Плавание под парусом: ветер, волнение и течения
Шрифт:
На рис. 70 показано действие наклонных конструкций на ветер.
Не так уж часто яхтсмена интересует ветровой поток на вершине склона, но в некоторых местах это важно, особенно сейчас, когда разрешено плавание на водоемах, где имеются набережные. Из рис. 70 видно, что ветру требуется некоторое пространство, чтобы вновь установиться над водой за подветренной стороной склона.
Рис. 69. Вихри у наветренной стороны препятствия
Рис. 70.
В нескольких только что приведенных примерах рассмотрено влияние препятствий на вертикальную структуру потока, но ветер завихряется вокруг концов и склонов препятствий так же, как и при огибании их вершины.
При огибании склонов ветер усиливается и часто возникают весьма ощутимые толчки и вихри. Резкие порывы ветра, подхватывающие яхту, как только она высовывает нос из-за укрытия, могут быть гораздо мощнее, чем ветер в открытом море.
ГЛАВА 13. Местные ветры
Любители восхитительных полетов и парений на планерах изучают действие ветра более досконально, чем плавающие под парусом, у планеристов можно научиться многому. Конечно, их в основном интересуют вертикальные воздушные потоки, сообщающие планерам подъемную силу, но у этих потоков обычно имеется также и горизонтальная составляющая скорости. Часто восходящие струи воздуха возникают при горизонтальном перемещении потока и его подъеме с наветренной стороны холма. Этот процесс происходит так же, как показано на рис. 69 и 70, хотя и в несколько меньшем масштабе. Таким образом, между движением воздуха вверх и вниз, которое интересует планеристов, и в стороны, которое необходимо яхтсменам, имеется тесная связь. При любом перемещении должен возникать компенсирующий поток, поэтому подъем воздуха вверх почти неизбежно вызывает в непосредственной близости ветер в поперечном направлении.
Для яхтсменов конвекция важна именно из-за тесной связи между вертикальным и горизонтальным движением воздуха.
У Британских островов ветры обычно достаточно сильны, чтобы замаскировать очень легкие бризы, вызываемые чисто местными конвективными потоками. Во многих морских районах, окруженных сушей, а также на озерах и реках, где плавает большинство маленьких яхт и где преобладают слабые ветры, необходимо обращать внимание на локальные термики.
Наиболее известными примерами конвективной деятельности являются морские и береговые бризы, которые заметны в прибрежных районах при достаточно слабом ветровом потоке (см. также главы 11 и 15).
В жаркий летний день воздух над сушей прогревается быстрее, чем над морем, расширяется, становится менее плотным и поднимается. Если ветер, обусловленный полем давления, слабый, то холодный воздух над морем будет двигаться к берегу и замещать нагретый, поднявшийся вверх воздух над сушей. Возникающая при этом циркуляция изображена на рис. 71.
Ночью суша остывает быстрее, чем море, поэтому циркуляция имеет обратное направление: воздух, поднимающийся над морем, замещается более холодным воздухом, идущим с суши, как показано на рис. 72.
Рис. 71. Морской бриз, образующийся при подъеме воздуха над сушей и его замещении более холодным воздухом с моря
На восточных побережьях Америки и Англии разница между температурой суши и моря выражена четко, в результате морские бризы сильнее и наблюдаются чаще. Их скорость обычно равна 5
Рис. 72. Береговой бриз ночью. Воздух над морем охлаждается медленнее, чем над сушей
Обычно морские бризы важнее береговых, так как их скорость больше. Морские бризы образуются при нагревании поверхности солнечными лучами, поэтому бризы не возникают при оплошной облачности, через которую не пробивается солнце. По этой же причине летом морские бризы начинают ощущаться только в разгар утра, когда солнце достаточно прогреет сушу. Обычно бризы начинают стихать после полудня, когда солнце опускается ниже к горизонту.
Во многих районах мира бризы у побережья имеют довольно регулярный характер и в определенное время года для каждого часа суток характерен ветер определенной силы.
Морские бризы редко ощущаются на расстоянии более 10 миль от суши, и, как правило, их влияние едва заметно даже ближе к берегу. При благоприятных, условиях полезный морской бриз может распространяться до 5 миль в море.
В странах, где полуденное солнце очень жаркое, а суша каменистая или песчаная и поэтому быстро нагревается до значительной температуры, морские бризы сильнее и распространяются в море на большие расстояния.
Прибрежные отмели, лагуны или большие мелководные гавани, такие, как Пул, Сидней или залив Делавэр, могут вызывать ослабление бризового эффекта. В таких местах вода обыкновенно теплее и поэтому температурные градиенты между воздухом над холодным глубоким морем и над теплой сушей меньше. Над такими бассейнами с более теплой морской водой бриз иногда поднимается на высоту, где; он уже бесполезен для яхтсмена.
Обычно морские бризы несут влагу, которая поднимается вместе с теплым воздухом над сушей, что часто приводит к образованию кучевых облаков на расстоянии одной-двух миль в глубь суши при совершенно безоблачном небе над морем. При полном штиле и ясном небе образование кучевых облаков над прибрежной полосой суши является почти достоверным признаком возможного морского бриза. Для возвращающегося с моря судна эти группы кучевых облаков часто являются первыми признаками земли, так как заметны, когда она еще скрыта за горизонтом. Часто над большим островом можно наблюдать горы кучевых облаков, отделенные от массы таких же облаков над материком полосой чистого неба над водой. Такая картина является хорошим признаком конвективной деятельности.
В некоторых случаях при морском бризе воздух на побережье примерно на 3–4 °C холоднее, чем в глубине суши.
Конвективная деятельность любого масштаба вызывается неодинаковым нагреванием поверхностей. Одни участки поверхности нагреваются быстрее, чем другие, поэтому обмен теплом между соседними районами происходит с различной интенсивностью.
Тепло, передаваемое от быстро нагревающихся объектов, согревает окружающий воздух, вызывает его расширение, уменьшение плотности (то есть воздух становится легче) и подъем. Поднимающийся столб нагретого воздуха должен чем-то замещаться, и из окружающего пространства засасывается [17] более холодный воздух, чтобы в свою очередь нагреться и присоединиться к постоянно движущемуся вертикальному потоку.
17
В метеорологии такое явление называется вовлечением. (Прим. перев.)