Павел Астапенко - Вопросы о погоде
12.16. Что представляет собой звуковой удар, возникающий за сверхзвуковым самолетом?
Сверхзвуковой самолет, как и всякое твердое тело, движущееся со скоростью, превышающей скорость звука, сталкиваясь с частицами воздуха, порождает ударные волны. За самолетом возникает так называемый конус возмущений, представляющий собой фронт ударной волны – границу между возмущенным и невозмущенным пространством, где наблюдается скачок уплотнений, то есть резкое изменение давления, плотности и температуры воздуха. При достижении земной поверхности фронт ударной (звуковой) волны вызывает мгновенное колебание давления – звуковой удар, напоминающий звук орудийного выстрела (рис. 59). Интенсивность звукового удара зависит от многих факторов, в том числе от высоты, режима и скорости полета, определяемых конструкцией, массой самолета и состоянием атмосферы (распределением с высотой температуры, влажности воздуха и скорости ветра). Максимальной силы звуковой удар достигает при переходе от дозвукового режима полета к сверхзвуковому и наоборот, то есть при резких изменениях скорости полета, когда самолет преодолевает звуковой барьер. В некоторых случаях сила звукового удара за сверхзвуковым самолетом может быть столь значительной, что способна вызывать сильные болезненные ощущения у людей и животных, разрушать легкие непрочные строения, разбивать стекла в домах и т. п. Во избежание этого сверхзвуковые самолеты должны производить переход от дозвукового режима полета к сверхзвуковому и наоборот или над безлюдной местностью (например, над поверхностью океана), или на безопасной высоте, точно рассчитываемой для каждого конкретного случая.
12.17. Чем занимается авиационная климатология?
Это прикладная наука, изучающая влияние климатических факторов на авиационную технику и деятельность авиации. Практически в авиационной климатологии последних лет определились два основных направления:
1) разработка методов расчета авиационно-климатических показателей, характеризующих условия полетов и учитываемых при проектировании и эксплуатации аэродромов;
2) изучение и описание климата различных районов земного шара применительно к интересам метеорологического обеспечения авиации.
Учет особенностей климата стал необходимым не только при строительстве аэродромов, прокладке воздушных трасс и разработке новой авиационной техники и аэродромного оборудования, но и при составлении расписания движения самолетов. Составление авиационно-климатических атласов, справочников и описаний аэродромов, аэродромных узлов и авиационных трасс производится в соответствии с методами и требованиями авиационной климатологии. Последние лежат в основе всех программ машинной обработки климатических материалов по данным метеорологических наблюдений на аэродромах.
12.18. Как влияет погода на мореплавание?
Мореплавание с древнейших времен тесно связано с погодой. Важнейшими метеорологическими величинами, определяющими условия плавания морских судов, всегда были ветер и обусловленное им состояние морской поверхности – волнение, горизонтальная дальность видимости и явления, ее ухудшающие (туман, осадки), состояние неба – облачность, солнечное сияние, видимость звезд, солнца, луны. Кроме того, моряков интересует температура воздуха и воды, а также наличие морских льдов в высоких широтах, айсбергов, проникающих в акватории умеренных широт. Не последнюю роль для оценки условий плавания играют сведения о таких явлениях, как грозы и кучево-дождевые облака, чреватые опасными для морских судов водяными смерчами и сильными шквалами. В низких широтах мореплавание связано еще и с опасностью, которую несут с собой тропические циклоны – тайфуны, ураганы и т. п.
Погода для моряков – прежде всего фактор, определяющий безопасность плавания, затем – фактор экономический, и, наконец, как и для всех людей, – фактор комфорта, самочувствия и здоровья.
12.19. Как практически используется информация о погоде в мореплавании?
Решающее значение информация о погоде – прогнозы погоды, включающие расчетные данные о ветре, волнении и положении циклонических вихрей, как низкоширотных, так и внетропических, – имеет для морской навигации, то есть для прокладки маршрутов, обеспечивающих наиболее быстрое, экономически эффективное плавание с минимальным риском для судов и грузов и с максимальной безопасностью для пассажиров и экипажей.
Климатические данные, то есть сведения о погоде, накопленные за многие предшествующие годы, служат основой для прокладки морских торговых путей, связывающих между собой континенты. Они также используются при составлении расписания движения пассажирских судов и для планирования морских перевозок. Условия погоды необходимо учитывать и при организации погрузо-разгрузочных работ (когда дело касается грузов, подверженных влиянию атмосферных условий, например чая, леса, фруктов и т. п.), рыбного промысла, туристско-экскурсионного дела, спортивного мореплавания.
12.20. В чем опасность обледенения для морских судов?
Обледенение морских судов – бич мореплавания в высоких широтах, однако при температурах воздуха ниже нуля оно может иметь место и в средних широтах, особенно при сильном ветре и волнении, когда в воздухе много брызг. Главная опасность обледенения заключается в повышении центра тяжести судна из-за нарастания льда на его надводной части. Интенсивное обледенение делает судно неустойчивым и создает реальную угрозу опрокидывания.
Скорость отложения льда при замерзании брызг переохлажденной воды на рыболовных траулерах в Северной Атлантике может достигать 0,54 т/ч, а это значит, что через 8-10 ч плавания в условиях интенсивного обледенения траулер опрокинется. Несколько меньшая скорость отложения льда в снегопадах и переохлажденном тумане: для траулера она соответственно равна 0,19 и 0,22 т/ч.
Наибольшей интенсивности обледенение достигает в тех случаях, когда ранее судно находилось в районе с температурой воздуха значительно ниже 0°C. Примером опасных условий обледенения в умеренных широтах может служить Цемесская бухта на Черном море, где во время сильных северо-восточных ветров, при так называемой новороссийской боре, зимой замерзание водяной пыли и брызг морской воды на корпусах и палубных надстройках судов происходит столь интенсивно, что единственное эффективное средство сберечь судно – уйти в открытое море, за пределы воздействия боры.
12.21. Как воздействует на движение судна ветер?
По данным специальных исследований, проведенных в 50 и 60-е годы, попутный ветер увеличивает скорость судна примерно на 1%, тогда как встречный ветер способен уменьшить ее в зависимости от размеров судна и его загрузки на 3-13%. Еще более значительно воздействие на судно морских волн, вызываемых ветром: скорость судна является эллиптической функцией высоты и направления волн. На рис. 60 показана эта зависимость. При высоте волны более 4 м морские суда вынуждены замедлять ход или менять курс. В условиях высокого волнения продолжительность плавания, расход топлива и опасность повреждения груза резко увеличиваются, поэтому на основе метеорологической информации маршрут прокладывается в обход таких районов.
12.22. Как влияет погода на работу речного транспорта?
Плохая видимость, колебания уровня воды в реках и озерах, замерзание водоемов – все это сказывается как на безопасности, так и на регулярности плавания судов, а также на экономических показателях их эксплуатации. Ранние ледоставы на реках, как и позднее вскрытие рек ото льда, сокращает период навигации. Применение ледокольных средств удлиняет сроки навигации, но удорожает стоимость перевозок.
12.23. Насколько велика зависимость наземного транспорта от метеорологических условий?
Ухудшение видимости из-за туманов и осадков, снежные заносы, гололедные явления, ливни, наводнения и сильные ветры затрудняют работу автомобильного и железнодорожного транспорта, не говоря уже о мотоциклах и велосипедах. Открытые виды транспорта более чем в два раза чувствительнее к неблагоприятной погоде, чем закрытые. В дни с туманом и обложными осадками поток автомобилей на дорогах сокращается на 25-50% по сравнению с потоком в ясные дни. Наиболее резко на дорогах в ненастные дни уменьшается количество личных автомобилей. По этой причине трудно установить точную количественную связь между метеорологическими условиями и дорожными происшествиями, хотя такая связь несомненно существует. Несмотря на уменьшение потока автомашин в плохую погоду, число аварий при гололеде возрастает на 25% по сравнению с сухой погодой; особенно часты аварии при гололеде на поворотах дороги с плотным движением.
