Инверсии температуры

Обычно в тропосфере температура с высотой понижается. Но могут появляться слои воздуха с неизменной (изотермия) или даже повышающейся с высотой температурой(инверсия). Мощным слоем инверсии является тропопауза.

Инверсии имеют большое значение для развития атмосферных процессов температуры. Они являются задерживающими слоями. Инверсии гасят вертикальные движения воздуха; под ними происходит скопление водяного пара или других твердых частиц, ухудшающих видимость, образуются туманы и различные формы облаков. Слои инверсий являются тормозящими слоями и для горизонтальных движений воздуха. Во многих случаях эти слои являются поверхностями разрыва ветра (над и под инвер­сией имеет место резкое изменение скорости и направле­ния ветра).

В зависимости от причин возникновения различают следующие типы инверсии: 1) радиационные, 2) адвективные, 3) сжатия или оседания и 4) фронтальные.

Влияние температуры на работу авиации

1. Температура влияет на ЛТХ и ВПХ самолета (через изменение плотности воздуха).

2. Высокие и низкие температуры могут привести к дополнительным работам при подготовке к полету (предварительный прогрев масла или охлаждение кабины и отсеков оборудования).

3. При очень высоких или очень низких температурах самолет (его системы) мажет выйти из допустимой области эксплуатации (при низких температурах электронное оборудование не работает, при высоких температурах градиент набора высоты становится ниже допустимого).

Измерение температуры воздуха

Измерение температуры воздуха производится с помощью термометров. Они бывают жидкостные (наиболее распространен­ные), биметаллические, электрические, термоэлектрические и ма­нометрические.

На метеорологических станциях наблюдения за температурой производятся чаще всего с помощью жидкостных термометров, шкалы которых дают возможность производить отсчеты с точ­ностью до 0,2 или 0,5° С.

Для устранения влияния прямых солнечных лучей термометры помещают в специальные будки, имеющие жалюзийные стенки. Температуру приземного слоя воздуха принято измерять на высо­те 2 м над поверхностью почвы.

Давление.

Атмосферным давлениемназывается сила, действующая на единицу горизонтальной поверхности, вызываемая весом столба воздуха, простирающегося вверх через всю атмосферу.

Величина атмосферного давления обычно измеряется высотой ртутного столба в барометре, уравновешенного столбом воздуха, в этом случае единицей давления является длина ртутного столба, выраженная в миллиметрах (мм рт. ст). Международной единицей давления в настоящее время является Паскаль (гектопаскаль). Применяется также миллибар. Один миллибар (мб) приблизительно равен давлению, которое оказывает тело весом в 1 Г на поверхность в 1 см2.

За нормальное давление принято давление 760 мм рт. ст. (1013,25 мб) при температуре 0° С на широте 45°. Это же давление принято за давление на нулевом уровне в стандартной атмосфере при температуре 15°С.

С высотой атмосферное давление убывает. Но и на одной геометрической высоте атмосферное давление не является постоянным и изменяется практически всегда. Изменение давления называется барической тенденцией.

Поверхности с равным давлением в пространстве называются изобарическими. Эти поверхности являются криволинейными. Пересечение изобарических поверхностей с поверхностями уровня (например, уровня моря или земной поверхности) дает изобары – линии равного давления. Распределение изобары называют барическим рельефом или барическим полем.

Основными формами барического поля являются следующие:

Циклон(барический минимум) представляет собой область пониженного давления, ограниченную системой замкнутых изобар (рис. 8, а). Наименьшее давление наблюдается в центре си­стемы. На картах погоды циклон обозначается буквой Н (за рубежом буквой L).

Антициклон(барический максимум) представляет собой об­ласть повышенного давления, ограниченную системой замкнутых изобар (рис. 8,6). Наибольшее давление наблюдается в центре системы. На картах погоды антициклон обозначается буквой В (за рубежом буквой Н).

Ложбинапредставляет собой вытянутую область пониженного давления от центра циклона (рис. 8,в). Ложбина имеет ось, вдоль направления которой изобары испытывают наибольший излом.

Гребеньпредставляет собой вытянутую область повышенного давления от центра антициклона. В гребне также имеется ось, вдоль которой изобары испытывают наибольший прогиб (рис. 8, г).

Седловинапредставляет собой барическое поле, заключенное между двумя крест-накрест расположенными циклонами и анти­циклонами (рис. 8, д).

Циклон и ложбина характеризуются в общем плохими условиями погоды, антициклон и гребень — наиболее благоприятными, седловина — слабо выраженными промежуточными условиями погоды.

Изобарические поверхности в области циклона испытывают прогиб вниз, образуя форму воронки (рис. 9). В области антицик­лона изобарические поверхности располагаются в виде изогнутых поверхностей, обращенных выпуклостью вверх, образуя купол.

На самолетах установлены барометрические высотомеры, поэтому полет на постоянной высоте является полетом по изобарической поверхности. Геометрическая высота полета, как над уровнем моря, так и над земной поверхностью при этом может изменяться. При полетах на малых высотах, особенно при полете в горах это надо учитывать.

Плотность

Наряду с атмосферным давлением важной характеристикой воздуха является его плотность. Плотность воздухапредставляет собой отношение массы воз­духа к его объему.Плотность воздуха непосредственно не измеряется. Она может быть определена с помощью уравнения состояния газов (Клапейрона — Менделеева)

где р — атмосферное давление;

Т — абсолютная температура воздуха; R — газовая постоянная.

Из уравнения видно, что чем больше давление и ниже темпе­ратура воздуха, тем больше величина плотности воздуха, т. е. плотность воздуха прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна температуре воздуха.

Плотность воздуха зависит и от влажности воздуха, т. е. от содержания в воздухе водяного пара, как известно, представляющего собой газ. Разница, вносимая водяным паром, невелика и обычно не превосходит 1%. Поэтому в практической деятельности при расчете плотности воздуха влажность не учиты­вается, а все расчеты делаются для сухого воздуха.

С высотой плотность воздуха резко убывает. Это объясняется уменьшением по мере подъема давления, которое оказывает большее влияние на изменение плотности, чем наблюдаемое понижение с высотой температуры.

Ветер