نوشته‌ها

wind gradient

Wind Gradient

Wind Gradient  در لغت به معنی تدرج باد است.

تعریف Wind Gradient  به اختلاف سرعت و جهت باد نسبت به ارتفاع از سطح زمین گفته می شود

ویند گرادینت

WIND GRADIENT

به خاطر اختلاف سرعت و جهت باد در لایه های مختلف هوا Wind Gradient ایجاد می شود.
Wind Gradient در لایه های مختلف وجود دارد اما معمولاً نزدیک زمین راجه بهش بحث می کنند و محاسبه انجام می شود، صرفاً به دلیل اینکه هر چقدر خلبان پاراگلایدر به سطح زمین نزدیک تر می شود بخاطر وجود موانع و اصطکلک شاهد کاهش سرعت باد خواهد بود، بهتر است باTrim Speed پرواز کند. در لایه های مختلف در ارتفاعات به هر دلیلی پاراگلایدر از پرواز خارج شود، شیرجه کند یا عقب بماند فرصت ریکاوری توسط خود پاراگلایدر و خلبان وجود دارد. اما Wind Gradient در مرحله لندینگ (Final) است که خطرناک می شود.
☆ از نظر حسی وقتی خلبان نزدیک زمین می شود در باد مثلاً 5 کیلومتر راحتتر از باد صفر کیلومتر لند می کند
اگرخلبان Final را با باد 10 کیلومتر بسته باشد یهو باد صفر شود ، در این حالت چه اتفاقی می افتد ؟ این Gust که یهو اتفاق می افتد ، باعث می شود بال پاراگلایدر به سمت جلو شیرجه کند یا عقب بماند و خلبان زمانی می تواند ریکاوری درست انجام دهد که برک ها کاملاً بالا باشد به همین دلیل است که گفته می شود در Wind Gradient خلبان باید با Trim Speed پرواز کند.
Wind Gradient  را در سایت شهران بارها خلبانان با آن روبرو شده اند، مخصوصاً زمانیکه در زمین لند باد غرب کامل شود، لند خلبانان سختتر می شود چون هوا به داخل دره می رود و دیواره ای از هوا بوجود می آید که باعث می شود خلبان با sink زیاد روبرو شود که یا در فضای خارج از لند فرود می آید یا بال شیرجه می کند که جلوی بال را هم که بخواهد بگیرد، موفق نخواهد بود در نتیجه محکم با زمین برخورد می کند ، این اتفاق بخاطر وجود Wind Gradient یعنی تدرج باد و کاهش سرعت وقتی که به سطح زمین میرسد رُخ میدهد، در این مواقع است که خلبان باید از برک ها استفاده کند اگر دچار حرکات سینوسی و پاندولی بال شد بتواند بال را کنترل کند نزدیک زمین بهتر است خلبان برکها را بالا نگه دارد و اجازه دهد وسیله سرعت بگیرد یا Trim Speed پرواز کند .
شاید برای شما سوال پیش آید که چرا Wind Gradient آموزش می بینید؟
جواب خیلی ساده است برای اینکه خلبان را از خطر دور کند.
اگر خلبان علم کافی راجع به Wind Gradient داشته باشد در نزدیک زمین سعی می کند با حداکثر سرعت وسیله پروازی یعنی Trim Speed پرواز میکند که بتواند سریعتر از روی موانع رد شود، وسیله پروازی نیز Lift بیشتری خواهد داشت در نتیجه راحتتر و بهتر می تواند ریکاوری انجام دهد ( در صورت نیاز).
☆ وسیله پرواز شما یعنی پاراگلایدر طوری طراحی و ساخته شده است که به آن Equilibrium گویند یعنی انواع بهم ریختگی ها اگر برایش رُخ دهد تمایل دارد به حالت اولیه خودش برگردد بدون دخالت خلبان، مخصوصاً بال کلاس یک، اما داستان در بال کلاس های بالاتر مثل کامپ و خلبانان ادونس فرق میکند چون خلبان در سطوح بالاتر علم مقابله با Wind Gradient و مهارت کنترل وسیله را دارد اما خلبان مبتدی این مهارت را ندارد و باید کنترل شود.


بیشترین آسیب در پرواز کسی می بیند که تازه پرواز می کند و در اصطلاح خلبان مبتدی است کسی که عکس العمل درستی ندارد و مربی از طریق بیسیم او راهنمایی می کند که در مرحله Final برک ها را بالا نگه دارد، ولی بعد از گذراندن دوره های تئوری علم مواجه شدن با Wind Gradient را می آموزد .
☆ خلبانان حرفه ای تندم و آکروباسی در نزدیک زمین در مرحله Final از Slow Flight یا Flap Thailand استفاده می کنند که کنترل آن سختتر است ، خلبانان شرق آسیا، استاد Flap Thailand هستند و در جایی که Wind Gradient حداقل حداقل حداقل است تمرین می کنند.

wind shear، Down Draft

Wind Shear

Shear  Wind به معنی برش باد و یا قیچی باد نیز گفته می شود  .

Wind Shear  در تعریف،  به تغییرات ناگهانی سرعت و جهت باد گفته می شود ، که می تواند به صورت افقی ، عمودی و یا مخلوطی از هر دو جهت باشد .

Wind Shear  سه دسته است :

  • Directional Shear
  • Speed Shear
  • Directional & Speed Shear

چه عاملی باعث بوجود آمدن Wind Shear  می شود ؟

وجود ترمال های زیاد که با قدرت بیشتری وجود داشته باشد به طوری که باد نتواند آن را حرکت دهد و باد مجبور شود که از کنار ترمال و یا از بالای آن عبور کند باعث تغییر جهت و سرعت ناگهانی  باد می شود خلبان لحظه ای متوجه آن می شود.

گاهی اوقات باد در منطقه بخاطر وجود ارتفاعات در سطح پایین بسیار کم است یعنی خلبان  700 تا 800 متر ارتفاع می گیرد، ترمال خیلی راحت خلبان را بالا می برد و خلیان چیزی حس نمی کند ولی یک مرتبه از 800 متر به 801 متر که می رسد حس می کند کسی بال پاراگلایدرش را کنده و به سمتی می برد، بال بهم ریختگی پیدا می کند به سمت جلو شیرجه می کند یا عقب می ماند، که این موضوع باعث می شود خلبان سریع ریکاوری انجام دهد.

این اتفاق زمانی که خلبان از سطح اصطکاک به سمت Free Region  یا Friction Layer  هوای آزاد می رود، در واقع خلبان از سطح اصطکاک خارج می شود  رُخ می دهد.

خلبان های پاراگلایدر بیشتر در روز های ترمیک  با Wind Shear   روبرو می شوند، ترمال های قوی مخصوصاً در اقلیم همدان بخاطر اختلاف سطح بسیار زیاد منطقه و خشکی  که باعث کم بودن کشاورزی منطقه است، زمانیکه که منبع رطوبت وارد شود نیروی بالابرنده ای شکل  می گیرد که قدرتش خیلی زیاد است و با آنچه که در مناطق مرطوب حس کرده اید خیلی فرق می کند.

☆ نزدیک زمین Wind Shear  وجود دارد ولی بسیار ضعیف است.

☆ هنگامی که Inversion  بخواهد از بین برود جریانی با سرعت از روی آن رد می شود یا از زیر به آن برخورد می کند که Turbulence  یا Wind Shear  بوجود می آورد، ولی وجود  Inversion  باعث بوجود آمدن Wind Shear  نمی شود چرا که لازمه بوجود آمدن  Wind Shear  تغییر سرعت و جهت باد است.

گاهی پیش می آید که مثلاً در تیکاف باد روبرو دارید ولی در لند باد شمال غرب است، مرز مشترک باد دشت و باد پشت باعث ایجاد Shear Turbulence  می شود که اگر سرعت  Shear Turbulence  زیاد شود بنام Wind Shear  می نامند که یعنی برش باد از دوجهت مختلف

اصلی ترین تاثیر Wind Shear عبارتند از :

  • آشفتگی هوا
  • حرکت هوای شدید که شامل UP Draft  و  Down Draft با حرکت چرخشی (Rotating) می شود.
  • افزایش و کاهش ناگهانی سرعت هوایی Air Speed
  • افزایش و کاهش ناگهانی سرعت زمینی با انحراف سمتی و رانشی وسیله پروازی ( Drift )
Thermal

Thermal (ترمال )

Thermal چیست؟ چگونه بوجود می آید؟

هنگامی روز آغاز می شود، خورشید به زمین می تابد انرژی نورانی به زمین برخورد می کند زمین هوای همجوار سطح خود را گرم می کند(هوای همجوار سطح زمین ارتفاعش به اندازه  قد یک فرد عادی است تقریباً حدود 180متر تا 2 متر می باشد) اگر سطح زمین پوشیده از چمن و درخت باشد یعنی درواقع سبز باشد همانطور که می دانید تفاوتی بین زمین تیره و زمین سبز وجود دارد و آن هم در Albedo است، Albedo  زمین سبز نسبت به زمین  خشک بیشتر است پس با توجه به Albedo  زمین خشک یا بایر نسبت به زمین سبز زودتر گرم می شود هوای همجوار خود را گرم میکند .

☆( بخش هایی که جاذب بهتر گرما هستند و هوای اطراف خود را هم گرم می کنند را Collector می نامند،صخره ها، زمین های کشاورزی شخم زده و جاده های آسفالت در امتداد جهت وزش باد بهترین Collector ها می باشند.)

وقتی هوای همجوار گرم شد یک babel  ( حباب) یا بادکنک از هوای گرم  ایجاد می شود  (همانطور که گفتیم زمین خشک Albedo  کمتری دارد یعنی انعکاس کمتر و جذب بیشتر انرژی نورانی، جذب بیشتر سبب می شود بادکنک و یا حبابی از هوا تشکیل شود)  این هوا رفته رفته منبسط می شود و در این زمان هوای همجوار زمین سبز سردتر است پس هوای سرد اطراف به هوای گرم فشار می آورد و هوای گرم  ( بادکنک) را هُل می دهد به سمت بالا، حال ترمال شروع به ارتفاع گرفتن می کند و بالا میرود و همزمان هوای سرد اطراف جایگزین هوای گرم می شود به همین نسبت ترمال بالا میرود ، این هوا (بادکنک ) نسبت به هوای اطراف خودش گرمتر است پس هوای سرد اطراف مدام جایگزین این هوای گرم (بادکنک ) می شود و این هوای گرم ( بادکنک ) را بیشتر به سمت بالا هُل می دهد با اصطلاح به این ( بادکنک) یا هوای گرم که به سمت بالا میرود، هوای بالا رونده یا Up Draft  می گویند ، هوای گرم  ( بادکنک) به جایی می رسد که هوای بالا رونده ( Up Draft )  کم کم انرژی داخلی خودش را از دست میدهد و سرد می شود ، وقتی که سرد شد با هوای اطراف خود هم دما می شود.

☆  هوای گرم و هوای سرد مثل آب و روغن هستند به هیچ عنوان با هم ترکیب نمی شوند.

هوای گرم ( بادکنک) هنگامی که به اوج رسید به اصطلاح سقف ترمال یا ( Ceiling  )  ترمال رسید به دلیل Laps Rate دمای داخلی خود را از دست می دهد و با هوای اطراف خودش هم دما  شده،  سرد می شود و ریزش می کند به اصطلاح هوای سرد پایین رونده را Down Draft   می نامند، که به سمت پایین می ریزد.

Down Draft  جایگزین هوای Up Draft  (هوای گرم بالا رونده ) می شود ، هوای سرد می ریزد و  هوای گرم ( بادکنک) را هُل می دهد بالا.

Thermal  دو نوع است :

  • Chimney ( دود کش)
  • Babel ( حباب ، بادکنک)

☆ در مرز مشترک Up Draft  و Down Draft  یک جریانات  پیچشی  (Eddy)   بوجود  می آید که این Eddyها نشن دهنده ی Thermal Turbulence  است که هنگام ورود به Thermal  یا خروج از Thermal بال پاراگلایدر شما تکان هایی انجام می دهد که لازم است خلبان بنا به شرایط با  بالا و یا  یاپین بردن Break  ها این حرکات را کنترل کند.

☆ EDDY  به جریانات پیچشی گفته می شود که پشت جسم جامد و  ثابت و  کوچک رُخ می دهد، در واقع Eddy  یک نوع Rotor  است ولی خیلی کوچک ، مثلاً در اطراف تخت سنگ وجود دارد، Eddy  هم در پشت اجسام و هم در Thermal مورد استفاده قرار می گیرد.

Thermal  را می توان مثل فواره مثال زد که آب  باشتاب بالا می رود و کم کم از شتاب آب کاسته می شود وقتی به سقف یا انتها رسید به سمت پایین می ریزد.

☆Thermal هر چقدر بالاتر می رود ضعیف تر می شود بخاطر Lapse Rate  دمای درون خودش را از دست می دهد چون محیط چگالیش تغییر می کند می تواند بزرگتر شود.

☆ اسکیوتی Squti  نام نرم افزاریست که اطلاعات لازم راجع به Thermal را در اختیار خلبان می گذارد.

☆ وقتی گفته می شود سقف (Ceiling) امروز Thermal  4000 متر است یعنی بیشتر از 4000 متر نمی شود بالاتر رفت مگر اینکه طول روز بلندتر شود Dew Point  (نقطه شبنم ) برود بالا تاسقف Thermal  را به سمت بالا هُل دهد.

☆ وقتی کشش از Base  ابر به سمت بالا ایجاد شود علت Thermal  است

وقتی Thermal  به صورت Chimney  (دود کش)  است رطوبت محیط را با خود بالا می برد و وقتی این رطوبت را بالا می برد اصطلاحاً می گویند امروز هوا خشک (Dry Air) نیست امروز هوا مرطوب (Moisture Air) است وقتی هوا مرطوب باشد یعنی رطوبت کافی دارد و دمای داخلی Thermal  به Dew Point  می رسد و در روی آن ابرهای کومولوس بوجود می آید و هر چقدر رطوبت بیشتر شود ابر تغذیه می شود ارتفاع می گیرد می تواند بزرگتر شود.

ابری که در  Local تشکیل می شود وقتی بالا می رود منشاء تشکیل  Thermal منطقه است بدلیل وجود رطوبت کافی ابرها تشکیل می شوند که به حالت وقتی  ابرباشد به آن white Thermal  گویند وقتی ابر نباشد Blue Thermal گفته می شود حال وقتی ابر ارتفاع بگیرد و رنگ ابر خاکستری دیده شود به آن gray Thermal  گفته نمی شود.

☆  Dew Point (نقطه شبنم) : دمایی که در آن، هوا از بخار آب اشباع می شود را نقطه شبنم می گویند. چرا که سرد شدن بیشتر هوا باعث میعان و تشکیل ذرات آب می شود . مهم است بدانیم نقطه شبنم هوایی که در حال صعود است، با هر 1000 متر افزایش ارتفاع ، دو درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

 

lapse rate

Lapse Rate (لپس ریت )

توضیحات کامل در مورد مبحث لپس ریت …

Lapse Rate (لپس ریت ) یعنی با افزایش ارتفاع دما کاهش می یابد.

Lapse Rate  یعنی با افزایش ارتفاع سرعت باد افزایش می یابد.

Lapse Rate  یعنی با افزایش ارتفاع فشار کاهش می یابد.

برای درک بهتر Lapse Rate  یک مثال ساده می زنم

گاهاً برای شما اتفاق افتاده است که سوار هواپیما شده اید

و همراه خود چیپس یا پفک برده اید

در زمان پرواز وقتی ارتفاع هواپیما افزایش می یابد

چیپس یا پفک شما باد می کند،

همین اتفاق برای بسته های هوایی  که از سمت زمین به سمت هوا می روند رُخ می دهد.

وقتی بسته هوایی کوچک مثلاً با   20 مولکول وجود دارد که در کنار هم حرکت می کنند

در ادامه توضیحات Lapse Rate (لپس ریت )

و به هم ضربه می زنند حال اگر این بسته مولکول را به ارتفاع بالاتر ببرید چه اتفاقی می افتد ؟

مولکولها از هم باز شده،جریانات کمتر می شود،

انتقال انرژی کمتر می شود پس دمای آن کم می شود

شروع می کند به سمت پایین سرازیر شدن یعنی دمای آن کاهش پیدا کرده است

منظور تا جایی بالا می رود

که نسبت به هوای همجوار خودش هم دما، همگن و هم  فشار می شود

و شروع به پایین آمدن می کند، درست مثل فواره برمی گردد پایین .

این مساله باعث می شود چرخه تک سلولی بوجود بیاید،

هوای گرم تا یک جایی بالا می رود سپس در ارتفاع بالا سرد می شود،

هوای سرد از زیر جایگزین هوای گرم می شود که  چرخه (Circulation ) بوجود می آید.

این چرخه منظور جابجایی کم فشار و پر فشار همچنان درحال رُخ دادن است،

هم در این اتاق هم در محیط هم در محوطه هم در کره زمین وجود دارد.

 

Lapse Rate (لپس ریت )

 

چرخه تک سلولی منظور در یک منطقه خاص این سلول کار می کند.

چرخه تک سلولی اگر به صورت General  باشد تغییر می کند،

خواص تغییر فصل ها،ارتفاعات، روز و شب بر چرخه تک سلولی تاثیر می گذارد.

اما زمانیکه راجع به شرایط Local  صحبت می شود

منظور جریانات محلی می باشد که در منطقه کوچک اتفاق می افتد،

فقط در شرایطی که شرایط General روی آن تاثیر نگذارد.

دو توده هوا (بسته هوایی) مثل آب و روغن می مانند به هیچ عنوان با هم ترکیب نمی شوند،

تنها زمانی دو توده هوا باهم ترکیب می شوند

که هم فشار ، هم دما و همگن باشند  به همین دلیل است که جبهه ها بوجود می آیند.

Lapse Rate (لپس ریت )

 

جهت مشاهده فیلم ها و عکس های پروازی ما را در اینستاگرام persianpara@ دنبال کنید…

تلفن تماس جهت ثبت نام در کلاس آموزشی tel:09121051004

dusk

لایه مزوسفر (Mesosphere)

لایه مزوسفر درست بالای لایه استراتوسفر است.

در واقع بعد از لایه تروپوسفر و لایه استراتوسفر سومین لایه جو لایه مزوسفر است.

مرز بین لایه مزوسفر و لایه یونوسفر را مزوپاوز( Mesopause) می نامند.

 

لایه مزوسفر در ارتفاع ۵۰ تا ۸۰/۸۵ کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارد.

در لایه مزوسفر دما متناسب با افزایش ارتفاع کاهش می یابد،باز دوباره روند کاهشی مثل لایه تروپوسفر خواهیم داشت

در لایه مزوسفر در ارتفاع ۸۰ کیلومتری به دمای ۹۰ درجه هم می رسد.

در این شرایط اگر گهگاهی مقداری بخار آب در این لایه نفوذ کند ،منجمد می شود

و ابرهای شب تاب بوجود می اورد که تنها در تابستان که لایه مزوسفر پایین ترین دما را دارد مشاهده می شود البته در عرضهای بالا( روسیه در عرضهای بالایی ایران است).

در روسیه پدیده ای هست که شبها آسمان آن رنگی است که به شفق قطبی یا شب قطبی معروف است.

این اتفاق زمانی در روسیه می افتد حالا به هر دلیلی رطوبت به لایه های بالاتر مثلا لایه مزوسفر انتقال پیدا کند.

لایه مزوسفر را می توان سردترین لایه اتمسفر تلقی کرد که تا (۱۶۰- )نیز با راکت اندازه گیری شده است.

قطعاً آدم و هواپیما نمی تواند وارد لایه مزوسفر شود، پس با موشک و راکت های هواشناسی که به لایه مزوسفر فرستادن، توانستند تا (۱۶۰-) را اندازه گیری کنند.

 

دما با آهنگ ۰/۳ درجه  به ازای هر ۱۰۰۰متر کاهش می یابد.

روزانه میلیون ها شهاب سنگ در اثر برخورد با ذرات داخل لایه مزوسفر  می سوزند، این برخورد باعث می شود که اجسام آسمانی قبل از رسیدن به زمین بسوزند.

لایه مزوسفر به وزش بادهای شدید با سرعت ۷۲۰ کیلومتر بر ساعت نیز مشهور است که ناشی از شیب زیاد تغییرات فشار در این لایه است.

فشار هوا در لایه مزوسفر ، پایین است.

fly path

مراحل پرواز هواپیما

مراحل پرواز هواپیما را تصور کنید از ملخ هواپیما که شروع به چرخیدن می کند، اگر به ملخ هواپیما دقیق شوید متوجه می شوید که ملخ هواپیما شبیه ایرفویل است که ۹۰درجه چرخیده است.پس ملخ هواپیما از ایرفویل تشکیل شده است.

وقتی سوخت فسیلی که بنزین است به موتور می رسد، شروع به احتراق کرده و پیستون ها را به کار می اندازد که در نهایت انرژی منتقل می شود به ملخ هواپیما، حال ملخ شروع به گردش می کند و جریان هوا را از طرفین می گیرد، وقتی ملخ جریان هوا را از اطراف می گیرد با توجه به upper surface  ایرفویل و Relative wind که در اطراف است نیروی Lift در جلوی ملخ بوجود می آید.

وقتی نیروی Lift بر روی ملخ هواپیما بوجود آمد هواپیما را به سمت جلو می کِشَد و هواپیما ردی باند حرکت می کند.

هواپیما با حجم بزرگتری از بال و ایرفویل روی باند حرکت می کند وقتی هواپیما روی باند شروع به حرکت می کند،حجم وسیعی هوا از روی بال هواپیما میگذرد و این امر باعث افزایش سرعت  در upper surface و در نتیجه کم فشاری در آن سطح می شود که در نتیجه نهایی نیروی Lift بوجود می آید.

هواپیمایی که چند تن وزن دارد چطور از زمین بلند می شود؟

قدرت موتور، عبور جریان هوا را سریعتر می کند و وقتی عبور جریان هوا سریعتر شد اختلاف سرعت و فشار در upper surface و Lower surface بیشتر می شود و به همین منوال وقتی سرعت در upper surface بزرگتر شود نیروی Lift اندازه اش بزرگتر می شود پس هر چقدر وزن هواپیما باشد نیروی Lift باید بیشتر از وزن(weight) هواپیما باشد که بتواند هواپیما از زمین بلند شود، به محض اینکه عدد بزرگتر از وزن هواپیما بوجود بیاید نیروی Lift غلبه می کند بر نیروی weight در نتیجه عمل تیکاف و کَنده شدن از زمین بوجود می آید.

* مسیری که هواپیما روی باند حرکت می کند را در اصطلاح پروازی(Rolling) و کَنده شدن از زمین که عمل تیکاف رُخ می دهد را (Airborne) گویند.

یک هواپیما برای اینکه از سطح زمین بلند شود و به ارتفاع برسد به نیروی Lift بیشتری احتیاج دارد، در نتیجه نیروی Lift همزمان از نیروی weight بزرگتر و اوج می گیرد که به (climb) معروف است

در مرحله climb:

 

Lift     >    weight

 

حال که هواپیما ارتفاع گرفته و بالا رفته نیروی موتورش را کم می کند تا میزان نیروی Lift را کم کند نیروی Lift با نیروی weight هم اندازه شد بر اساس قانون سوم نیوتن (قانون عمل و عکس العمل)هواپیما نه ارتفاع می گیرد ارتفاع از دست می دهد در اصطلاح در مرحله(straight&level) یا (cruise flight) قرار دارد‌.

 

در مرحله  cruise flight:

 

Lift     =    weight

 

حال اگر هواپیمایی که در حالت cruise flight در حال پرواز است به هر دلیلی موتورش را خاموش کند در نتیجه نیروی Lift به یکباره کاهش می یابد یا از بین می رود، ولی اینرسی حرکتی رو به جلو که (horizontal speed) نام دارد  حرکت رو به جلو باقی می ماند و نیروی دیگری که تاثیرگذار است نیروی weight (جاذبه) که نیروی عمودی به سمت پایین است، از برآیند این دو نیروی Fly path بوجود می آید در وسایل پروازی غیر موتوری،چون موتور خاموش شده است. ولی پایین آمدن هواپیما اصطلاحاً (descent) گویند.

 

در مرحله descent:

 

Lift      <      weight

است.

 

آزمایش لوله ونتوری

لوله ونتوری (venturi)

لوله ونتوری آزمایشی بود که دانشمندی به نام  ونتوری  انجام داد .

در سایت سازمان ناسا آمده است که تئوری لوله ونتوری غیرصحیح و نادرست است ،فعلاً  تا تعوری جدیدی ارائه نشود مجبوریم بر همین منوال قانون برنولی و آزمایش ونتوری را تدریس کنیم همانطور که در کل مدارس هوانوردی هم تدریس می شود.

دَنیل برنولی فیزیکدان اهل کشور سوئیس، آزمایشی انجام داد و قانونی ارائه کرد به نام قانون برنولی ،  تعریف قانون برنولی  به این صورت است که :

در سیالات یکنواخت ، سرعت با فشار نسبت  عکس دارد . یعنی  وقتی سرعت زیاد می شود، فشار کم و بالعکس .

  • یکنواختی  یعنی سرعت و جهت یکسان جریان هوا
  • فشار تابع سرعت است یعنی اول سرعت تغییر پیدا می کند و بعد فشار کم و یا زیاد می شود .

سال ها بعد دانشمندی به نام ونتوری با آزمایشی به نام آزمایش لوله ونتوری، این قانون را ثبت کرد . ونتوری یک لوله است که دارای قطرهای متغییر است طرفین لوله نسبت به مرکز لوله دارای قطرهای بزرگتر است.در این لوله که لوله ونتوری نامیده می شود، ۳ سرعت سنج و ۳ فشار سنج تعبیه کرد، در ابتدای لوله ونتوری در وسط لوله ونتوری و در انتهای لوله ونتوری [ سرعت را با (v) مخفف (velocity) سرعت سنج، فشار را با (p) مخفف (pressure) فشار سنج در نظر بگیرید] از درون این لوله ونتوری سیال عبور داد [ سیال به مایعات و گازها گویند] سیال یکنواخت و همگن عبور داد اصطلاحاً به سیال همگن سیال خطی گویند، در لوله ونتوری زمانی که سیال شروع کرد به حرکت درون لوله میزان ورودی سیال با میزان خروجی سیال یک اندازه بود

در نتیجه وقتی سرعت سنج و فشار سنج در قسمتهای لوله ونتوری تعبیه کرد چه چیزی مشاهده کرد؟

در قسمت اول اگر فشار و سرعت یک عدد ثابت را نشان داده که خیلی اهمیت ندارد در قسمتی که لوله ونتوری باریک شد متوجه شد که سرعت عبور سیال زیاد شده (در سرعت سنج وقتی جهت عقربه ساعت حرکت به راست افزایش می یابد وقتی برعکس به سمت چپ است کاهش پیدا می کند) دید که سرعت افزایش پیدا کرده و برعکس فشار کاهش پیدا کرد وقتی از سمت باریک لوله ونتوری، سیال به قسمت پهن تر رسید دید که فشار سنج و سرعت سنج برعکس عمل کردند یعنی سرعت کاهش و فشار افزایش پیدا کرد.

دنیل برنولی با آزمایش لوله ونتوری به این نتیجه رسید که در سیالات خطی (liner) سرعت و فشار باهم رابطه نسبت دارند یعنی هر جا که سرعت زیاد بشود فشار کم و هر جا که سرعت کم شود فشار زیاد است.

مثال یک رودخانه را برایتان میزنم وقتی به مرکز رودخانه نگاه می کنید خطهای صاف در کنار هم منظم که این خط با خط بقلیش یک دما دارد، یک فشار دارد و از یک جنس است به این جریانات اصطلاحاً جریانات خطی (liner)گویند حال در گوشه های رودخانه شاهد این هستید که جریان آب با دیواره رودخانه در ارتباط است و جریانات دیگر خطی و منظم نیست به این جریانات گوشه ای غیر خطی(unliner) می گویند.

وسایل پروازی در جریان هوایی پرواز می کند و قانون برنولی در آن صدق می کند که سیال (هوا) خطی باشد.

آزمایش لوله ونتوری را همگی از بچگی انجام داده اید هنگام آب بازی با دوستان وقتی شیلنگ آب را سمت دوستتان می گرفتید برای اینکه بیشتر از یک متر را بتوانید آب بپاشید، انگشت خود را داخل شیلنگ آب می گذاشتید با این کار مَدخل خروجی آب کوچکتر می شد دقیقاً مثل قسمت باریک لوله ونتوری، سرعت مولکولها بیشتر می شد بخاطر فشار زیادی که در پشت شیلنگ بوجود می آمد، پس آب فضای دورتری را خیس می کرد.

حال اگر با این شیلنگ می خواستید زمین را که مقداری سنگ ریزه و خاک ریخته جابجا کنید بدون استفاده از جارو شیلنگ آب را از فاصله نزدیک به جسم جامد می گرفتید.

لایه تروپوسفر

لایه تروپوسفر (Troposphere)

لایه تروپوسفر لایه ای است که ما در آن زندگی می کنیم که اولین لایه از سطح زمین است.
ضخامت لایه تروپوسفر از شرایط حراراتی عرضهای مختلف تبعیت می کند و در نتیجه ضخامت آن در استوا به طرف قطبین کاهش می یاید.
ضخامت لایه تروپوسفر ۱۰کیلومتر تا ۱۲ کیلومتر می باشد که نسبت به شرایط مختلف ممکن است تا ۱۵کیلومتر هم متفاوت باشد.
لایه های بعد از لایه تروپوسفر به ترتیب استراتوسفر، مزوسفر، یونوسفر و اگزوسفر است که راجع به لایه های دیگر وارد جزئیات نمی شویم.
لایه تروپوسفر به لایه تغییرات معروف است چرا که بیشترین تغییرات آب و هوایی در این لایه رُخ می دهد.

حرکت قائم و افقی هوا در لایه تروپوسفر نسبت به لایه های بالاتر جو شدیدتر است و این شدت تداخل بیشتر گازها را در این لایه میسر می سازد که باعث ثبات نسبی ترکیبات جو می شود.

از نظر ثبات ترکیبات جوی لایه تروپوسفر بیشترین ثبات را نسبت به لایه های دیگر جو دارد.تمام عناصر در لایه تروپوسفر هستند و به مراتب با ارتفاع بالاتر لایه های دیگر ،برخی از عناصر کسر می شوند در نهایت اکسیژن و نیتروژن قاعدتاً تا آخرین لایه یافت میشود حال با درصد کمتر!
تمام توربالانس ها و شرایط پایداری و ناپایداری در لایه تروپوسفر است.

لایه تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است که وجه تمایز آن با دیگر طبقات اتمسفر، تجمع تمام بخار آب در این لایه است،یعنی از لایه تروپوسفر یک لایه بالاتر هیچ بخار آبی وجود ندارد در کل ابر وجود ندارد.
تمام فعل و انفعالات جوی در لایه تروپوسفر اتفاق می افتد.
پروازها در لایه تروپوسفر انجام می شود که می تواند تا لایه استراتوسفر ادامه داشته باشد.

مرز بین لایه هایی که هست را با پاوز (pause) نمایش می دهند،مثلاً مرز بین لایه تروپوسفر و لایه استراتوسفر را تروپوپاوز (Tropopause) گویند.که مرز بین دو لایه است که خصوصیات متفاوتی دارند و با هم یکسان نیستند.
وقتی از یک لایه وارد لایه بعدی می شوید یک لایه ضخیم هست که خصوصیات این دو لایه روی مرزهای مختلف، متفاوت است.
از جمله تروپوپاوز(Tropopause) هست که مرز انتقال بین لایه تروپوسفر و لایه استراتوسفر است.
ضخامت پاوز (pause) خیلی کم است و بسته به شرایط مختلف تغییر می کند، ممکن است چند صد متر باشد ممکن است به کیلومتر برسد، که این مرز را لایه تغییر و انتقال گویند.
_ جت اِستریم در لایه ی تروپوپاوز(Tropopause) است و بالا و پایین می شود.
در مرز تروپوپاوز(Tropopause) باد هایی وجود دارد که سرعتش انقدر زیاد است که خلبان های حرفه ای در کل دنیا برای کاهش مصرف سوخت، خودشان را به این مرز می رسانند که سرعت باد زیاد است و هواپیما ی خود را پشت به باد می کنند.(حکایت قطاری که با ۴۰ کیلومتر در حال حرکت رو به جلو است و من هم با سرعت ۲۰ کیلومتر شروع به دویدن داخل قطار میکنم پس سرعت من ۶۰ کیلومتر می شود.)
خلبان، هواپیما را اگر با سرعت ۹۰۰ کیلومتر در حال حرکت بوده وقتی که می خواهد وارد مرز Tropopaus شود سرعت هواپیما را کاهش می دهد مثلاً ۶۰۰ کیلومتر،و با ۶۰۰ کیلومتر وارد جریان می شود سرعتش را به ۹۰۰ کیلومتر می رساند، با این کار مصرف سوختش را پایین می آورد و مقداری از هزینه سوخت را به عنوان جایزه دریافت میکند.

منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است از این رو این لایه دارای خاصیت laps Rate است یعنی با افزایش ارتفاع دما کاهش می یابد.
در لایه تروپوسفر با افزایش ارتفاع،شاهد کاهش دما و کاهش فشار هستیم.

اتمسفر atmosphere

اتمسفر،جو(Atmosphere)

اتمسفر به غشای هوایی اطلاق می شود که دورتا دور کره زمین را فرا گرفته است ، گازهای تشکیل دهنده اتمسفر 78% نیتروژن 21% اکسیژن و 1% دیگر گازها و بخار آب است . اتمسفر زمین شامل لایه های مختلفی است از جمله لایه تروپوسفر ، لایه استراتوسفر ، لایه مزوسفر و لایه یونوسفر ..