Термик

Термик (термический поток) — представляет собой массу поднимающегося воздуха, которая при этом может перемешиваться с окружающим воздухом. Планеристы назвали термиками потоки теплого воздуха от нагретого солнцем грунта, в которых они могли парить.

Двухатомные газы диатермичны (прозрачны), но пары воды достаточно сильно поглощают излучение Солнца, кроме того плотность паров воды в полтора раза ниже плотности воздуха, так что термик может быть холоднее окружающего воздуха.

Структура термиков (тор) хорошо видна на экранах радиолокаторов, что подтверждает наличие в термике многоатомных газов (паров воды). В отличие от окружающего воздуха (диатермичного), термик интенсивно поглощает солнечное излучение. Поэтому термики часто возникают над пашней, испаряющей влагу.

Первоначально термик представляет собой компактный объём теплого (влажного) воздуха, но постепенно образуется тороидальный вихрь. Перед фронтом термика образуется турбулентное течение, и окружающий воздух смешивается с фронтом термика. Ядро термика представляет собой вращающийся тор, причём это вихревое кольцо все время перекатывается относительно окружающего воздуха. За время, пока термик поднимается на высоту, равную примерно полутора его диаметрам, он выворачивается наизнанку, то есть каждая его часть проходит через зону смешения и оказывается разбавленной. В верхней части термика вблизи его передней границы течение очень нестабильно. В то же время каждый горизонтальный слой воздуха, сквозь который проникает термик, огибает и вовлекается в него.

Первые пилоты-планеристы представляли термики в виде поднимающейся воздушной массы более или менее сферической формы. Считалось, что если попасть в термик вблизи его вершины, то можно набирать высоту до тех пор, пока планер не опустится до нижней границы термика. Опыт показал, что при первом вхождении в термик обнаружение его центральной части с наибольшей скоростью не составляет большого труда, а турбулентность ощущалась только тогда, когда было трудно найти центр термика. Однако впоследствии представление о термике, как об образовании, имеющем сильный восходящий поток у вершины и турбулентный след снизу, было поставлено под сомнение. На чемпионатах по планерному спорту новички стали просто следить за полетом асов и начинали круговые маневры под ними, когда те находили восходящий поток. Асы скоро утрачивали своё преимущество и оказывались окруженными новичками, не имея возможности оторваться. Тогда возникло представление, что термики образуются сериями и поднимаются один за другим, так что новички, находясь ниже, попадали на вершину термика той же серии. Теперь объяснения планеристов того времени причин прекращения подъёма в термике выглядят просто забавными: они были убеждены, что вывалились из термика через его дно, а на самом деле поднялись сквозь термик в центральной его части, имеющей скорость в 2,2 раза больше, чем сам термик и достигли его верхней турбулентной зоны.

В 1958 году капитан Н. Гудхарт установил, что в зоне, где проявляется действие вовлекаемых в термик воздушных потоков, планеристы эффективно используют для парения как вертикальный, так и горизонтальный потоки. Верхнюю турбулентную зону термика, где происходит растекание воздушных потоков, планерист должен рассматривать как зону нисходящих потоков, опустившись в которых он вновь обнаружит мощную восходящую струю.

Отсюда следует, что планеристу легче обнаружить термик, подлетая к нему снизу. Термики используются для парящих полетов птицами, преимущественно крупными, которые не в состоянии продолжительно выполнять машущий полет, и даже такими мелкими насекомыми, как тли.

Ночью из-за радиационного охлаждения поверхности термики отсутствуют.

Происхождение термиков

Солнечные лучи нагревают поверхность Земли, поверхность Земли нагревает приземный слой воздуха или испаряет влагу, менее плотный воздух поднимается вверх, на место него притекает холодный воздух, и все повторяется. Но поверхность Земли неоднородна и нагревается она по разному, соответственно и воздух нагревается по разному — где-то сильнее, где-то слабее. Более прогретый или влажный воздух быстрее поднимается вверх и образует область восходящего потока.

Утром, когда первые лучи солнца нагрели участок поверхности Земли с большей поглощающей способностью, например скалу в поле, вокруг него начинает нагреваться слой воздуха. Через некоторое время эта часть воздуха отрывается от подстилающей поверхности. По форме он напоминает кольцо дыма (бублик), вертикальная скорость в центре которого в два раза выше скорости подъёма всего термика.

На место поднимающегося термика поступает окружающий воздух, образуя нисходящий поток.

Достаточно мощные термические потоки возникают над электростанциями, компрессорными станциями магистральных газопроводов и даже заводскими трубами.

Несмотря на своё название, термики обычно холоднее окружающего воздуха, но содержат больше влаги (водяной пар в полтора раза легче).

Физическая природа термиков — возникновение локальной термической неустойчивости в приземном слое в результате чего возникает конвекция. Подтекание воздуха к центру термика в его нижней части создаёт условия для закручивание течения под действием силы Кориолиса. В северном полушарии воздух закручивается против часовой стрелки, в южном — по часовой стрелке (как в циклоне). Если этот механизм дополняется выделением скрытого тепла в результате конденсации водяного пара при охлаждения воздуха при его подъёме в центре термика, то циклонический вихрь будет интенсифицироваться. Если таким процессом охвачена значительная территория, то это локальное явление оказывается центром зарождения циклона.

Поведение летательных аппаратов

При попадании в термик самолет испытывает воздействие аэродинамических сил, которые создают перегрузку. Пассажирами эта перегрузка воспринимается как толчки вверх и вниз, которые им объясняются наличием в воздухе «воздушных ям».

Известны случаи, когда дельтапланеристы набирали высоту над заводскими трубами, а перелетные птицы изменили маршруты и летят от одной компрессорной станции газопровода до следующей.

При входе в термик в нижней его части летательный аппарат центрируется самим потоком, при достижении верхней границы поднимающегося термика — выталкивается из него.

Можно рассчитывать на лучший подъём аппарата, если он вращается против потока (в северном полушарии правая спираль). Это объясняется тем, что в таком случае аппарат движется относительно земли медленнее и для его удержания в потоке нужен меньший угол крена.

Свойства термиков

Вначале термики представляли в виде поднимающейся воздушной массы более или менее сферической формы, которую отождествляли с пузырями, всплывающими в окружающей среде. После проведения лабораторных опытов с термиками стало ясно, что турбулентная зона образуется только в верхней части термика, а позади него вовсе нет никакого следа.

Несмотря на своё название воздушная масса в термике имеет температуру, намного более низкую, чем окружающая среда.

Скорость восходящего потока на оси термика примерно в два раза выше скорости подъёма самого термика.

Хотя термик возникает в виде компактной всплывающей массы, спустя короткое время в его центре возникает отверстие, которое хорошо видно на экране метеорологического локатора.

Все термики считаются геометрически подобными, отличаясь только радиусом и величиной относительной плавучести, которая выражается в долях от веса вытесняемой жидкости (газа). За время, пока термик поднимается на высоту, примерно равную полутора его диаметрам, он успевает как бы вывернуться наизнанку.

Ядро термика представляет собой вращающийся тор. В верхней части термика вблизи его передней границы течение весьма нестабильно. В результате на границе термика и отностительно стабильного воздуха образуются микровихри, формирующие вокруг ядра область турбулентного воздуха. Измерить частоту и силу микровихрей и направление на ядро термика можно с помощью прибора термокомпас.

См. также

• Циклон

Литература

• Р. Скорер. Аэрогидродинамика окружающей среды. — М.: Мир, 1980.

Отрывок, характеризующий Термик

Когда он приехал домой, уже смеркалось. Человек восемь разных людей побывало у него в этот вечер. Секретарь комитета, полковник его батальона, управляющий, дворецкий и разные просители. У всех были дела до Пьера, которые он должен был разрешить. Пьер ничего не понимал, не интересовался этими делами и давал на все вопросы только такие ответы, которые бы освободили его от этих людей. Наконец, оставшись один, он распечатал и прочел письмо жены.
«Они – солдаты на батарее, князь Андрей убит… старик… Простота есть покорность богу. Страдать надо… значение всего… сопрягать надо… жена идет замуж… Забыть и понять надо…» И он, подойдя к постели, не раздеваясь повалился на нее и тотчас же заснул.
Когда он проснулся на другой день утром, дворецкий пришел доложить, что от графа Растопчина пришел нарочно посланный полицейский чиновник – узнать, уехал ли или уезжает ли граф Безухов.
Человек десять разных людей, имеющих дело до Пьера, ждали его в гостиной. Пьер поспешно оделся, и, вместо того чтобы идти к тем, которые ожидали его, он пошел на заднее крыльцо и оттуда вышел в ворота.
С тех пор и до конца московского разорения никто из домашних Безуховых, несмотря на все поиски, не видал больше Пьера и не знал, где он находился.


Ростовы до 1 го сентября, то есть до кануна вступления неприятеля в Москву, оставались в городе.
После поступления Пети в полк казаков Оболенского и отъезда его в Белую Церковь, где формировался этот полк, на графиню нашел страх. Мысль о том, что оба ее сына находятся на войне, что оба они ушли из под ее крыла, что нынче или завтра каждый из них, а может быть, и оба вместе, как три сына одной ее знакомой, могут быть убиты, в первый раз теперь, в это лето, с жестокой ясностью пришла ей в голову. Она пыталась вытребовать к себе Николая, хотела сама ехать к Пете, определить его куда нибудь в Петербурге, но и то и другое оказывалось невозможным. Петя не мог быть возвращен иначе, как вместе с полком или посредством перевода в другой действующий полк. Николай находился где то в армии и после своего последнего письма, в котором подробно описывал свою встречу с княжной Марьей, не давал о себе слуха. Графиня не спала ночей и, когда засыпала, видела во сне убитых сыновей. После многих советов и переговоров граф придумал наконец средство для успокоения графини. Он перевел Петю из полка Оболенского в полк Безухова, который формировался под Москвою. Хотя Петя и оставался в военной службе, но при этом переводе графиня имела утешенье видеть хотя одного сына у себя под крылышком и надеялась устроить своего Петю так, чтобы больше не выпускать его и записывать всегда в такие места службы, где бы он никак не мог попасть в сражение. Пока один Nicolas был в опасности, графине казалось (и она даже каялась в этом), что она любит старшего больше всех остальных детей; но когда меньшой, шалун, дурно учившийся, все ломавший в доме и всем надоевший Петя, этот курносый Петя, с своими веселыми черными глазами, свежим румянцем и чуть пробивающимся пушком на щеках, попал туда, к этим большим, страшным, жестоким мужчинам, которые там что то сражаются и что то в этом находят радостного, – тогда матери показалось, что его то она любила больше, гораздо больше всех своих детей. Чем ближе подходило то время, когда должен был вернуться в Москву ожидаемый Петя, тем более увеличивалось беспокойство графини. Она думала уже, что никогда не дождется этого счастия. Присутствие не только Сони, но и любимой Наташи, даже мужа, раздражало графиню. «Что мне за дело до них, мне никого не нужно, кроме Пети!» – думала она.
В последних числах августа Ростовы получили второе письмо от Николая. Он писал из Воронежской губернии, куда он был послан за лошадьми. Письмо это не успокоило графиню. Зная одного сына вне опасности, она еще сильнее стала тревожиться за Петю.
Несмотря на то, что уже с 20 го числа августа почти все знакомые Ростовых повыехали из Москвы, несмотря на то, что все уговаривали графиню уезжать как можно скорее, она ничего не хотела слышать об отъезде до тех пор, пока не вернется ее сокровище, обожаемый Петя. 28 августа приехал Петя. Болезненно страстная нежность, с которою мать встретила его, не понравилась шестнадцатилетнему офицеру. Несмотря на то, что мать скрыла от него свое намеренье не выпускать его теперь из под своего крылышка, Петя понял ее замыслы и, инстинктивно боясь того, чтобы с матерью не разнежничаться, не обабиться (так он думал сам с собой), он холодно обошелся с ней, избегал ее и во время своего пребывания в Москве исключительно держался общества Наташи, к которой он всегда имел особенную, почти влюбленную братскую нежность.
По обычной беспечности графа, 28 августа ничто еще не было готово для отъезда, и ожидаемые из рязанской и московской деревень подводы для подъема из дома всего имущества пришли только 30 го.
С 28 по 31 августа вся Москва была в хлопотах и движении. Каждый день в Дорогомиловскую заставу ввозили и развозили по Москве тысячи раненых в Бородинском сражении, и тысячи подвод, с жителями и имуществом, выезжали в другие заставы. Несмотря на афишки Растопчина, или независимо от них, или вследствие их, самые противоречащие и странные новости передавались по городу. Кто говорил о том, что не велено никому выезжать; кто, напротив, рассказывал, что подняли все иконы из церквей и что всех высылают насильно; кто говорил, что было еще сраженье после Бородинского, в котором разбиты французы; кто говорил, напротив, что все русское войско уничтожено; кто говорил о московском ополчении, которое пойдет с духовенством впереди на Три Горы; кто потихоньку рассказывал, что Августину не ведено выезжать, что пойманы изменники, что мужики бунтуют и грабят тех, кто выезжает, и т. п., и т. п. Но это только говорили, а в сущности, и те, которые ехали, и те, которые оставались (несмотря на то, что еще не было совета в Филях, на котором решено было оставить Москву), – все чувствовали, хотя и не выказывали этого, что Москва непременно сдана будет и что надо как можно скорее убираться самим и спасать свое имущество. Чувствовалось, что все вдруг должно разорваться и измениться, но до 1 го числа ничто еще не изменялось. Как преступник, которого ведут на казнь, знает, что вот вот он должен погибнуть, но все еще приглядывается вокруг себя и поправляет дурно надетую шапку, так и Москва невольно продолжала свою обычную жизнь, хотя знала, что близко то время погибели, когда разорвутся все те условные отношения жизни, которым привыкли покоряться.
В продолжение этих трех дней, предшествовавших пленению Москвы, все семейство Ростовых находилось в различных житейских хлопотах. Глава семейства, граф Илья Андреич, беспрестанно ездил по городу, собирая со всех сторон ходившие слухи, и дома делал общие поверхностные и торопливые распоряжения о приготовлениях к отъезду.
Графиня следила за уборкой вещей, всем была недовольна и ходила за беспрестанно убегавшим от нее Петей, ревнуя его к Наташе, с которой он проводил все время. Соня одна распоряжалась практической стороной дела: укладываньем вещей. Но Соня была особенно грустна и молчалива все это последнее время. Письмо Nicolas, в котором он упоминал о княжне Марье, вызвало в ее присутствии радостные рассуждения графини о том, как во встрече княжны Марьи с Nicolas она видела промысл божий.
– Я никогда не радовалась тогда, – сказала графиня, – когда Болконский был женихом Наташи, а я всегда желала, и у меня есть предчувствие, что Николинька женится на княжне. И как бы это хорошо было!
Соня чувствовала, что это была правда, что единственная возможность поправления дел Ростовых была женитьба на богатой и что княжна была хорошая партия. Но ей было это очень горько. Несмотря на свое горе или, может быть, именно вследствие своего горя, она на себя взяла все трудные заботы распоряжений об уборке и укладке вещей и целые дни была занята. Граф и графиня обращались к ней, когда им что нибудь нужно было приказывать. Петя и Наташа, напротив, не только не помогали родителям, но большею частью всем в доме надоедали и мешали. И целый день почти слышны были в доме их беготня, крики и беспричинный хохот. Они смеялись и радовались вовсе не оттого, что была причина их смеху; но им на душе было радостно и весело, и потому все, что ни случалось, было для них причиной радости и смеха. Пете было весело оттого, что, уехав из дома мальчиком, он вернулся (как ему говорили все) молодцом мужчиной; весело было оттого, что он дома, оттого, что он из Белой Церкви, где не скоро была надежда попасть в сраженье, попал в Москву, где на днях будут драться; и главное, весело оттого, что Наташа, настроению духа которой он всегда покорялся, была весела. Наташа же была весела потому, что она слишком долго была грустна, и теперь ничто не напоминало ей причину ее грусти, и она была здорова. Еще она была весела потому, что был человек, который ею восхищался (восхищение других была та мазь колес, которая была необходима для того, чтоб ее машина совершенно свободно двигалась), и Петя восхищался ею. Главное же, веселы они были потому, что война была под Москвой, что будут сражаться у заставы, что раздают оружие, что все бегут, уезжают куда то, что вообще происходит что то необычайное, что всегда радостно для человека, в особенности для молодого.