Ожидая такого рода погоды, прежде всего следите за признаками за-
медления движения фронта. Это замедление обычно происходит вдали
от центра области низкого давления, преимущественно к юго-западу или
юго-юго-западу от этого центра. Затем старайтесь узнать толщину холод-
ного воздуха непосредственно за холодным фронтом. Сведения об этом вы
можете получить, просматривая имеющиеся данные о самолетных аэроло-
гических наблюдениях. Эти данные укажут вам высоту инверсии на грани-
це натекающего теплого воздуха. Помните, что высота нижней границы
инверсии будет высотой верхней границы облаков и что слоистые облака
будут образовываться сверху вниз при подъеме холодного воздуха снизу
и при выпадении через этот воздух осадков из слоистых облаков, образо-
вавшихся в верхних слоях воздуха. Временами инверсия бывает очень
значительной, и облачность удерживается надолго. Нередко обширная об-
лачная пелена этого типа может держаться в неподвижной массе холодного
воздуха от двух до трех суток.
Рис. 98 и 99. Если имеются указания на то, что вы можете встретиться
с холодным фронтом, надвигающимся на район, занятый теплым тропи-
ческим воздухом, вам следует тщательно рассмотреть данные о погоде
у фронта, прежде чем стартовать в полет. Вдоль линии фронта часто воз-
никают грозы, сильные дожди и турбулентность, как показано на ри-
сунке.
Указания на перемену погоды, происходящую при этих условиях,
даны в двух бюллетенях на рис. 98 и 99 для станции, находящейся в левой
—123 —
части рисунка. Пока станция находилась в юго-западном потоке воздуха, над
ней наблюдались только отдельные разбросанные облака. Но с прохожде-
нием холодного фронта ветер изменился на крепкий северо-западного
направления, началась гроза с градом, а потолки и видимость сильно
снизились.
Летом при таких условиях вам лучше всего приземлиться на аэро-
дроме в районе теплого воздуха и переждать прохождения холодного
фронта. Однако вы могли бы очень осторожно лететь вдоль фронта, ища
интервал между грозами, через который вы можете пересечь фронт.
Чем больше у вас сведений о расположении гроз, о фронте, на кото-
ром они происходят, и скорости, с которой они двигаются, тем лучше
вы можете планировать свой полет. Даже бестолковый Джо больше не
летает по доброй воле в грозу, какой бы слабой она ни казалась.
Рис. 100. Вы, несомненно, много слышали о «линиях шквалов» и о
том, какие затруднения они могут причинить вам. Эти линии шквалов
часто наблюдаются вдоль холодного фронта типа, показанного на рис. 99.
На рис. 100 такой шквал показан в разрезе. Линии шквалов сопро-
вождают грозы, возникающие у холодного фронта. Особая опасность
погоды этого типа по сравнению с обыкновенными грозами заключается
- 124 —
в сильной турбулентности, возникающей не только в облаках самой
грозы, но и в шкваловом облаке и у поверхности, над которой про-
ходит гроза. Замедление движения холодного воздуха вследствие трения
о поверхность земли вызывает выпучивание быстро двигающегося холод-
ного воздуха вперед в массу теплого воздуха над поверхностью земли,
впереди линии холодного фронта. Это положение особенно способствует
образованию погоды шквалового типа и часто случается летом.
Вы можете узнать линию шквалов по ее темному оттенку и грозовому виду
и валообразному или сигарообразному облаку впереди грозы. Если вы
Следите за облаками, образующимися при подъеме через горы.
Пообв стороны может быть ясно,а над юрами-плохая погода
Рис. 102.
— 125 —
увидите, что ие можете перелететь над облаками или не найдете достаточно
большого интервала между грозами, то мой совет вам — сделать посадку
и переждать!
Рис. 101. Пролетая над гористой местностью, помните, что сильные
по токи воздуха вызывают значительную турбулентность. Держитесь на та-
кой высоте, чтобы броски при «болтанке» (которые могут одинаково легко
бросить вас как вверх, так и вниз) не привели вас слишком близко к
вершинам гор.
Рис. 102. При перелете через горы вы также должны следить за обра-
зованием облаков, вызываемых подъемом воздуха над горами. Даже если
вдали ясная погода, как показано на рис. 98, подъем воздуха, вызываемый
горами, может оказаться достаточным для проявления потенциальной не-
устойчивости воздуха и возникновения гроз или сильных ливней. Даже если
в воздухе отсутствует потенциальная неустойчивость, подъем может выз-
звать насыщение воздуха и образование облаков, которые закроют вершины
гор. Опасность заключается еще и в том, что может не быть сведений о
наличии этих облаков на пути, так как район их образования может нахо-
диться вдали от станции, дающей сведения.
* *
*
Не падайте духом, если ваши первые попытки предсказывать погоду
будут неудачны. Опыт научит вас. Наблюдайте за периодическими переме-
нами погоды’, и если вы не знаете, к какому типу принадлежит та или дру-
гая перемена, спросите метеоролога. Помните, что некоторые перемены
погоды происходят внутри воздушных масс без воздействия на них сосед-
них воздушных масс, а другие возникают вследствие взаимодействия ме-
жду воздушными массами, например при натекании на холодный воздух
более теплого воздуха или при подтекании более холодного воздуха под теп-
лый. Определяйте различные перемены, происходящие внутри воздуш-
ных масс при прохождении их над разнообразной местностью, например об-
разование облаков с наветренной стороны гор и рассеивание их с подвет-
ренной стороны.
Каждый раз, когда вы будете на основании собственных наблюдений
находить правильное объяснение перемены погоды, вы тем самым автома-
тически повышаете свою способность предсказывать подобные перемены в
будущем. По мере приобретения опыта внимательный наблюдатель обыч-
но становится хорошим практическим предсказателем погоды.
—126 —
Глава X
ПОГОДА И ПОЛЕТЫ ПО ВОЗДУШНЫМ линиям
В «доброе старое» время при полетах обычно руководились импульсом
и личным суждением. Летчик вылетал, твердо решив прилететь на место
назначения, если ему удастся это сделать, вернуться обратно, если не
удастся долететь, а в случае невозможности сделать то и другое — сесть
где-нибудь между местом старта и местом назначения. Бестолковый Джо и
кое-кто из его приятелей до сих пор пользуются этим примитивным ме-
тодом, но в отношении полетов по воздушным линиям эти дни канули в
ПЛАН ПОЛЕТА NC 11336 22./2.3)
Ош До Расстоя- ние миль Магнитный путевой угол Магнитный курс Угол сноса Высота футов Ветер (направление и спорость I миль/час WW УГ Те мпература •С Мощность Л.с. Путевая скорость миль/час Расчетное время полета 24м
NK Ml YO 3/5 мл ♦м /6000 -1,2 600 Z 104
Ml £Д 13Г 3/У 301 + 13 6000^1000 W5W4S -1,2, "S.S * 1SS S2
ЕА 83 III зщ-зпг 3OS-266 Н 4000 \ WSW4S -S.S.-1 .♦ 1.S * ISO 42
1п 02 л
BJ P3V 66 zrtl •И/ НО А 2000 SW4O -1 600 Z 1irf 32
т PSV 86 259 + 10 2000 №40 + 1,5 « 132 40
PSV DO & иоиг-ззо 2П2СЗ-35Г -«,♦3, +Г 2000 \ WSW35 0 Л 13S 33
h 4f^,
D( D ) DT 16 2Я0 24Г +S А 4000 >VSW3S -1 600 X IOS 10
Т АО 55 IS6 259 -3 4000 W 40 -2 » 13о 2Х
АО во X 2LS Л? -2 4000 W 40 -2 к 130 3S
GO ML 74 240-271 2Н8-2Л1 -6-0 4000-2500 W 3S -2 ♦ 13S ЗН
МО СО 36 Перомисн. . 2500 \ wswis -1 * 1зг Pf
ЛфИ, 1л. 00^
РАСЧЕТ расхода горючего ВОЗМОЖНЫЕ ПУНКТЫ ПОСАДКИ Обинге время полета; Время по расписание; . Пилот... Инспектор.
Литров в час Литров Необходимый запое но банный этол’*
заправочные пункты От До" От До NK 83 802 ZVfO DT
Z5J DO 6^3 Ml во
0т_ до _ До " Сб~ 761 тс 60
От ДО
От _ Да
От До
Места посадок в случае полного отказа радио: • Включал и требуемый законом залов
Рис. 103 (перевод).
— 127 —
Объяснение сокращенных названий аэропортов Ньюарк Маунт Поконо Уайлкс барр «3 ср а Элмира - » е <5 Маунт Моррис —— » Буффало » Мартинс Крик— •- . Парк Плейс » Джервис | Стрэтбери — ® <S Детройт (город) — 1 Детройт (округ) ’ ПОЛЕТНАЯ ПУТЕВКА АМЕРИКАНСКИХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ Аэропорт ^***у^... .Рейс..7. .Тип самолета Л С."Л Пилотское сеиветелктео ../77Л4...„..Вылет. Отправлен из . XbmfftA е... .%/??*&...........»**"•“* .-...Дата ..Ж СПЕЦИАЛЬНОЕ РАЗРЕШЕНИЕ кряести имя тлаа м гммфмио пшими мире» ат еиурми Нкнатчер. м смОутииа -....у..»*.. о .*»*.. . г»А*га»4•. •» .*...<••». («.(ег*ыии>цл* »гПТпг<л«»е®«’ гва*»«•*<••••««•• Получено черев ъ. г. Возможные пункты посадка ......Итярукции пиломр Разрешал вышеумианному самолету вылет о .. • мспвеаиш удостоверяю, чмо кв ПРАВИЛА ВЫДАЧИ ПУП ACT выполнены и <апо отсутствие выше специального раэрешемия омачасш. что такового во суиделиуимшм правилам мвлребуеюся содержавшем м зтоя бланке.насколько мне известно, соапвапегавуют истине и правильны Длжурммй ы азропоряу г.У^ S4Pf’.- • v-rv ««*,«« r*« ««««-« ^ UK НА па- ев едения. ОТРЕНЫ
ЗАПРАВЛЕНО ГОРЮЧЕГО N.,. .0. . Д СМАЗОЧНОГО ПОЛНАЯ ВМЕСТИМОСТЬ МКОА 3/3/ Д ГОРЮЧЕГО И ^39 Л СМАЗОЧНОГО ЗАПАС ПРИ СТАРТЕ . Д ГОРЮЧЕГО И . Л СМАЗОЧНОГО самолет, моторы н оьогуАОМние (певылп) °см В АЭРОПОРТЕ ПЕРЕД ВЫЛЕТОМ Мвхыик .jQ,
СВЕДЕНИЯ О ПОГОДЕ
аэ»оао »» Времи ПО'ОЛОК НШС СОСТОПивд ВИДИМОСТЪ жила темпем* ТУРА ТОЧКА РОСЫ •е AfWABMMf • ci»»oeip «•а», щ вдрометп Мя*Ч«*кие исостоамне АЭРОДРОМА
я°° до ® к 3 -3 5WS (62
24 м во ® к ч -1 -3 W,
PMZ 1/1* я 9 ю 0 -2
(о Ф (Г -Г -ч w fz
/
wi № *> ® ч о -Г HJHft
ЯП Уо Ф в + 1 -Г W ЗМ Г —
fA я°° 56 Ф 10 0 -2 ЗИЛ Ю к-в
2Н°° 32 Ф 10 -OS -2 SW /о кч
РМ о я°° 2Х Ф ю 0 -2 3W /V —
м°° 2S Ф 10 47 -7 >У 15 —
В] я°° 2о Ф 7 ♦е -1 КГ
2М°° Н> Ф К- У ♦ 1 -7 5 И Я + ISS
MI К* iO -Ф/Ф 7 0 -Ч iw g т
Pb Л” 6о ф 8 -2 -S' Sir if Ни
PJV 16 ф ? +IS -ОХ W$W /V НЧ
PSW я» 2Ь ф 8 -2 иг$ю /Б мч
DO гз»< 14 -Ф к 6 + ),5 -2 SW н 715
DT 33 ф Ю *!S -я WSWI2
Utpw M BMCO’l АРРОООРТ ВЫСОТА внмя у земля 2000' 4000* MOO' •ООО' 1ОООО* 12000' И ООО’ 1*000'
НК О ^JOO 3»Г H'Jrt'YJ >РЗМ
KJ Q
Ха )мо1екл А. Ю. ЯетуД
/ <7
ЕРОЛЮЛ АЛ* волей яэ . —В -.-«.де, ,’гц',***,м Ггм1. 1-я — Ш’ГРРОЛ седвтеий . . ! ..... Лрпюз пмк- wi otafoKu. Груз на самолете, включая экипаж,,. !Si^ « Допустимый груз. включая экипаж, _Лр$у Kt Настоящим подтверждаю получение путевки с бюллетенем погоды иочитаю все условия. включая и мое физическое состояние.годными полета Груз КО борту этого самолвто состовляст.... BE. ям м превышает утвержденной полезной нагрузка .включая а запас гор* new. Я яииоо проверил запас в подачу сорю*» в органы упраомаиа n-t- Лхгж
Рис. 104 (перевод).
вечность. В настоящее время рейс по воздушной линии является настолько
предопределенным процессом, насколько это допускают пределы Челове-
ческой изобретательности.
128
В нашем дальнейшем изложении вы познакомитесь с различными спо-
собами использования радио для аэронавигации по воздушным линиям и
с приборами, созданными для этой цели. Когда дело идет о погоде, прини-
мают все меры к тому, чтобы заранее предусмотреть все возможные изме-
нения погоды, могущие вызвать изменение плана полета.
Рис. 103. Здесь показан образец плана рейсового полета по воздуш-
ной линии. Заметьте, что каждый отрезок трассы намеченного полета пред-
ставляет собой тщательно разработанную и тщательно решаемую задачу.
Пилот использует все доступные ему средства, чтобы определить наивы-
годнейшую высоту полета, учитывая не только ветер, который он может
встретить наверху, но также и облачность и осадки.
Заметьте также, что магнитные курсы рассчитываются между ориенти-
рами, расположенными через такие промежутки, что для многих участ-
ков планируемого полета летчик может производить расчеты само-
стоятельно.
Основным законом регулярных воздушных сообщений является соб-
людение тщательно разработанных расписаний при минимальном износе
моторов и самолетов и максимальном комфорте для пассажиров, причем
на первом месте всегда стоит правило «Безопасность прежде
в с е г о».
В графах «Расчет расхода горючего» летчик, на основании средних ве-
личин расхода горючего, вычисленных за продолжительный период вре-
мени для каждого типа моторов, рассчитывает количество горючего, не-
обходимое для полета не только до намеченного места назначения, но и
до возможного пункта посадки, причем после неплановой посадки в баках
должен еще оставаться значительный запас горючего.
Рис. 104. Помимо тщательного изучения карт погоды и общего про-
гноза с указанием тенденции погоды на воздушной трассе на несколько
часов вперед, пилот воздушной линии получает еще путевку на полет. В
ней содержатся последние сведения о погоде, полученные с метеорологи-
ческих станций, расположенных на трассе и по сторонам ее, дополнитель-
ные данные о погоде на трассе и сведения о состоянии самолета, количестве
на самолете груза, горючего и смазочного и о максимальной допускае-
мой нагрузке.
Рис. 105. Прежде чем стартовать, летчик воздушной линии обсуждает
существующие и ожидаемые условия погоды на трассе с аэродромным дис-
петчером и метеорологом. Кроме того, он получает подробный прогноз по-
годы вродб указанного здесь, которым он пользуется для справок во время
полета.
9 Полеты в облаках
— 129 —
_ АМЕРИКАНСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ а^НЬЮАРК Аэропорт .^НЬЮАРК, ПРОГНОЗ ПОГОДЫ НА РЕЙС Время Q~O5___ Дата Прогноз на ночкой рейс , ..~иг i., j L. п> v-нгтп» NK-CG.^.- Геден до .—8-00 __ ________
Пилотов просят сдеяать следующие отметки 1 вычеркнуть мирные указания прогноза 3 Указать степень различных явлений по вашей оценке 2 . Записать фактическую погоду, отличную от указанной в прогнозе 4 Подписать прогноз и внести свои замечания на обороте
1 Аэропорты NK: ЗНАЧ.ОБЛ. НА СР. ВЫСОТЕ ДО СПЛОШН. НА 7000* И ВЫШЕ ; ВИДИМ 7 МИЛЬ ИЛИ БОЛЬШЕ BJ: СПЛОШН.ОБЛ.С ПРОХОД. ЛЕГК.СНЕГОМ ИЛИ ЛЕГК.ТУМАНОМ; ПОТОЛОК 2000' И ВЫШЕ; ВИДИМ. 5*8 МИЛЬ DO-ОТ; ВЫСОК.ЗНАЧ.ОБЛ.ДО СПЛОШН.; ПОТОЛОК 9000'; ВИДИМ. 5-8 МИЛЬ;ДЫМКА CG : НАСРИ БОПЬШ.ВЫСОТЕ ЗНАЧ.ОБЛ. ДО СПЛОШН.0 ОТД.ОБЛАКАМИ ОКОЛО 2500'; ОПАСНОСТЬ ОТД.СНЕЖН. ВИХРЕЙ. Видим. 5-в миль. (20)
2. Общие сееЗения НА СР И БОЛЬШ. ВЫСОТЕ ЗНАЧ. И СПЛОШН ОБЛ.НА ВС УЧАСТИ ;НИЗК И СПЛОШН. ОБЛ.ОТ РМО ДО PJV И В УЗКОЙ ПОЛОСЕ БЛИЗ PSU , ВРЕМЕН ЛЕГК СНЕГ. ВРЕМЕН. ОПАСН.ТУМАНА В Р-НЕ BJ. ЛЕГК.СТЕКЛООБР ОБЛЕДЕНЕНИЯ ПРИ ОСАДКАХ в Р-НЕ 83 И ЛЕГК. ДО УМЕРЕНИ ОБЛЕДЕНЕНИЯ 8 ОБЛАКАХ. 2-а Специальные сведения: (Обледенение.град.температура.пыль ив д.) (Сяелеаь указана в обцих сидениях) (20)
3 Потолки 6000-8000' ОТ NK ДО ЕА, ЗАТЕМ ПОНИЖ ДО 2ООО’в Р-НЕ РЗу ЬПЕРЕМЕНИ. ОКОЛО 3000'8 Р-НЕ THR-PSU, ПОВЫШ. ДО 9000 И БОЛЬШЕ ДО Р-ИА 60 И ПЕРЕМЕНИ. 5000-7000 ' НА ОСТ.ТРАССЕ. 3-а. Вершина низких облако»: 3-Ь. Высокие облака: (20)
4. ВиЗимость: ХОР., КРОМЕ Р-НОВ СНЕГОПАДА. ВРЕМЕН. ШДШ. ДО 3 МИЛЬ. (20)
& Ветры на высотах-. СМ. ПЛАН ПОЛЕТА (20)
Метеоролог; . БРАУН ... . Пилот: ..ДЖОНС..
Всего 7<
Рис. 105 (перевод).
Вспомните сказанное нами в главах о метеорологии, и вы поймете, что
если при составлении плана полета вы будете пользоваться только сводкой
погоды на трассе, вы легко можете попасть в беду. Самое важное — преду-
смотреть возможные перемены погоды. Вот почему лица, имеющие отноше-
ние к отправке самолета с места вылета, должны внимательно обсудить
— —
все, даже ничтожные перемены, которые могут произойти в погоде на трас-
се во время полета. Так как предсказание даже самого опытного специа-
листа не всегда может быть вполне правильным, управление воздушной
линии всегда предусматривает второе место посадки на случай, если в на-
меченном расписанием месте посадки условия погоды ее не допускают.
Вторым местом посадки выбирается аэропорт, насколько возможно обес-
печенный от резкой перемены погоды, которая сделала бы посадку на нем
невозможной.
* ♦
*
Уже сделано очень много для создания безопасных условий при поле-
тах по приборам и для уменьшения опасности обледенения до минимума,
но все же главным врагом при полетах остается дурная погода. Практика
воздушных линий состоит не в попытках «перехитрить» погоду, а в выборе
наиболее безопасного образа действий при каждой ожидаемой перемене
погоды, часто вплоть до отмены рейса, если полет при неблагоприятных
условиях погоды, существующих или ожидаемых, мог бы оказаться опасным.
Уверенность, основанная на самомнении,—
опасное свойство, особенно в полете.
9*
Рис. 106.
Глава XI
СРЕДНИЕ ПОГОДЫ
(Климатология)
Сравните климаты Калифорнии и Нью-Йорка, Флориды и Новой Анг-
лии, Техаса и Озерной области; что вы увидите? «В Калифорнии — рай,
скажет калифорниец, и ничего похожего на рай во всех других штатах».
Может быть, он прав, может быть, неправ, но вы увидите, что в каждом
из этих районов наблюдается тенденция к определенному типу погоды в
данное время года и что эта тенденция выражается направлением ветров,
осадками, туманом и облачностью. Знание средних погод имеет свою цен-
ность; оно дает вам при составлении плана полета представление о том,
чего вы можете ожидать, где и когда именно.
—132 —
Рис. 107.
Рис. 106. Этот и следующие рисунки в значительной степени не нужда-
ются в объяснениях. Присмотритесь к стрелкам, указывающим направ-
ление ветров в январе и июле, и вы увидите, как изменяется направление
ветра в разных районах летом (июль) и зимой (январь). Летом преобладаю-
щее влияние оказывает приток теплого морского тропического воздуха,
который распространяется по стране с южного направления и доходит на
север, примерно до Великих озер и северных равнинных штатов. Здесь он
встречается с полярным фронтом, по временам надвигающимся по направ-
лению к югу. В это время года ветры более приближаются к ветрам запад-
ных направлений, господствующим в средних широтах, в которых распо-
ложены США.
Зимой приток теплого морского тропического воздуха сменяется более
сильным продвижением полярного фронта на юг.
Это движение вызывается интенсивной циркуляцией и преимуще-
ственно более холодной поверхностью, допускающей более глубокое
проникновение полярного континентального и полярного тихоокеанского
—133 —
воздуха в южные континентальные области, причем свойства его при
этом изменяются незначительно.
В частности заметьте противоположное направление господствующих
ветров в июне и январе в северной Калифорнии и в районе штатов Орегон
и Вашингтон. Зимой над районом Алеутских островов находится устойчи-
вая область низкого давления, и это вызывает заметную циркуляцию воз-
душных масс полярного типа со Скалистых гор к побережью.
Внимательно рассмотрите карту, и вы увидите, что имеется много чисто
местных изменений направления ветров. Чем вызываются эти изменения?
Подумайте минутку. Конечно, рельефом местности и другими свойствами
земной поверхности.
Рис. 107. Здесь дается частичное объяснение того, почему калифор-
ниец так гордится климатом своего штата, в котором, как и в части юго-
западной области США, ясная погода бывает в течение семи и больше меся-
цев в году. Почему это так? Большое влияние на тип погоды в различных
местностях оказывает присутствие воздушных масс определенного типа
— 134 —
Рис. 109.
и взаимодействие между воздушными массами разных типов. На край-
нем юго-западе США большую часть года наблюдаются преимущественно
горячие' сухие воздушные массы. Вторжение время от времени этого про-
зрачного теплого воздуха в остальную юго-западную часть страны и обуслов-
ливает большое количество здесь ясных дней — от пяти до семи месяцев в
году.
Теперь посмотрите на области, в которых ясных дней меньше всего — на
северную область, область Великих озер, долину северного Огайо и район
к западу от Аллеганских гор. Здесь большая облачность объясняется по-
стоянным взаимодействием между воздушными массами на путях движе-
ния циклонов и подъемом влажных масс рельефом местности.
Наибольшие изменения наблюдаются в тех районах (показанных
толстой косой штриховкой), где воздушные массы воздействуют друг
на друга вдоль движущихся фронтов.
Рис. 108. Теми же причинами, которые вызывают ясные дни, объяс-
няется и состояние облачности — картина, обратная предыдущей.
— 135 —
Рис. 109. Если вы проанализируете причины, которыми вызыва-
ются условия, показанные на этой карте, вы увидите, что меньше всего осад-
ков выпадает там, где господствуют горячие сухие воздушные массы; что
наибольшее количество осадков тесно связано с облачностью, особенно там,
где облачность вызывается рельефом местности, движением циклонов и
прохождением фронтов. Осадки вдоль Скалистых и Аллеганских гор обя-
заны своим происхождением, как вы знаете, подъему влажного воздуха
рельефом местности. Вдоль Атлантического побережья большое количе-
ство осадков объясняется возникновением циклонов в море у побережья,
тогда как максимальные осадки близ Великих озер вызываются изменением
состояния воздуха вследствие соприкосновения его с водной поверхностью.
Различное количество осадков в других частях страны происходит от взаи-
модействия между воздушными массами, главным образом вдоль движу-
щихся фронтов.
Рис. ПО. Сравните эту карту с двумя предыдущими, и вы увидите,
что частота гроз непосредственно не связана ни с максимальными осад-
— Ж —
Рис. 111.
ками, ни с сильной облачностью. Зато грозы особенно часты над районами,
где типы погоды определяются теплыми, влажнонеустойчивыми морски-
ми тропическими массами.
Вот почему больше всего гроз проходит над штатами, лежащими на по-
бережье Мексиканского залива, где воздушная масса подвергается своим
первым изменениям, и в меньшей степени — в центральных и цент-
рально-восточных областях США, где теплый воздух вытесняется более
холодным воздухом и поднимается над горными цепями. Грозы вполне
естественно бывают чаще в летние месяцы, когда массы морского тропи-
ческого воздуха проникают далеко на север.
Рис. 111. Из главы о тумане вы знаете, что эта опасность возникает
каждый раз, когда свойства воздуха меняются при прохождении над более
холодными поверхностями. Один взгляд, брошенный на рисунок, докажет
вам, насколько это справедливо. Поскольку западное побережье испытывает
продолжительный сезонный приток этого измененного воздуха, оно под-
вержено частым туманам, так же как восточный район южной части
— 137 —
Новой Англии. Следующими по частоте туманов идут полосы, прилегаю-
щие с суши к этим районам.
Довольно часты туманы вдоль Скалистых и Аллеганских гор и над по-
бережьем Мексиканского залива, вызываемые изменением воздуха над
сушей. В центральных штатах наблюдается значительное разнообразие не
только в количестве, но и в типах тумана, который бывает либо в виде низ-
ких слоистых облаков, либо поземным. Меньше всего туманов (даже бес-
толковый Джо может угадать, где) бывает над высокими западными и су-
хими юго-западными частями США.
Одно из различий между людьми то,
что некоторые из них не хотят
считать свои ошибки уроками.
Глава XII
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ
И АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРИБОРЫ
Работа «разведчика пого-
ды» значительно упрощается
благодаря различным прибо-
рам, употребляемым при рас-
познавании погоды. Если вы не
профессиональный метеоролог,
вы, вероятно, сами не будете
пользоваться этими приборами,
но, поскольку они повышают
безопасность полета, заранее
давая вам сведения о состоя-
нии атмосферы, вам следует
знать кое-что о том, как они
действуют.
Рис. 112. Указатели на-
правления и скорости ветра
на метеорологической станции
приводятся в действие простей-
шим из всех метеорологиче-
ских приборов. Однолопастный
металлический флюгер повора-
чивает ось синхронного генера-
тора, находящегося непосред-
ственно под флюгером. Каждое,
даже самое незначительное,
движение флюгера передается
указательной стрелке на шка-
ле указателя направления вет-
ра, расположенного на некото-
Флюгер и указатели
направления и скорости ветра
Рис. 112.
— 139 —
Рис.
ИЗ.
Рис.
14.
ром расстоянии от вышки с
флюгером. В некоторых слу-
чаях шкала может находить-
ся в сотне и больше метров
ниже генератора. Точная пе-
редача на эту шкалу дости-
гается путем применения
двух синхронных моторов,
роторы которых всегда сох-
раняют одинаковое положе-
ние относительно их стато-
ров.
Под генератором, приво-
дящим в действие указатель
направления ветра, находит-
ся другой синхронный мотор
с ветрянкой наверху. Эта
ветрянка состоит из несколь-
ких чашечек, установленных
параллельно оси ротора и
вращающихся под действием
ветра; специальное приспо-
собление не дает ветрянке
вращаться по инерции. Вра-
щение ветрянки передается
на шкалу указателя скорости
ветра, настолько чувстви-
тельного, что каждый порыв
ветра и затишье отмечаются
подвижной стрелкой. Окон-
чательный отсчет скорости
ветра дается на шкале в ли-
нейных мерах.
Рис. 113. В связи с
главной флюгерной установ-
кой станции, изображенной на предыдущем рисунке, может применяться
также самопишущий прибор, непрерывно записывающий направление и
скорость ветра. Два синхронных мотора, соединенных — один с пере-
датчиком скорости ветра, другой с передатчиком направления ветра, при-
।
-140-
водят в действие перья, отмечающие скорость и направление ветра на
непрерывно движущейся графленой бумажной ленте. Кривая слева по-
казывает скорость ветра до 160 км в час; кривая справа показывает на-
правление для всех румбов компаса. Бумажная лента движется посред-
ством электричества или пружины с определенной скоростью. Главное
преимущество этого и других приборов, записывающих показания на
ленту, состоит в том, что они дают непрерывную, точную и сохраняю-
щуюся надолго запись атмосферных условий.
Безопасность полета начинается на земле.
Рис. 114. Бестолковый Джо думает, что здесь изображена старомод-
ная печка, служащая для отогревания метеорологов на отдаленных се-
верных станциях. Однако, на самом деле, этот прибор собирает в ведро
дождь, снег или град, взвешивает их при помощи пружинных весов с за-
каленной пружиной и передает показания посредством рычагов и тяг на
перо, вычерчивающее кривую веса (т. е. кривую количества осадков)
на вращающемся валике с диаграммой. • • - :
Во избежание даже самых ничтожных неточностей, могущих произой-
ти из-за потери веса вследствие испарения, вес дождя или снега записы-
вается в самый момент выпадения осадков. Восходящая и нисходящая кри-
вые, видимые на диаграмме на этом рисунке, соответствуют, каждая, весу
0,05 см дождя. Однако взве-
шивающий механизм настоль-
ко чувствителен, что реаги-
рует даже на осадки, равные
одной четверти от 0,05 см,
а наряду с этим может взве-
шивать осадки в 20 и даже
30 см в зависимости от разме-
ров прибора. На каждой
трети полной емкости при-
бора перо начинает чертить
в обратном направлении,
увеличивая таким образом
диапазон записи до величи-
ны, втрое превышающей ни5с
— 111 —
Микробарограф
Рио. 11 Sa.
Рис. 1150.
— Л2 —
ширину диаграммы. Водоне-
проницаемая дверца с резино-
выми прокладками снабжена
надежным замком, который не
позволяет нашему приятелю,
бестолковому Джо, залезть в
«печку», чтобы посмотреть, «как
эта чортова штука работает».
Рис. 115. Термогигрогра-
фом называется компактный
прибор, записывающий темпе-
ратуру посредством наполнен-
ной спиртом бурдоновой трубки
и влажность посредством чело-
веческого волоса. Может быть,
вы не знаете этого, но челове-
ческий волос позволяет точ-
но определять относительную
влажность воздуха, не прибегая
к расчетам или к таблицам (на
случай, если бестолковому Джо
пришло бы в голову использо-
вать волосы одной из своих
дам сердца, я должен преду-
предить его, что обесцвеченные
или вьющиеся волосы не годят-
ся). В изображенном здесь
приборе использованы 50 спе-
циально обработанных воло-
сков для приведения в движе-
ние нижнего пера, записываю-
щего влажность на цилиндре
с диаграммой шириной в 76 мм.
Верхнее перо чертит изменения
температуры.
Рис. 115а. Микробарограф
получил свое название от того,
что он записывает малейшие
изменения давления, достигаю-
щие 0,25 мм ртутного стол-
ба. Сила, достаточная для
перемещения пера по диа-
грамме высотой в 15 см, по-
лучается от двух анероид-
ных коробок, расположенных
одна над другой. Во избежа -
ние вибраций, могущих на-
рушить точность записи,
чернила поступают в запи-
сывающее перо через специ-
альный амортизатор, напол-
ненный жидкостью. Движе-
ния пера отрегулированы
так, что каждые 2г/а дм.
(63,5 мм) на барограмме со-
ответствуют изменению ба-
рометрического давления на
1 дм. (25 льм) ртутного столба.
Рис. 1156. Этот при-
бор в значительной мере спо-
собствует вашей безопасно-
сти, давая точные сведения рис
о состоянии атмосферы в 11е-
верхних слоях. Установлен-
ный снаружи самолета, он
записывает температуру,
влажность и барометриче-
ское давление того слоя ат-
мосферы, через который про-
летает самолет. Так как при-
бор применяется для записи
барометрического давления,
ясно, что никто, кроме бес-
толкового Джо, не станет помещать его там, где он мог бы подвергнуться
действию струи от воздушного винта, действию выхлопных газов, или
вообще там, где аэродинамическое давление искажено.
Самолетный метеорограф отмечает давление в миллибарах, в дюймах
или в миллиметрах ртутного столба в пределах от 1050 до 400 миллибар.
Приемники направления и скорости ветра
аэродромного флюгера
Приборная доска
аэродромного флюгера
— 113 —
Он приводится в действие анероидной коробкой, расположенной у осно-
вания прибора. Влажность определяется человеческими волосами, распо-
ложенными веерообразно для обеспечения большей точности в пределах
от 10 до 100%, а для регистрации всех изменений температуры от + 45°
до — 35° 0 служит термостатическая пластинка из двух металлов. Для за-
писи давления, влажности и температуры на диаграмме, надетой на барабан,
служат три отдельных рычага с перьями. Четвертый рычаг, приводимый
в действие электричеством, включается и выключается по желанию нажа-
тием кнопки из кабины пилота и отмечает в нижней части диаграммы время
прохода через облако или продолжительность какого-либо другого ат-
мосферного явления. Весь прибор помещается в футляре, которому
придана обтекаемая форма, так что его можно устанавливать непосред-
ственно в потоке воздуха.
Рис. 116 и 116а. Комбинированный аэродромный флюгер, изобра-
женный здесь, указывает изменения скорости и направления ветра, тем-
пературы и барометрического давления, передавая свои показание на
более или менее удаленные от него шкалы указателей. Вместо много-
чашечной ветрянки, применяемой на приборе, показанном на рис. 112,
в этом приборе для определения скорости ветра служит трехчашечный
анемометр. Анемометр вращает синхронный генератор, соединенный
с синхронным приемником у указателя прибора. Магнитное сопротив-
ление, включенное между электромотором приемника и указателем,
превращает скорость вращения чашек в линейное указание скорости
ветра в километрах в час.
— 144 —
Глава XIII
НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ
Еще недавно безопасность полета зависела от того, видит ли летчик
землю или нет. В настоящее время, когда вы летите по приборам, вам даже
не хочется смотреть на землю. Вместо этого вы получаете от приборов ука-
зания об относительном положении самолета, высоте и направлении полета.
Поэтому вы должны хорошо знать ваших спутников — приборы.
Такие авиационные приборы, как указатель воздушной скорости, высо-
томер, указатель вертикальной скорости (вариометр), приходят в действие
от давления атмосферы, действующего на диафрагму, заключенную внутри
прибора. Это давление, статическое или динамическое, вызывает прогиб
диафрагмы, который передается в виде углового перемещения на стрелку
или стрелки на шкале указателя.
Окружающий землю воздух обладает, как вы знаете, весом и упруго-
стью. Половина массы атмосферы находится между поверхностью земли и
высотой в 5500 м; с увеличением высоты атмосферное давление и темпе-
ратура понижаются. Из наших предыдущих объяснений вы знаете, что на
давление и температуру оказывают влияние не только высота, но и целый
ряд других факторов, как плотность воздуха, характер воздушной массы
и т. д. Изменения давления и температуры воздействуют на ваши приборы,
основанные на измерении давления, и приводят их в действие.
Таблица!. Несмотря на то, что давление и температура представ-
ляют собой переменные величины, установлены некоторые стандартные
величины атмосферного давления и температуры для различных высот
Ю Полеты в облаках
— 145 —
ниже и выше уровня моря1. Таблица 1 дает эти величины через каждые
500 м высоты. Приборы, действие которых основано на измерении давле-
ния, как, например, высотомер и указатель воздушной скорости, тарируют-
ся в соответствии с этими стандартными величинами.
Таблица 1
ВЫСОТЫ И ДАВЛЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ АТМОСФЕРЫ
Высота в м Давление в мм Температура в °C Высота в м Давление в мм Температура в °C
— 500 806, 2 + 18,25 6 000 353,8 — 24,00
0 ' 760,0 + 15,00 6 500 350,2 — 27,25
500 716,0 + 11,75 7 000 307,9 — 30,50
1 000 674,1 + 8,50 7 500 286,7 — 33,75
1 500 634,2 + 5,25 8 000 266,9 — 37,00
2 000 596,2 + 2,00 8 500 248,1 — 40,25
2 500 560 1 — 1,25 9 000 230, 4 — 43,50
3 000 525,8 — 4,50 9 500 213,8 — 46,75
3 500 493,2 — 7,75 10 000 198,2 — 50,00
4 000 462,3 — 11,00 10 500 183,4 — 53,25
4 500 432,9 — 14,25 11 000 169,4 — 56,50
5 000 405,1 — 17,50 12 000 144,6 — 56,50
5 500 378,7 — 20,75
Прежде чем итти дальше, хорошо запомните стандартные значения дав-
ления и температуры для уровня моря, так как они играют чрезвычай-
но большую роль при работе с приборами, действие которых основано на
измерении давления. Стандартное давление на уровне моря равно 760 мм
(29,92 дм.) рт. ст.; температура равна + 15°С. Помните, что эти значения,
как и другие значения таблицы стандартной атмосферы, редко соответ-
ствуют действительности; они просто установлены как стандартные и
служат для сравнения.
Вы легко поймете, что, имея дело с приборами, тарированными соответ-
ственно величинам, редко встречающимся в действительности, надо пол-
ностью учитывать отклонения действительных величин давления и темпе-
ратуры от этих стандартных значений, чтобы получать от ваших приборов
точные сведения. (Этого бестолковый Джо никогда не поймет: он думает,
что если его высотомер показывает 900 м над уровнем моря, то он действи-
тельно находится на высоте 900 м над уровнем моря, независимо от того,
является ли давление воздуха стандартным для этой высоты или оно упало
ниже нормы. Что же касается температуры, то он отказывается верить,
что температура может вообще оказывать какое-либо влияние на прибор,
действие которого основано на измерении давления.) Для того чтобы соз-
1 Так называемая стандартная атмосфера.— Ред.
— 146 —
нательно пользоваться своими приборами, вы должны научиться вводить
необходимые поправки в их показания и регулировать ваши приборы так,
чтобы они учитывали отклонения от стандартных атмосферных условий.
Прежде чем приступить к рассмотрению различных приборов, действие
которых основано на давлении, я хотел бы, если смогу, объяснить бестол-
ковому Джо значение слова «статический». «Статическим» называется со-
стояние, в котором находится тело или масса, подверженная действию толь-
ко одной силы — силы земного притяжения. Как все знают, кроме бестол-
кового Джо, эта сила равна весу тела и измеряется некоторыми условными
величинами, как то: фунтами, килограммами и т. п. Когда мы говорим о ста-
тическом состоянии воздуха или статическом давлении, нас интересует
только вес столба атмосферы, находящейся в неподвижном положении.
УКАЗАТЕЛЬ ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ
Этот прибор указывает скорость вашего самолета относительно
окружающего воздуха. Однако воздушная скорость, показываемая
прибором, будет равна истинной воздушной скорости самолета только
тогда, когда прибор работает при стандартных атмосферных условиях
на уровне моря. Теоретически вы можете по указанной прибором воз-
душной скорости определить фактическую воздушную скорость по сле-
дующей формуле.
Истинная воздушная скорость =
. Г фактич. темпер. ..стандарт, атм. давл.
скорость ПО при ору X уД стандарты. темпер. фактич. атм. давл.
Присмотритесь к этой формуле, и вы увидите, что при понижении
барометрического давления истинная скорость увеличивается, а при
понижении температуры — уменьшается.
При пользовании вашим указателем воздушной скорости вы должны
иметь в виду одно очень важное обстоятельство. Вы, конечно, понимаете,
что на больших высотах для сохранения горизонтального полета вы долж-
ны лететь быстрее, чем на уровне моря, ввиду уменьшения плотности воз-
духа с высотой. Однако на какой бы высоте вы ни летели с минимальной
скоростью, необходимой для горизонтального полета, ваш прибор будет
давать то же самое показание, как если бы вы летели с минимальной скоро-
стью на уровне моря. Другими словами, если вы должны лететь со скоро-
стью 160 км1час в горизонтальном полете на уровне моря и со скоростью
40*
- 147 —
190 км/час на какой-либо большей высоте, где плотность воздуха меньше,
ваш прибор будет в обоих случаях показывать одно и то же, т. е.
160 км/час.
Рис. 117. Механизм указателя воздушной скорости помещается в кор-
пусе, в дне которого имеются два отверстия. Через эти отверстия проходят
две трубки (штуцеры), соединяющие прибор с приемником (трубкой Пито).
Одна из трубок — статический штуцер — проходит в полость корпуса,
а другая — динамический штуцер — входит внутрь упругой металли-
ческой гофрированной коробки Види D.
Посмотрите на чертеж приемника, помещенный в нижней части рисунка,
и вы увидите, что сам приемник тоже имеет два отверстия. Когда воздух
обтекает приемник, скорость движения воздуха превращается в дина-
мический напор в отверстии динамической трубки, тогда как отверстие
статической трубки воспринимает только статическое давление атмо-
сферы.
Воздух, поступающий через эти два отверстия, создает давление в
трубопроводах, причем статическое атмосферное давление передается
внутрь корпуса прибора через статический штуцер, а динамический напор—
в коробку Види через динамический штуцер. Разность между этими давле-
ниями заставляет диафрагму прогибаться. Прогибающаяся диафрагма тол-
кает кулачок Д, который вращает валик R и поводок А2; последний дви-
гает второй поводок А3, соединенный с сектором сектор поворачивает
трибку, а трибка в свою очередь поворачивает стрелку прибора.
Теперь, когда вы понимаете, как действует прибор, вы легко поймете,
что чем скорее вы летите на одной и той же высоте, тем больше динамиче-
ский напор воздуха и тем больше давление на диафрагму указателя. Уве-
личение давления вызывает увеличение прогиба диафрагмы, в результате
чего стрелка указывает более высокую скорость на шкале прибора.
Когда вы хотите знать истинную воздушную скорость вашего самоле-
та, причем особой точности не требуется, вы можете пренебречь темпера-
турой наружного воздуха и просто прибавить 2% к скорости, показывае-
мой прибором, на каждые 300 м высоты. Так, например, если вы летите
на высоте 3000 м с воздушной скоростью по прибору, равной 200 км/час,
ваша истинная воздушная скорость будет приближенно равна 240 км/час.
Если же вы хотите знать вашу истинную воздушную скорость с боль-
шой точностью, вы легко можете вычислить ее при помощи навигационного
вычислителя (рис. 119) или навигационной счетной линейки. При переводе
скорости по прибору в истинную воздушную скорость учитываются темпе-
ратура и давление воздуха на высоте полета. Следует запомнить, что
—148 —
Рис. 117.
корпус указателя воздушной скорости после присоединения к нему про-
водок от приемников должен быть совершенно герметичным. Проникно-
вение воздуха в корпус, помимо приемника, серьезно нарушает действие
прибора, и с этим надо бороться путем регулярного осмотра и проверок.
— 119 —
Рис. 118.
Действие прибора может нарушиться также вследствие попадания воды
в статическую или динамическую проводку, на что обычно указывает
движение стрелки рывками или невозвращение ее в нулевое положение.
Рис. 118. Неправильное положение приемника на самолете ведет
к некоторой ошибке в показаниях указателя воздушной скорости. По-
этому каждый раз, как выпускается самолет нового типа, проводят целый
ряд летных испытаний для определения правильного положения приемника
указателя воздушной скорости. Эти испытания проводятся между двумя
ориентирами, находящимися на определенном расстоянии один от другого.
Выбранные ориентиры должны быть хорошо различимы с воздуха; кроме
того, рекомендуется выбирать их так, чтобы через них и соседние ориен-
тиры возможно было провести параллельные между собой линии. Полезно
также, чтобы один из ориентиров находился на длинном прямом отрезке
дороги.
Расстояние между ориентирами зависит от скорости испытываемого
самолета. Чем быстроходнее самолет, тем больше должно быть это расстоя-
ние. Опыт показал, что самолеты со скоростью 150 км}час должны испыты-
ваться на отрезке длиной не менее 2 км и что, по общему правилу, на каж-
дые следующие 150 км/час скорости самолета расстояние между ориентира-»
ми надо увеличивать по крайней мере на 2 км.
Наилучшие результаты получаются, когда испытания проводятся при
безветрии или при ветре, дующем по линии, соединяющей оба ориентира,
р- J5Q —,
Но даже когда ветер не будет дуть в желаемом направлении, мы все же
можем добиться удовлетворительных результатов, если испытательные
полеты производятся между двумя параллельными линиями, проходящи-
ми через выбранные ориентиры, а самолет летит по курсу, представляю-
щему собой направление между ориентирами.
Время в секундах или долях секунды, затрачиваемое самолетом на
полет между ориентирами, служит основой для вычисления путевой ско-
рости. По путевой скорости, определенной этими испытаниями, можно
определить истинную воздушную скорость и сделать расчет соответствую-
щих поправок к показаниям указателя воздушной скорости. Во время
таких испытательных полетов следует замечать не только воздушную ско-
рость по прибору, но также и температуру воздуха. Полученные в этих
полетах данные служат для определения поправок для указателя воздуш-
ной скорости или для изменения положения приемника указателя на само-
лете. Полеты во время испытаний должны, конечно, производиться на
некоторой определенной высоте и с определенной воздушной скоростью
по прибору.
На рисунке за ориентиры взяты пересечение двух дорог А и дом 7?,
который по отношению к опушке леса находится на линии, параллельной
дороге АА'. Если ветра нет или если дует легкий ветер с запада на восток,
то самолет будет лететь из положения 1 в положение 3 и возвращаться
из положения 2 в положение 4. Но предположим, что ветер дует с севе-
ро-запада. Тогда самолет будет сносить ветром во время первого полета
из положения 1 в положение 5, а при обратном полете из положения 2 в
положение 6.
Ввиду того, что, как я сказал выше, основой для сравнения служит
истинная воздушная скорость, посмотрим на следующем примере, как опре-
деляется путевая скорость, а по ней—истинная воздушная скорость. Мы
знаем, что отношение между скоростью, временем и расстоянием выра-
жается формулой:
тт „ 3600 X расстояние
Путевая скорость =----—---------,
г время в секундах ’
а когда дует ветер:
Истинная воздушная скорость = Х/_р?.сс10яние- _р______расстояние-\
2 1 время полета 1 время полета \
I по ветру в против ветра в сек. 1
\ сек. ]
Предположим, что в данном случае пройденное самолетом расстояние
между А — Л' у. В> — В' равно 4 км и что при ветре, дующем с северо*
- 15]-.
запада, полет по ветру продолжался 45 сек., а полет против ветра —54 сек.,
тогда
истинная воздушная скорость = 1800 Ц-= 293 км/час.
Предположим, что испытание производилось на высоте 750 м и при тем-
пературе + 20° С; тогда эти 293 км/час соответствуют воздушной скорости
по прибору 275 км/час. Если же во время испытания указатель воздушной
скорости показывал 280 км/час,
то, следовательно, он при этой
скорости требует поправки в
—5 км\час. Эту поправку учиты-
вают либо путем составления
таблицы поправок для самоле-
тов испытываемого типа или же
изменяют положение приемни-
ка на самолете, пока указа-
тель воздушной скорости не
будет более точно показывать
воздушную скорость.
Важно различать воздуш-
ную скорость, показанную ука-
зателем скорости, воздушную
Рис> 119> скорость исправленную, т. е. с
поправками на инструменталь-
ные ошибки прибора и на положение приемника на самолете, и истин-
ную воздушную скорость, т. е. фактическую скорость самолета относи-
тельно воздуха.
Рис. 119. Здесь изображен вычислитель, которым в США пользуются
в полете для определения истинной воздушной скорости и истинной высоты
по показаниям указателя скорости и высотомера \ Вычисления произво-
дятся на основании показания указателя скорости или высотомера и тем-
пературы воздуха на высоте полета.
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВЫСОТОМЕР
Несмотря на свое название, высотомер не является при-
бором, измеряющим высоту. Он измеряет атмосферное давление, т. е. вес
1 У нас эти расчеты производятся более удобно при помощи навигационной счетной
линейки, построенной по типу обычной логарифмической счетной линейки.— Ред.
— J52 —.
Рис. 120.
воздушного столба. По существу он представляет собой весы, и показания
на его шкале изменяются совершенно так же, как показания на цифер-
блате обыкновенных весов, когда вы взвешиваете килограмм или полтора
килограмма сыра. Только хорошо поняв, что высотомер — это прибор, не
измеряющий высоту, вы сможете правильно пользоваться этим прибо-
ром (этого бестолковый Джо никогда не поймет).
Шкала высотомера градуирована в футах или метрах, причем каждое
деление соответствует определенному значению атмосферного давления
(или весу воздушного столба).
Название «чувствительный высотомер» происходит от того, что стрелки
на шкале прибора реагируют даже на самые незначительные колебания
— 153 —
давления. Однако, в отличие от
указателя воздушной скорости,
высотомер реагирует только на
статическое давление столба ат-
мосферы, который, выражаясь фи-
гурально, взвешивается анероид-
ной коробкой прибора. На пока-
зания высотомера влияют всякие
отклонения от стандартных ве-
личин давления или температу-
ры, так что, если вы хотите по-
лучать от вашего прибора точные
показания, вы должны уметь вво-
дить в них необходимые поправки.
Рис. 120. Механизм высото-
мера помещается в герметическом
корпусе, соединенном трубкой со
статической проводкой приемника
указателя скорости, так что вну-
три корпуса всегда устанавливает-
ся давление, равное атмосферному давлению в наружном воздухе. Всякое
изменение атмосферного давления вызывает изменение давления в корпусе
прибора и наставляет диафрагмы анероидной коробки прогибаться в ту или
другую сторону. Посмотрите на схематическое изображение механизма вы-
сотомера, и вы увидите, каким образом это действие анероидной коробки
управляет работой прибора. Анероидная коробка приводит в движение ры-
чаг, вращающий валик, скрепленный с сектором. Сектор передает враща-
тельное движение непосредственно большой стрелке и посредством трибок и
шестерен — малой стрелке. Малая стрелка указывает высоту в тысячах
метров (футов), большая — в сотнях метров (футов). Шкала при-
бора установлена так, что ее нуль занимает такое же положение,
как 12 час. на часовом циферблате. С правой стороны, между цифрами
2 и 3 имеется указательная черта, против которой находится отверстие,
через которое видна вторая нижняя барометрическая шкала.
Так как изменения температуры до известной степени влияют на меха-
низм высотомера, показания его будут гораздо более надежными, если высо-
томер снабжен температурным компенсатором, как показано на рисунке.
Рис. 121. Вы видите здесь барометрическую шкалу, находящуюся под
шкалой чурствительного высотомера. Обратите внимание на кнопку и ше-
^-154-г
Рис. 122.
стеренки, служащие для враще-
ния всего механизма, включая и
барометрическую шкалу и стрел-
ки прибора, для установки высо-
томера соответственно различным
атмосферным условиям. Баромет-
рическая шкала тарирована в со-
ответствии со значениями стан-
дартной атмосферы и сконструи-
рована так, что, когда число
760 мм (29,92 дм. рт. ст. — стан-
дартное давление на уровне мо-
ря) стоит против указательной
черты на верхней шкале прибора,
а фактическое давление равно
также 760 мм (29,92 дм.), стрелки
прибора показывают нулевую вы-
соту.
Рис. 122. Этот рисунок изо-
бражает механизм чувствительного высотомера, собранный па его раме.
При стандартных условиях высота, показанная чувствительным высото-
мером, соответствует фактической высоте. Но все мы знаем, что стандарт-
ные условия встречаются редко, и потому, как я-говорил выше, чтобы по-
лучить истинную высоту, вы должны будете внести соответствующие по-
правки в показание прибора.
Прежде всего посмотрим, какое влияние оказывает на ваш высотомер
отклонение фактического атмосферного давления от стандартного баромет-
рического давления. На уровне моря высотомер показывает нулевую вы-
соту только при стандартных условиях. Всякое увеличение давления про-
тив стандартного дает вам меньшую высоту, тогда как при уменьшении
давления против стандартного прибор покажет большую высоту. Пред-
положим, например, что вы находитесь на уровне моря и что давление по-
высилось до 775 мм-, ваш высотомер укажет высоту — 150 м ниже уровня
моря. Если давление упадет до 745 мм, высота по прибору будет 150 м выше
уровня моря.
Как вы увидите ниже, при толковании показаний вашего высотомера
приходится принимать в расчет и колебания температуры воздуха. При
повышении температуры против стандартной прибор показывает вам мень-
шую высоту: понижение температуры ведет к увеличению показаний вы-
—155 —
соты. Только находясь на известной вам высоте, например на аэродроме,
расположенном на высоте 1 000 м над уровнем моря, вы можете исключить
поправку на температуру, установив стрелки прибора на эту известную
вам высоту. На всякой другой высоте, кроме этой известной вам, в пока-
зания прибора придется вносить поправки на температуру.
Отклонение от стандартной температуры может в некоторых случаях
вызвать ошибку до 20% в показаниях высотомера.
ЧИСЛО КОЛСМЕНА
Высотомер снабжен барометрической шкалой именно ввиду расхожде-
ния между истинной высотой и высотой, показываемой прибором. Эта
шкала может быть установлена так, что она будет показывать барометри-
ческое давление на заданной высоте. Эта величина, известная в Америке
под названием «числа Колсмена», получается следующим образом.
Кнопку аэродромного высотомера поворачивают так, чтобы стрелки
на шкале показывали высоту аэропорта над уровнем моря. Показание на
барометрической шкале после такой установки и будет числом Колсмена
для данного аэропорта в данное время. Это число сообщают по радио са-
молетам, направляющимся к этому аэропорту. Поворачивая кнопку само-
летного высотомера, ставят его барометрическую шкалу так, чтобы она
показывала то же число Колсмена. При посадке в аэропорте, сообщив-
шем это число, показание высотомера и будет истинной высотой этого аэ-
ропорта над уровнем моря.
Число Колсмена или «стандартное атмосферное давление, приведен-
ное к уровню моря», не есть стандартное атмосферное давление на уровне
моря, которое, как известно, равно 760 лш. Это число также не равно фак-
тическому барометрическому давлению на уровне моря, которое называют
«метеорологическим» давлением на уровне моря. Вы лучше поймете, что
такое число Колсмена, когда мы несколько углубимся в рассмотрение во-
проса, а пока вам достаточно запомнить, что числом Колсмена во всякое
данное время для данного аэропорта будет число, которое вы можете про-
честь на барометрической шкале вашего высотомера, если установите его
стрелки на высоту аэропорта над уровнем моря.
Для получения числа Колсмена в аэропорте приходится вводить не-
которые поправки на ошибки шкалы. Если для получения числа Колсмена
на аэродроме пользуются ртутным барометром, приходится при расчете
давления вводить поправки на ошибки шкалы, на силу тяжести и темпе-
ратуру. После учета ошибок получается истинное давление на аэродроме,
по которому и вычисляют число Колсмена.
—156 —
Вместо того чтобы устанав-
ливать свой высотомер на чис-
ло Колсмена, вы можете отре-
гулировать его по фактическо-
му барометрическому давлению
на аэродроме, где вы намерены
совершить посадку; в этом слу-
чае ваш высотомер будет пока-
зывать не высоту над уровнем
моря, а высоту над аэропор-
том, и когда вы совершите по-
садку в этом аэропорте, стрел-
ки прибора будут стоять на
нуле.
Прежде чем итти дальше, я
объясню вам, что такое баро-
баромвтричвское
давление
7Б0мм
15°С
Стандартные г Показывает Установил
условия ните на число Колсмена
Барометрическое
давление
755мм
Показывает Установка
выше но число Колсмена
Рис. 123.
метрическая высота. Это — высота, соответствующая по таблице значений
стандартной атмосферы данному барометрическому давлению. Другими
словами, если фактическое барометрическое давление равно 716 мм, то
барометрической высотой будет высота, указанная в таблице стандартной
атмосферы для этого давления. Обратитесь к таблице 1, и вы увидите, что
давлению 716 мм соответствует высота 500 м. Но, хотя барометрическая
высота для 716 мм равна 500 м, фактическая высота для этого давления
при известной температуре может быть, как мы увидим ниже, равна ка-
кому-нибудь другому числу, например 550 м.
Рис. 123. Вы видите здесь влияние барометрического давления на
чувствительный высотомер, находящийся на уровне моря. Если при стан-
дартных атмосферных условиях поставить стрелки прибора на нуль (факти-
ческая высота), барометрическая шкала покажет число 760 (стандартное
барометрическое давление на уровне моря), как на фигуре А. Посмотрим,
что случится, если барометрическое давление повысится до 765 мм. Стрел-
ки отклонятся влево, показывая меньшую высоту (фиг. В). Если пере-
вести стрелки обратно на нуль, барометрическая шкала покажет 765, что
и будет числом Колсмена для прибора, как показано на фиг. С. Если же
давление понизится с 760 до 755 мм, стрелки высотомера отклонятся вправо,
как на фиг. D, показывая высоту больше фактической. Чтобы получить
число Колсмена при этих условиях, надо снова перевести стрелки прибора
обратно на нуль, т. е. на известную нам фактическую высоту, и тогда баро-
метрическая шкала покажет число 755, как на фиг. Е. Точно так же посту-
—157 —
Рис. 124.
пают для получения числа Кол-
смена на любой высоте. Пово-
рачивают кнопки, пока стрелки
не установятся на фактической
высоте, и тогда барометриче-
ская шкала покажет число
Колсмена.
В обоих приведенных здесь
примерах число Колсмена со-
ответствует фактическому ба-
рометрическому давлению. Та-
кое положение возможно толь-
ко на уровне моря. Как вы уви-
дите на рис. 127, число Кол-
смена для высотомера на высо-
те 1000 м может при некото-
рых условиях равняться 749 мм
рт. ст., хотя фактическое баро-
метрическое давление на этой высоте может быть равно 664 мм.
Рис. 124. Как вы уже знаете из сказанного выше, воздух обладает
некоторым весом, и этот вес изменяется в зависимости от состояния атмо-
сферы. Если бы было возможно изолировать столб воздуха и взвесить
его, скажем, на уровне моря, вы увидели бы, что вес этого столба умень-
шается при понижении атмосферного давления и увеличивается при повы-
шении давления, как показывают трое весов на рисунке (во всех трех слу-
чаях предполагается, что температура стандартная).
Вы знаете из рис. 123, какое влияние оказывает различное атмосферное
давление на показания вашего высотомера на уровне моря. Предположим,
что мы поднимаем высотомер, установленный для стандартных условий на
число Колсмена 760, на высоту 3600 м (истинную), где стандартное баро-
метрическое давление равно 486,9 мм рт. ст. Пока барометрическое дав-
ление остается равным 486,9 мм, а прибор установлен на 760, показание
высоты на высотомере будет совпадать с фактической высотой 3 600 м.
При этих условиях барометрическая высота также будет совпадать с фак-
тической высотой. Если барометрическое давление на высоте 3 600 м упа-
дет до 474,4 лшрт. ст., а барометрическая шкала попрежнему будет постав-
лена на 760, стрелки высотомера укажут высоту 3800 м. Так как 474,4 мм
является стандартным барометрическим давлением для высоты 3 800 м,
то показание высотомера будет в данном случае совпадать с барометри-
— 158 —
ческой высотой. Если же барометрическое давление повысится до 493,2 мм,
стрелки прибора будут показывать высоту 3500 ж, т. е. меньше фактичес-
кой. В данном случае показание высотомера опять совпадет с барометри-
ческой высотой.
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ДАВЛЕНИЕМ, ТЕМПЕРАТУРОЙ
И ВЫСОТОЙ
Когда нужно получить правильное значение высоты полета, всегда
приходится вводить в показания поправки на давление и температуру,
если атмосферные условия отличаются от стандартных. Прежде чем на-
учиться вводить эти поправки, вы должны знать соотношение между вы-
сотой и этими двумя элементами. Теория и опыт показали, что это соотно-
шение точно выражается следующим уравнением:
//=18400 4Х log 4г+Н0,
где Н — истинная высота в метрах;
Тср— средняя абсолютная температура столба воздуха от земли до
высоты Н;
То — абсолютная температура у поверхности земли;
Вн— давление на высоте Н;
Но — высота поверхности земли над уровнем моря;
Во— давление на уровне земли.
Вышеуказанное уравнение выражает соотношение между давлением,
температурой и высотой; поправки же можно определить еще из следую-
щей формулы (или взять из шкалы поправок на рис. 128):
н— н ^ср- ф-
— 11 пр Ур
1 ср. р.
В этом уравнении:
Н — истинная высота;
Лпр — показание высотомера;
Тср ф.— фактическая средняя температура воздуха в абсолютных гра-
дусах между высотами Н и Но;
ТСр.р.— стандартная (расчетная) средняя температура воздуха в абсо-
лютных градусах между высотами Н и Но .
Вглядитесь в зто уравнение, и вы увидите, что чем ниже температура
по сравнению со стандартной, тем меньше фактическая высота по срав-
нению с по Казани ем высотомера. При крайних условиях эта разница может
— 159 —
Рис. 125.
достигать 20%; это значит, что
если высота по прибору равна
3000 м и температура на этой
высоте чрезвычайно низка, фак-
тическая высота может иногда
равняться только 2400 м. Я
думаю, что из этого даже бе-
столковый Джо поймет, как
важно вводить необходимые
поправки на температуру при
полете ' над гористой местно-
стью, когда температура очень
низка. Во всяком случае, я на-
деюсь, что он поймет это; иначе,
если он при полете в облаках
будет думать, на основании по-
казаний своего высотомера
(стрелка которого стоит на
3000 м), что он летит почти
на 600 м над вершиной горы, высота которой всего 2401 м, может
случиться, что бестолкового Джо больше не будет на свете!
Рис. 125. Этот рисунок поможет вам уяснить себе влияние температуры
атмосферного воздуха на показания вашего высотомера. Столб атмосферы
изображен в виде пружины, так как воздух фактически расширяется и.
сжимается, как обыкновенная пружина. Средняя пружина представляет
стандартные атмосферные условия; левая пружина представляет атмосфер-
ные условия при температуре ниже стандартной, а правая — атмосфер-
ные условия при температуре выше стандартной. Запомните, что высото-
мер показывает некоторый уровень давления и что этот уровень повышается
и понижается в зависимости от существующей температуры.
Предположим, что вы летите на самолете с высотомером, установлен-
ным на число Колсмена для уровня моря, и что фактическая высота вашего
полета равна 4 000 ж над уровнем моря. При стандартных атмосферных ус-
ловиях, показанных средней пружиной, при температуре в точке А (высота
4000 ж) —11°С показание вашего высотомера будет совпадать с фактиче-
ской высотой 4 000 м
1 При условии отсутствия инструментальной ошибки.— Р е Д.
— 160 —
Посмотрим, что случится,
если температура упадет ниже
стандартной. Барометрическая
высота в А будет ниже 4 000 м,
как показывает левая пружина,
но ваш высотомер будет пока-
зывать попрежнему высоту
4 000 м. Если температура под-
нимется выше стандартной,
столб воздуха расширится и
поднимет барометрическую вы-
соту в А выше 4000 м, как
показывает правая пружина.
Однако высотомер и тут будет
показывать высоту 4 000 м.
Температуры выше стандарт-
ных, как вы знаете, обычно
наблюдаются летом, а ниже стандартных — зимой. Но будьте осто-
рожны, так как температура выше стандартной может быть и зимой, а тем-
пература ниже стандартной — летом.
Вы теперь понимаете, как важно уметь правильно истолковывать по-
казания вашего высотомера, особенно когда вы летите в облаках над гори-
стой местностью или по трассе воздушной линии. Правила воздушных со-
общений в США требуют, чтобы полеты в восточйом направлении соверша-
лись на высотах (по прибору), выражающихся нечетным числом тысяч
футов (над уровнем моря), а полеты в западном направлении на высотах,
выражающихся четным числом тысяч футов. Вы представляете себе, как
важно иметь достаточное свободное пространство между самолетами,
следующими в противоположных направлениях. Показания высотомера
(высота над уровнем моря) используются на воздушных линиях для пре-
дупреждения столкновений между самолетами; фактические высоты —
для перелета через горные вершины.
Рис. 126. После того как ваш высотомер установлен на число Колс-
мена, ваша фактическая высота, как вы помните, может оказаться на целых
20% меньше высоты по прибору, если температура значительно ниже стан-
дартной. Теперь посмотрим, что случилось бы, если бы вы во время полета
просто установили на своем высотомере число Колсмена и не приняли
в расчет изменения температуры. Предположите, что вы летите на высоте
4000 м над уровнем моря с высотомером, установленным на число Колс-
11 Полеты в облавах
- 161 -
мена для аэропорта, расположенного на уровне моря, и что температура
чрезвычайно низка. Теперь, предполагая, что вы не учли' фактической
температуры, а она такова, что может привести к ошибке в 20%, посмотрим,
какова будет максимальная ошибка, которую необходимо учитывать в
показаниях вашего прибора.
20% от 4000 составляют 800, так что вполне возможно, что вы летите
на 800 м ниже, чем показывает ваш высотомер. Предположим, однако,
что вы получили число Колсмена от аэропорта, расположенного на вы-
соте 2000 м над уровнем моря, и что вы попрежнему летите на высоте по
прибору 4000 м над уровнем моря. В данном случае максимальная ошиб-
ка составляет 20% от 2 000 м (разница между высотой по прибору и высо-
той 2 000 м аэропорта), т. е. 400 м. Другими словами, вполне возможно,
что при высоте по прибору 4 000 .и вы летите на 400 м ниже, т. е. на
высоте 1600 м над аэропортом. После этих двух примеров мне нечего до-
казывать вам, что вы всегда должны учитывать высоту места, откуда вы
получили число Колсмена, так как это обстоятельство может оказывать
большое влияние на величину ошибки в показании вашей высоты по при-
бору.
Полеты по трассам над преимущественно ровной местностью не пред-
ставляют затруднений, но, когда вы летите над гористой местностью,
вы должны обеспечить себе достаточный запас высоты между вершинами
гор и самолетом не только на намеченном вами маршруте, но и в достаточ-
но широкой полосе справа и слева от вашего nyrti. При этом необходимо
учитывать температуру наружного воздуха, если вы не желаете, чтобы
ваш самолет наткнулся на какую-нибудь гору.
Летное искусство испытывается не в ясную,
а в туманную погоду.
Рис. 127. Температурная поправка высотомера имеет очень большое
значение, когда вы летите в холодную погоду над горами, но ее следует
также учитывать даже при полете на небольших высотах, как вы сами
поймете, посмотрев на этот рисунок.
—162 —
Изображенный на нем само-
лет летит на истинной высоте
1 000 м, т. е. на той же высо-
те, на которой находится аэро-
порт, расположенный на вы-
соте 1 000 м над уровнем моря.
Если и на уровне моря и на вы-
соте 1000 л давления равны
стандартным, а температуры
также стандартные (как пока-
зано левым столбом), высото-
мер самолета при установке
барометрического циферблата
на 760 будет показывать истин-
ную высоту 1000 лк
Но предположим, что в зим-
ний день температура измени-
лась, как показано правым
столбом, хотя атмосферное дав-
ление на уровне моря все еще
Рис. 127.
равно 760 мм. Если самолет бу-
дет продол.жать лететь на истинной высоте 1000 м с высотомером, уста-
новленным на 760, стрелки высотомера покажут высоту 1120 м. Вы мо-
жете доказать это по формуле, приведенной на стр. 159
Н = Япр.
Тср. ф.
ср. р.
Подставив' в нее следующие значения,- решаем уравнение относи
тельно //пр:
Гер. р. = 273° 4- 12°,
Гер. ф. = 273° - 18°,
Н = 1 000 м.
Тогда:
Haj> = 1ft X 1000 = 1120.it.
255
'Стандартное атмосферное давление для высоты 1120 м равно 664 мм.
Таковым, следовательно, будет истинное барометрическое давление на
аэродроме, расположенном на высоте 1 000 м над уровнем моря, при усло-
виях, показанных правым столбом. Теперь посмотрим, что случится, если
и
- 163 —
стрелки высотомера установить на 1 000 м (истинную высоту аэродрома
над уровнем моря). При температурных условиях, показанных пра-
вым столбом, барометрическая шкала высотомера покажет число Кол-
смена 749 (т. е. величину давления, указанную в таблице стандартного
—164 —
атмосферного давления для высоты 120 ж). Помните, что «метеороло-
гическое» давление на уровне моря попрежнему равно 760, но стандарт-
ное атмосферное давление, приведенное к уровню моря, или число Кол-
смена будет уже равно 749. Вы опять видите, как важно устанавливать баро-
метрическую шкалу вашего прибора на число Колсмена, а не на «метеоро-
логическое» давление.
Температура влияет не только на определение высот над уровнем моря,
но также и на механизм вашего высотомера. Если ваш прибор снабжен тем-
пературным компенсатором для уровня моря, максимальная ошибка, про-
исходящая от действия температуры на механизм, не будет превышать
плюс или минус 45 м при крайних значениях температуры 4- 40° и
—40° С. На всех других высотах при чрезвычайно высоких или чрезвычайно
низких температурах максимальная ошибка не превысит 150 м. Даем мак-
симальные пределы ошибок для диапазона температур от — 40°до 4- 40° С
высотомера, снабженного температурным компенсатором для полного
диапазона температур: 0 .и — ошибка 10 ж; 1800ж — ошибка 20 м; 3 600 м —
ошибка 30 м; 5 400 м — ошибка 40 м. Для температур, более близких
к стандартным, ошибки будут пропорционально меньше.
Рис. 128. Мы имеем здесь номограмму, для графического решения за-
дачи пересчета высоты по прибору на истинную высоту с учетом темпера-
туры. Способ пользования графиком иллюстрируется двумя парами линий,
относящимися к высоте 10000 фут. (на этой высоте стандартная темпера-
тура равна — 4,8° С или приближенно —5° С).
Пунктирная линия соединяет В(— 5° С) на шкале /н с А (10000 фут.)
на шкале Н, пересекая прямую X — X в точке С. Из точки С проводится
другая пунктирная линия до высоты по прибору 10 (тысяч фут.) в точке
D на шкале Д, пересекающая шкалу в точке Е, соответствующей истин-
ной высоте 10 (тысяч фут.). Другими словами, для стандартной температу-
ры — 5° С истинная высота равна высоте по прибору.
Сплошная линия соответствует температуре —20° С на высоте 10000
фут. Она соединяет точку В" на шкале /н с точкой А на шкале Н и пере-
секает X — X в точке С. Из С проводится другая сплошная линия до
точки D на шкале пересекающая шкалу Ht в точке Е', в которой высота
равна 9550. Это и будет истинной высотой, соответствующей высоте
по прибору 10 000 фут. при температуре —20° 0.
Этим графиком можно пользоваться для определения истинной высоты,
соответствующей любой высоте по прибору при любой температуре. Цифры
на шкалах Л,- и Ht можно брать для любых высот в любых мерах: например,
цифру 35 можно брать для 350 м, 3 500 м, 3 500 фут. или 35 000 фут. Цифра-
— 765 —
Рис. 129.
ми с левой стороны шкалы Н‘
пользуются вместе с цифрами
с левой стороны шкалы Я„ а
цифрами с правой стороны шка-
лы Я,—вместе с цифрами с пра-
вой стороны шкалы Я/.
Рис. 129. В полете удобно
пользоваться двумя высотоме-
рами. При помощи одного вы
можете определять барометри-
ческую высоту, установив ба-
рометрическую шкалу на циф-
ру 760. Барометрическая высо-
та имеет важное значение, ког-
да вам приходится устанавли-
вать режим работы моторов,
так как в этом случае вас инте-
ресует в первую очередь плот-
ность воздуха. На том же самом
высотомере вы можете устано-
вить барометрическую шкалу
так, чтобы прибор показывал высоту над уровнем моря, что позволит
вам приближенно определять высоту полета. При неблагоприятных
атмосферных условиях, когда для посадки нужна большая точность,
вы можете установить на первом высотомере число Колсмена для аэро-
порта, а на втором (нижнем на рисунке)—барометрическое давление для
того же аэропорта. В этом случае в момент, когда ваш самолет коснется
поверхности аэродрома, первый высотомер будет показывать высоту аэро-
порта над уровнем моря, а стрелки второго будут в нулевом положении.
Рис. 130. Простой или стандартный высотомер сходен с чувстви-
тельным высотомером с той лишь разницей, что он имеет только одну указа-
тельную стрелку, описывающую один полный круг по шкале, подобно
малой стрелке чувствительного высотомера. Барометрическая шкала,
не показанная на этом схематическом рисунке, устанавливается так же,
как барометрическая шкала чувствительного высотомера. Конечно, точ-
ность простого высотомера не так велика, как точность чувствительного
высотомера.
1 У нас учет температуры для пересчета высоты по прибору на истинную высоту
производится при помощи аэронавигационной счетной линейки.—Р е д.
__ /6‘6 __
Рпс. 13 0,
Рис. 131. Мановакуумметр — указатель давления во всасывающем
трубопроводе мотора — действует на том же принципе, что и высотомер.
Другими словами, его анероидная коробка прогибается в ту или другую
сторону, соответственно давлению во всасывающем трубопроводе мотора.
Рис. 132. Здесь показано, как мановакуумметр соединен с мото-
ром.
Рис. 133. Вариометр — указатель вертикальной скорости—действует
под влиянием изменения давления при подъеме или опускании при-
бора в атмосфере. На рисунке вы увидите, что штуцер прибора соединен
со статической проводкой приемника указателя воздушной скорости, С ПО’
— 767
Рис, 131.
лостью корпуса прибора штуцер сообщается через капиллярную трубку,
а с полостью анероидной коробки — через трубку сравнительно боль-
шого сечения. Представьте себе, что случится, если давление в статической
проводке внезапно увеличится (что, очевидно, будет иметь место при умень-
шении высоты полета самолета). Давление передается по более толстой
трубке внутрь анероидной коробки гораздо быстрее, чем по капиллярной
трубке в корпус прибора. Следовательно, давление в корпусе прибора
отстанет от давления в анероидной коробке. Разница давлений в полости
коробки и в корпусе прибора заставит прибор показывать спуск.
Теперь что случится, если вы поднимаетесь и давление падает? Воз-
дух вытекает из анероидной коробки по толстой трубке гораздо быст-
—168 —
Рис. 132.
рее, чем из корпуса прибора по капиллярной трубке; создающаяся при
этом разность давлений заставляет прибор показывать подъем. Стрелка
прибора показывает нуль только при равенстве давлений внутри корпуса
и внутри коробки.
Следует помнить, что в работе вариометра всегда наблюдается неко-
торое запаздывание. Другими словами, после того как вы подниметесь или
спуститесь и выравняете самолет, пройдет еще несколько секунд, прежде
чем стрелка прибора вернется на нуль. Взяв максимальное возможное
запаздывание (которое вообще меняется между показаниями 10 м1сек
и 1 м/сек), вы увидите, что если вы поднимаетесь со скоростью 10 м/сек
и вдруг выравняете самолет, стрелка на шкале вариометра вернется к
делению 1 м/сек только примерно через 8 секунд. Чтобы вернуться в нуле-
вое или нейтральное положение, стрелке, естественно, понадобится не-
сколько больше времени. Это свойство прибора необходимо знать, чтобы
не удивляться тому, что когда вы выравняли самолет после подъема и
высотомер больше не показывает изменения высоты, вариометр еще пока-
зывает какую-то скорость. Кроме того, надо иметь в виду, что с увеличением
высоты запаздывание вариометра несколько увеличивается.
—169 -
Указатель вертикальной скорости (вариометр)
Рис. 133.
Рис. 134. В то время как вариометр показывает вам скорость подъ-
ема или спуска, указатель поворота и скольжения дает вам скорость,
с которой самолет поворачивается или вращается вокруг воображаемой
вертикальной оси. Кроме того, указатель скольжения показывает, пра-
вильно ли вы делаете поворот.
Принцип действия указателя поворота основан на явлении, называемом
«прецессией» Ч Вы, вероятно, знаете, что в гироскопе имеется быстро вра-
1 Прецессией называется явление, в силу которого ось быстро вращающегося свобод-
ного гироскопа, в случае приложения к ней внешней силы, будет поворачиваться относи-
тельно точки опоры не в направлении приложенной силы, а в плоскости, лежащей под
прямым углом к плоскости действия момента силы.—Р е д.
— по —
Рис. 1 34.
щающийся массивный ротор. Ротор вращается вокруг своей оси под
давлением воздуха, засасываемого через сопло. Пока самолет и прибор
не поворачиваются вокруг своих вертикальных осей, гироскоп не может
вызвать изменения в положении указательной стрелки. Но как только
совершается поворот вокруг вертикальной оси, гироскоп наклоняется
вправо (или влево), как показано в преувеличенном виде в нижней части
рисунка, заставляя стрелку отклоняться вправо или влево от ее сред-
него положения. Величина отклонения стрелки от середины шкалы за-
висит от скорости, с которой самолет и прибор поворачиваются вокруг
своих вертикальных осей.
Рис. 135. Указатель поворота и крена Колсмена основан на сов-
сем другом принципе. Коротко говоря, он состоит из трех камер —тур-
бинной камеры, камеры, наполненной жидкостью, и самого корпуса при-
бора. На приведенном здесь схематическом рисунке часть прибора, вклю-
чая турбинную камеру, представлена для ясности в увеличенном виде
и вынута из корпуса прибора.
— 371 —
Рис. 135.
Магнит, прикрепленный к турбине, вращает помпу (посредством дру-
гого магнита, скрепленного с помпой), находящуюся в нижней камере,
наполненной жидкостью, создавая непрерывную циркуляцию жидкости
— 172 —
между лопастями крыльчатки. Когда весь механизм надлежащим образом
собран и приведен в действие, жидкость протекает через нижние направ-
ляющие каналы, ударяясь о крыльчатку в направлении к ее центру.
Затем жидкость отсасывается вверх через центральную часть камеры и
равномерно распределяется вокруг верхних направляющих каналов.
Выйдя из внешних отверстий верхних направляющих каналов, жидкость
снова поступает в нижние направляющие каналы, и этот цикл повторяется
непрерывно. Единственное назначение двойной анероидной коробки,
показанной на рисунке, заключается в том, чтобы предупреждать образо-
вание чрезмерного давления в камере, наполненной жидкостью. Это дости-
гается тем, что жидкости в камере дают расширяться при повышении дав-
ления.
Пока прибор неподвижен, крыльчатка также остается неподвижной,
так как при этих условиях струи жидкости не ударяются о лопасти крыль-
чатки под углом. Но, как только прибор начинает вращаться вокруг
вертикальной оси, струи жидкости ударяются о лопатки под углом и
заставляют крыльчатку вращаться. Магнит, прикрепленный к крыль-
чатке, передает это вращательное движение указательной стрелке на
шкале прибора посредством передаточного рычага с наглухо прикреплен-
ным к нему магнитом. Отклонение стрелки вправо или влево от указатель-
ной черты на шкале зависит, естественно, от направления вращения при-
бора1.
ТАХОМЕТРЫ
Существует несколько типов тахометров (приборов, показывающих
число оборотов вала мотора в минуту); одни из них используют центро-
бежную силу, другие—магнитную или электрическую силу. Чрезвычайно
важно, чтобы тахометр давал правильные показания, особенно если на
самолете установлено несколько моторов и необходимо добиться полной
синхронизации их.
Рис. 136. Центробежный тахометр действует следующим образом.
Конец вала тахометра, выступающий из корпуса прибора, соединен гиб-
ким валом с мотором. Вал тахометра вращается мотором в направлении,
1 Несмотря на некоторую туманность и краткость описания этого нового прибора, пред-
ложенного фирмой Колсмен взамен широко распространенного указателя поворота и сколь-
жения системы «Пионер», описанного выше (рис. 134), это описание представляет некоторый
интерес для нашего читателя, особенно для специалиста по авиационным приборам.—Ред.
— 173 —
Центробежный тахометр
Рис. 138.
указанном стрелкой. При быстром вращении вала в двух грузах, шарнирно
укрепленных на этом валу, развивается центробежная сила; эти грузы
стремятся разойтись в стороны, двигаясь в направлениях, указанных
стрелками.
— 171 —
Подробно объяснять дей-
ствие этого прибора нет нуж-
ды, так как из рисунка вы са-
ми легко поймете, как различ-
ные части его реагируют на
движущую (центробежную) си-
лу. Чем больше скорость вра-
щения вала, тем больше цен-
тробежная сила и тем больше
показание стрелки на шкале
тахометра.
Рис. 137. Это схемати-
ческое изображение магнитно-
го тахометра не нуждается в
особых объяснениях. Заметьте,
что и здесь выступающий из
корпуса прибора конец вала
соединен гибким валом с мото-
ром. При вращении вала тахо-
метра вращается кольцеобраз-
ный магнит; при этом в бара-
бане, расположенном на самом
деле (не так, как это изображено
на рисунке) между магнитом и
экраном, возникают магнитные
токи. Чем больше скорость вра-
щения магнита, тем сильнее маг-
нитные токи и тем больше они
Рис. 137.
увлекают за собой барабан, а вместе с ним и стрелку прибора.
Электрический тахометр (не показанный здесь) действует приблизи-
тельно так же, как магнитный тахометр. Генератор тока (динамо), при-
соединенный к мотору, передает ток на синхронный мотор, который в
свою очередь вращает механизм магнитного тахометра.
КОМПАСЫ
Рис. 138. Существует очень много различных конструкций ком-
пасов, отличающихся одна от другой главным образом устройством кар-
тушки. Некоторые компасы менее устойчивы при воздушных возмуще-
ниях, чем другие, но все компасы имеют одни и те же общие свойства.
— 175 —
Компас с подвижной вертикальной картушкой
На этом рисунке вы видите
компас новейшей конструк-
ции—со шкалой, по которой
указывается вам направле-
ние оси вашего самолета
относительно земного магнит-
ного поля (компасный курс).
Компас этого типа имеет
неподвижную шкалу, указа-
тельную стрелку и две парал-
лельные путевые линии, на-
ходящиеся перед шкалой и
вращаемые посредством уста-
новочной кнопки, располо-
женной внизу корпуса. Во
время полета вы устанавли-
Рис ваете эти линии на заданный
i3s. курс и ведете самолет так,
чтобы стрелка все время оста-
валась параллельна им. Раз
путевые линии установлены,
вам нечего заботиться о том,
на какую цифру указывает
стрелка. Сама стрелка при-
водится в действие магни-
том, находящимся внутри
прибора.
Шкала разделена, как
обычно, на градусы и имеет
вид, соответствующий обыч-
ным изображениям компас-
ных картушек на топографи-
1зэ; ческих и морских картах.
Рис. 139. Картушка
компаса, показанного на этом
рисунке, вращается вокруг вертикальной оси. Принцип действия тот
же, что и компаса со шкалой, но здесь котелок компаса перемещается
вместе с самолетом вокруг картушки.
Вам сразу же следует узнать, что компас имеет дурную и укоренив-
— 176 —
шуюся привычку врать. Если
только вы не знаете, когда компас
скрывает от вас истину, он легко
может ввести вас в заблуждение.
Компас подвергается влиянию
различных металлических частей
самолета, так что необходимо вво-
дить поправки на эти ошибки. Эти Рпс
поправки всегда определяются 140
после того, как компас установ-
лен на самолете и проверен на
главных курсах (N, Е, S, W).
Процесс этой поверки (уничтоже-
ния девиации) показан на после-
дующих рисунках.
Рис. 140. Прежде всего са-
молет ставят носом на магнит- f"7
ный север. Если компас не пока-
зывает этого курса, уничтожают
эту ошибку полностью, как ука-
зано в нижней части рисунка, по-
средством имеющихся в компасе
компенсационных магнитиков
(расположение и способ упот-
ребления этих магнитиков раз- Рис
личны в компасах разных кон- 14г-
струкций). Таким образом, доби-
ваются того, что картушка ком-
паса устанавливается точно на
север.
Рис. 141. Затем самолет по-
ворачивают носом на магнитный
запад и снова полностью уничто-
жают ошибку компаса посред- ₽ис.
ством компенсационных маг-
нитиков так, чтобы курс 270° картушки совпадал с магнитным западом.
Рис. 142. Далее, самолет поворачивают носом на юг. Снова посту-
пают таким же образом с той лишь разницей, что посредством компенса-
ционных магнитиков уничтожают только половину ошибки.
42 Полеты в облаках
— 177 —
Рис.
144.
Рис.
145.
Рис.
46.
Рис.
147.
Рис.
148.
Рис. 143. Наконец, само-
лет разворачивают носом пря-
мо на восток, проверяют пока-
зание компаса и опять уничто-
жают только половину ошибки.
После того как процесс устра-
нения девиации закончен, от-
считывают показания компаса
на промежуточных курсах (45°,
135°, 225°, 315°). После этого
составляют таблицу или гра-
фик девиации, которым и поль-
зуются в полете-
Во время полета, когда ваш
самолет летит из одной части
страны в другую и все время
пересекает линии равного маг-
нитного склонения (изогоны),
вы должны учитывать величи-
ну этого магнитного склонения
и вносить соответствующие по-
правки в компасный курс, ко-
торый должен привести вас на
место назначения.
Ваш компас может давать
правильные показания только
в том случае, если ваш самолет
летел по прямой и горизонталь-
но достаточно продолжитель-
ное время и картушка компаса
успела успокоиться. Но как
только самолет попадает в «бол-
танку», компас, весьма вероят-
но, начнет волноваться и пока-
зывать вам самые различные на-
правления. Поэтому, установив заданный курс, вам при полете в возмущен-
ном воздухе лучше всего смотреть на указатель поворота или на гиро-
полукомпас. Выйдя из «болтанки», вы можете проверить свое направле-
ние по компасу и снова установить гирополукомпас на нужный курс.
— 178 —
Рис. 144. Вот одна из особенностей компаса. Летя компасными
курсами от 271е до 89°, как показано на рисунке, вы увидите, что при
повороте вправо или влево картушка компаса не сразу указывает пово-
рот самолета и иногда даже начинает показывать поворот в противополож-
ном направлении. Чем круче крен вашего самолета, тем более неправильно
информирует компас летчика о повороте. Вы увидите, что хуже всего
компас ведет себя, когда вы летите в направлении, близком к северному 5
Предположим, что вы летите по компасному курсу 10° и вдруг повернули
на компасный курс 15°. Как только вы начнете поворачивать направо,
т. е. к востоку, картушка компаса отклонится, показывая курс к западу.
Она может отклониться на 25—30°, прежде чем вернется в положение,
в котором она должна находиться.
Рис. 145. Если вы летите компасными курсами между 90° и 270°,
т. е. в южном направлении, как показано на рисунке, реакция вашего ком-
паса будет противоположна предыдущей. На этих курсах компас кажется
гораздо более чувствительным, и его картушка всегда движется при пово-
роте в правильном направлении1 2.
Рис. 146. Пока крылья вашего самолета горизонтальны, изменения
положения носа самолета относительно горизонта (выше или ниже его)
не влияют на показания компаса, если только вы не делаете поворота.
Рис. 147. Даже при негоризонтальном положении крыльев само-
лета картушка компаса будет вести себя нормально (при условии, что
вы не делаете поворота), если вы летите прямо на восток или прямо на
запад.
Рис. 148. На промежуточных курсах вы будете наблюдать то или
иное сочетание только что описанных мною явлений в зависимости от близо-
сти вашего курса к северу, востоку, югу или западу.
Если вы хорошо знакомы с дурными привычками компаса, вы можете
перехитрить его. Помните, что, когда вы летите в северном направлении,
компас при повороте будет отставать; а когда вы летите в южном направле-
нии, компас при каждом повороте будет забегать вперед. Имея в виду такое
темпераментное поведение компаса, старайтесь делать повороты медлен-
нее и с более пологим креном, т. е. со скоростью менее 3° в секунду. Если
ваш самолет оборудован гирополукомпасом (как я сказал выше), все
дело упрощается, так как вы можете делать повороты, пользуясь уже
1 Появляется так называемая «северная поворотная ошибка».— Ред.
2 На южных курсах картушка компаса отклоняется в сторону, противоположную по-
вороту, и всегда правильно указывает направление поворота, но скорость поворота кажется
преувеличенной.— Ред.
12* '
— J79 —
не компасом, а гирополукомпасом. По окончании поворота вы легко про-
верите гирополукомпас и компас один по другому.
Я описывал здесь поведение вашего компаса в северном полушарии.
Если вы летите в южном полушарии, реакции вашего магнитного компаса
будут прямо противоположны описанным.
П I 9 /
„Потолок — нуль “ относится
не только к погоде.
Глава XIV
ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ СПЕРРИ
ГИРОПОЛУКОМПАС
Бестолковый Джо удивляется, почему его самолет должен быть обо-
рудован гирополукомпасом, когда он уже имеет компас. Но в отношении
определения направления полета на компас можно полагаться только
тогда, когда большая точность вождения самолета не имеет существенного
значения, так как компас, как я указал выше, если и не всегда врет, то
все же достаточно часто, чтобы причинять неудобства. Если полет совер-
шается в «летную» погоду и на небольшое расстояние, вы в большинстве
случаев можете положиться на свой компас; но когда приходится лететь
по временам в облаках и пользоваться помощью радио, вы увидите, что
вам будет гораздо легче разрешать задачи, связанные с компасом, если
вы будете иметь в качестве помощника гирополукомпас.
Рис. 149. Вы, вероятно, знаете, что принцип, положенный в основу
действия всех гироскопических приборов, заключается в использовании
некоторых свойств вращающегося маховика (ротора) Ч Этот рисунок
изображает механизм гирополукомпаса Сперри, вынутый из корпуса,
и не нуждается в подробных объяснениях. Нормальное положение гиро-
скопа относительно его основания показано внизу слева. Ротор гироскопа
вращается динамическим давлением воздуха, поступающего в корпус
прибора через два сопла и действующего непосредственно на лопатки
(лунки) ротора гироскопа. Применение двух сопел, а не одного имеет
целью удерживать ротор гироскопа в одном и том же положении. Каждый
раз, когда ротор наклоняется в сторону, как показано в нижней части
рисунка, справа, лопатки ротора испытывают большее давление струи
воздуха из сопла с этой стороны, и ротор возвращается в нормальное
положение.
1 Эти свойства — способность сохранять свое положение в пространстве и пг ецессия, —
а также конструктивные основы гироприборов объяснены в книге того же автора «Ваши
крылья», стр. 130—142 (изд. 2-е, Воениздат, Москва, 1939).
— 181 —
Рис. 149.
Рис. 150 и 151. Изображенные здесь разрезы гирополукомпаса
дают вам более ясное представление об общем устройстве его механизма.
Заметьте, что вращающийся ротор помещен в кардановом подвесе, что
позволяет ему, одновременно с вращением вокруг своей собственной
—182 —
Рис. 15 0.
Соединение cmyfti-
горизонтальной оси, поворачиваться еще как вокруг вертикальной, так и вок-
руг горизонтальной оси кольца подвеса. Воздух из корпуса гирополукомпа-
са отсасывается самолетной вакуумпомпой, которая соединена с ним трубо-
проводом. Засасываемый с большой скоростью воздух поступает в сопла че-
рез фильтр, находящийся в ниж-
ней части корпуса, и, ударив-
шись о лопатки ротора, уходит
в трубопровод вакуумпомпы.
Посредством установочной
кнопки можно повернуть весь
механизм, т. е. кольцо Кардана
с ротором и картушкой, вок-
руг вертикальной оси. Таким
путем картушка гирополуком-
паса может быть установлена
соответственно показанию ва-
шего магнитного компаса.
Рис. 151.
— 183 —
Пользуясь гирополукомпасом, имейте в виду, что вам время от времени
придется исправлять ошибку в его показаниях — снос картушки; она
не превышает 3° за 15 мин. Когда возникает эта ошибка, вы просто вос-
станавливаете нормальное положение прибора посредством установочной
кнопки1. Вы должны иметь в виду и другое свойство прибора. Если
угол кабрирования, пикирования или крена превосходит 55°, горизон-
тальное кольцо карданова подвеса опрокидывается, и картушка гирополу-
компаса начинает быстро вращаться. Это явление также уничтожают,
восстанавливая нормальное положение прибора посредством установочной
кнопки.
Конечным мерилом летного искусства
является уменье распознавать, когда
нельзя летать.
ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ ГОРИЗОНТ
(АВИАГОРИЗОНТ)
Гироскопический искусственный горизонт (авиагоризонт) указы-
вает положение вашего самолета относительно истинного горизонта. Для
этого на лицевой стороне прибора имеется указатель в виде небольшого
самолета, который следует («следит») за движениями вашего самолета, и
полоска, которая всегда остается параллельной истинному горизонту,
каково бы ни было положение вашего самолета.
Рис. 152., В то время как ротор гирополукомпаса вращается в верти-
кальной плоскости, ротор авиагоризонта вращается в горизонтальной пло-
скости. Ротор помещается в небольшой камере, в нижней части которой
имеются четыре окна В и четыре маятниковые заслонки А. Эти окна и за-
слонки предназначаются для удержания оси ротора в вертикальном поло-
жении. Отклонение ротора от этого положения нарушает равенство объемов
струй воздуха, пропускаемого заслонками, и реакция, вызываемая этим
неравномерным выходом воздуха, возвращает ротор в его нормальное по-
ложение.
1 Через каждые 15—20 мин. полета надо посмотреть на магнитный компас, установить
нужный курс и исправить показания гирополукомпаса установочной кнопкой. — Р е д.
— 181 —
Рлс. 152.
ап<ра с каналом
Зля прохода
воздуха
Рже. 153.
Рис. 153 и 154. На этих рисунках изображен авиагоризонт в раз-
резе. Камера с ротором подвешена в наружном кольце Кардана; воздух в
камеру поступает примерно так же, как и в гирополукомпасе. Из корпуса
прибора воздух отсасывается. Поступающий в камеру наружный воздух
проходит через фильтр во входном отверстии корпуса, через канал, про-
деланный в наружном кольце, и подводится к двум соплам. Воздух, всасы-
ваемый через эти сопла, ударяется о лопатки ротора, заставляя последний
быстро вращаться..
Рис. 155. Корпус авиагоризонта наглухо прикрепляется к самолету.
Изображение самолета на лицевой стороне прибора (не показанное на
этом рисунке) в свою очередь наглухо скреплено с корпусом прибора.
Таким образом, легко понять, что изображение самолета, корпус прибора
и ваш самолет двигаются вместе, тогда как полоска на лицевой стороне
прибора остается параллельной истинному горизонту, указывая вам фак-
тическое положение вашего самолета.
У правого края рисунка показана неотъемлемая часть всякого гиро-
скопического прибора — фильтр, задерживающий пыль. На авиагоризонт
пыль не оказывает сколько-нибудь значительного влияния, но другие гиро-
скопические приборы страдают от пыли, и защита их подшипников от
попадания в них пыли имеет громадное значение.
— 136 —
Рис. 154.
Вы убедитесь на опыте, что авиагоризонт при поворотах допускает
ошибку, правда, не превышающую 3—5° при развороте на 180°. Эта ошибка
выявляется, когда вы выравниваете самолет после разворота. Другими
словами, если вы сделали разворот на 180° с креном в 30°, то, выравняв са-
молет, вы увидите, что, хотя крылья изображения самолета параллельны
линии искусственного горизонта, сама линия, а, следовательно, крылья
вашего самолета могут составлять угол в 3—5° с истинным горизонтом. Эта
ошибка в положении горизонта исправляется сама собой примерно за
такое же время, какое самолет затратил на разворот. При полном раз-
вороте на 360° ошибка сама собой погашается.
Бестолковый Джо говорит, что однажды во время сильной грозы ом
вообще потерял авиагоризонт. Если это так, то это случилось потому, что
он превысил угловые пределы показаний прибора1 и допустил крены,
1 90° для поперечного крена и 60° — для продольного.— Ред.
— 187 —
Рис. 155.
значительно их превосходящие. Если выйти за эти пределы, гироскоп опро-
кидывается, и после приведения самолета в горизонтальное положение
искусственный горизонт может оказаться смещенным на 45—50° относи-
тельно каждой из своих осей. Когда самолет приведен в горизонтальное
положение, гироскоп возвращается в вертикальное положение со скоро-
стью около 4° в минуту. Во время нормального полета, когда пользуются
авиагоризонтом, рекомендуется не допускать на разворотах крены
более 45°.
ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ АВТОПИЛОТ СПЕРРИ
С тех пор как бестолковый Джо узнал о существовании такого прибора,
как автопилот, он откладывает деньги, чтобы купить себе этот прибор
и иметь возможность вздремнуть, пока автопилот будет работать за него.
Но, если мне будет позволено высказать свое мнение, я не разрешил бы
ему пользоваться автопилотом, пока он основательно не ознакомится
с работой этого механизма.
— 188 —
Кнопка руля
поворота
Элеронная
кнопка
Следящая
картушка
Картушка
еирополукомпаса
Кнопка руля
глубины
Следящая стрелка
поперечного крена
Следящая стрелка
продольного крека
Указатель
продольных
кренов
Кнопка управления
горизонтальностью
попета
Указатель
поперечных кренов
Шариковый
креноскоп __
(указатель сколыкения]
Установочная и арретирую-
щая кнопка гирополуком-
паса I______
Установочная кнопка
авиагоризонта------
ЖОЯЫМИА
Диск муфты сцепления
со шкивам следящей—
системы
Вид спереди
Панель приборов управления автопилота
Приборы показывают положение и направление самолета как при авто-
матическом, так и при ручном управлении
Подводка от воздушного
реле управления злеро -
нами
Подводка от воздушного
реле управления
рулем глубины
Подводка вакуума
Панель Панель
авиагоризонта гирополукомпаса
Вид сзади
Подводка автомати-
ческого управления
поворотом
освещения
Подводка от воздуш-
ного реле управления
рулем поворота
Подводка
вакуума
Панель приборов управления автопилота
Эти панели вставляются в монтажную раму на направляющих и все детали
автоматически соединяются при затягивании гаек
Рис. 156.
Рис. 156. На рисунке представлены виды спереди и сзади чувст-
вительных элементов (приборов управления) гироскопического автопи-
лота Сперри, а именно: гирополукомпаса и авиагоризонта. Этими прибо-
рами можно пользоваться как при ручном управлении с выключенным
— 189 —
автопилотом, так и при автоматическом управлении при включенном
автопилоте.
Я предполагаю, что вы уже знакомы с принципом, на котором осно-
вано действие гирополукомпаса и авиагоризонта. В последующем обзоре
я просто опишу вам в общих чертах действие автопилота.
Гирополукомпас является эталоном направления для ручного или
автоматического управления самолетом, с помощью которого автопилот
может держать самолет на любом заданном курсе. Через воздушное реле
прибор соединен с диафрагмой, приводящей в действие шток масляного
золотника и через него регулирующей положение поршней сервомотора1
и руля поворота.
Когда вы хотите лететь в определенном направлении с автоматическим
управлением, вы должны в тот момент, когда самолет повернут в таком
направлении, что гирополукомпас показывает заданный курс, установить
воздушное реле в нейтральное положение. Картушка следящей системы
соединена непосредственно с воздушным реле. Это реле будет в нейтраль-
ном положении, когда деления картушки гирополукомпаса и картушки
следящей системы совпадают. Картушка следящей системы устанавли-
вается посредством кнопки руля поворота.
Гироскопический чувствительный элемент управления продольным и
поперечным кренами (авиагоризонт) снабжен воздушными реле того же
типа, что и гирополукомпас. Заметьте расположение различных кнопок,
показанных на рисунке. Посредством элеронной кнопки вы можете через
воздушное реле задавать самолету любое поперечное положение (попереч-
ный крен); посредством кнопки руля глубины вы можете через другое
воздушное реле управлять продольным положением (продольным креном)
самолета.
Рис. 157 Только что описанные чувствительные элементы поме-
щаются в монтажной раме, на которой смонтированы не только приборы
управления, но и воздушные реле с диафрагмами, маслораспределитель-
ные золотники и т. д.
Рис. 158 и 159. На этих рисунках изображены в разрезе виды
сверху и сбоку гирополукомпаса и авиагоризонта автопилота. В кратком
обзоре почти невозможно объяснить все подробности конструкции и об-
щего устройства автопилота. Но, если вы запомните главные основы
(особенно же правила пользования) и изучите самый прибор, вы сможете
правильно пользоваться автопилотом.
1 Сервомотор, приводящий в движение руль, называют еще «рулевоймашинкой».—Ред.
— 190 —
Диск муфты сцепления
шкива следящей системы
Штуцер подводки
автоматического
управления рулем
поворота
Штепсель
освещения
Амортизаторы
Воздушное
реле
Штуцер подводки
вакуума
Штуцер подводки
вакуума
Подводка к воздушному OEgai
реле управления рулем —
поворота
Болт крепления
приборной панели
Подводка к воздушному
реле управления рулем
глубины
Направляющие для
установки приборной
панели
вид спереди
Монтажная рама
Эта рама крепитря на амортизаторах к конструктивным элементам
самолета сзади приборной доски
Подводка к воздушному
репе управления
элеронами
Проводка штепселя
освещения
Дренажный
коллектор
масла
Масляный золотник
управления элеронами
Масляный золотник
управления рулем
глубины
Шкив следящей
системы
Соединение с проводкой
автоматического управ-
ления рулем поворота
Масляный золотник
управления рулем
поворота
системы от поршней
сервомоторов
Подводка вакуума
Вид сзади
Монтажная рама
Шкивы следящей системы соединяются гибкими тросами
с поршнями сервомоторов Масляные золотники соединяются
с сервомоторами трубопроводами
Выходной
коллектор
масла
РИС. 157.
Гироскопы, а также воздушные реле обоих гироскопических прибо-
ров действуют благодаря вакууму, создаваемому в соответствующих тру-
бопроводах вакуумпомпой. При нормальных условиях вакуумметр дол-
жен показывать. вакуум от 75 .ил до 125 ллрт. ст. Вы должны помнить.
— 191 —
Рис. 158.
что. вакуумпомпа создает достаточный вакуум примерно при 1000 обо-
ротах мотора на небольших высотах и при числе оборотов, соответствую-
щем крейсерской скорости, на больших высотах. На малых высотах
при числе оборотов, соответствующем крейсерской скорости или более
—192 —
Рис. 159.
высоком, вакуумпомпа создает чрезмерный вакуум. Этот избыток вакуума
уничтожается посредством регулятора вакуума.
При помощи трех кранов-регуляторов скорость автоматического
отклонения рулей может быть установлена более или менее быстрой (по
13 Полеты в облаках
— 193 —
вашему желанию или если это требуется наличием «болтанки» в воздухе).
Краны-регуляторы регулируют подачу масла в сервомоторы в большем
или меньшем количестве. От скорости, с которой масло поступает к порш-
ням сервомотора, зависит быстрота или медленность работы автопилота.
Давление, потребное для работы сервомоторов, для различных типов
самолетов различно.
Масляный бак гидравлической системы автопилота снабжен регулято-
ром давления масла и фильтром. Регулятор давления поддерживает
постоянным давление, под которым подается масло.
ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОПИЛОТОМ
Прежде чем стартовать в полет, во время которого вы намерены поль-
зоваться автопилотом, выполните следующее:
1) До запуска мотора, установив органы управления самолетом при-
мерно в нейтральное положение, поверните кран, включающий автопи-
лот, в положение «включено».
2) Откройте краны-регуляторы скорости и начните действовать органами
управления. Если они не поддаются, значит в цилиндре соответствую-
щего сервомотора нет воздуха, и вы можете выключить автопилот. Если
они как бы пружинят, значит в цилиндре есть воздух. Чтобы удалить
его, поверните включающий кран в положение «выключено», запустите
мотор и приведите отдельно каждый орган управления в крайнее поло-
жение. Примерно через 30 сек. масло вытеснит воздух из сервомоторов
в масляный бак.
3) Проверьте давление масла, закрыв краны-регуляторы скорости.
Давление по манометру должно отличаться не больше чем на 0,5 кг от
давления, указанного для данного самолета.
4) Проверьте вакуум. При 1 000 оборотах мотора в минуту вакуумметр
должен показывать самое меньшее 75 мм рт. ст., а при максимальном числе
оборотов на земле — не больше 125 мм.
5) Включите авиагоризонт автопилота; если он работает исправно,
то через несколько минут он покажет положение вашего самолета отно-
сительно горизонта.
6) Установите и включите гирополукомпас.
7) Откройте краны-регуляторы скорости.
8) Поверните кнопку управления горизонтальностью полета в положе-
ние «выключено».
— 794 —
Рис. 160.
9) Установите указатели следящих систем в соответствие с показаниями
гироприборов, пользуясь кнопками руля поворота, элеронов и руля глу-
бины, установив ручное управление примерно в нейтральное положение.
10) Теперь снова включите автопилот. Проверьте, исправно ли он
работает, поворачивая кнопки поворота, поперечного и продольного
кренов, чтобы убедиться в том, что органы управления действуют с оди-
наковой скоростью в обе стороны. Неодинаковая скорость органов управле-
ния показывает, что что-то неисправно и что необходимо устранить эту не-
исправность до вылета.
11) Прежде чем стартовать, выключите автопилот.
Находясь в воздухе, вы, прежде чем включать автопилот, должны убе-
диться в том, что краны-регуляторы скорости открыты и что указатели
следящих систем стоят правильно. Включив автопилот, «настройте» его
по самолету. Еслп самолет имеет тенденцию качаться или «рыскать»,
вы можете ослабить эту тенденцию посредством кранов-регуляторов
скорости. Наилучшим способом ознакомиться с остальными приемами
полета с автопилотом является практика в пользовании автопилотом.
После подъема, при котором самолет управлялся автопилотом, вы,
набрав желательную высоту, должны выключить автопилот, прежде чем
выравнивать самолет. К тому времени как самолет выравняется, убеди-
тесь в том, что кнопка управления горизонтальностью полета также выклю-
чена. Затем, удерживая ручным управлением самолет в горизонтальном
положении, установите кнопку управления горизонтальностью полета
13
— 195 —
на горизонтальный полет, пока автопилот еще выключен. Как только пере-
мещение указателя следящей системы руля глубины прекратится, совме-
стите этот указатель с указателем горизонта автопилота и снова вклю-
чите автопилот. Помните, что, прежде чем выключать автопилот или
менять высоту полета, вы всегда должны выключить управление горизон-
тальностью полета.
Рис. 160. Этот схематический рисунок показывает присоедине-
ние автопилота к органам управления самолета.
Никакой сделанный человеком механизм не
лучше человека, управляющего им.