نوشته‌ها

بادنما در پرواز

باد (wind)

باد در زبان ساده حرکت و جابجایی افقی هوا را گویند

اما باد از نظر علمی حاصل گرادیان فشار است یعنی باد حاصل اختلاف فشار دو محیط کم فشار و پرفشار است.

بین دو فشار کم زور و پر زور و جریان هایی که در جو حاکم است یا پر فشار است یا کم فشار است که دائماً همدیگر را هُل می دهند و حرکت عمومی جو را بوجود می آورند.

یک اتاق را در نظر بگیرید جریان کم فشار و پرفشار بوجود می آید، جایی که بخاری وجود دارد هوا را گرم می کند و به سمت بالا می فرستد، کم فشار و جایی که هوای از پنجره وارد می شود  پرفشار است که هوای پرفشار جایگزین  هوای گرم و کم فشار می شود و هوای کم فشار را به سمت بالا هُل می دهد این گردش برای گرم شدن یک محیط کوچک مثل اتاق را Convection می نامند.

جابجایی توده ها هم به همین منوال است، توده های سرد همیشه توده های پر فشار هستند که همیشه توده های گرم که کم فشار هستند را هُل می دهند و جایشان را می گیرند حال در مرز دو توده اختلاف پیش می آید که اسم آن جبهه است.

باد دو نوع است :

  • Local (محلی)
  • General (عمومی)

باد عمومی  (General ) :

بادهای عمومی در نیمکره شمالی از غرب به شرق می وزد.

بادهای عمومی در نیمکره جنوبی از شرق به غرب می وزد.

علت جهت وزش باد در نیمکره ی شمالی و جنوبی  بخاطر وجود نیروی کِریُولیس، جاذبه زمین و عوامل دیگر که جو را نزدیک زمین قرار داده که دائماً حفظش می کند و جریانات دیگر که باعث می شود باد ها دارای سمت و جهت باشند هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی.

در نظر داشته باشید باد عمومی (General ) حاصل جبهه ها و حرکت توده ها است همیشه از سمت غرب به شرق نیمکره شمالی  که ایران قرار دارد و ما در آن زندگی می کنیم اتفاق می افتد.

شکل کلی باد ها از سمت غرب به سمت شرق می وزد ولی تحت شرایطی در کشور ما بخاطر کوه ها و موانعی که در سر راه آن قرار دارد ممکن است شمال سو یا جنوب سو شود البته نه به صورت General

حرکت باد ها در سطح زمین با حرکت بادها در ارتفاع  به خاطر وجود اصطکاک و موانعی که با آن برخورد میکند کاملاً متفاوت است، ورود سیستم ها و جبهه ها هم می تواند در سطح زمین باشد و هم در ارتفاع .

باد محلی ( Local  ) :

باد های Local  را کم و بیش کسانی که در هر منطقه ای زندگی می کنند می شناسند.

چوپان ها و کشاورزان و یا ماهیگیران خیلی خوب اتفاقات را با استفاده از نشانه ها تشخیص می دهند و در واقع می توان گفت که شناخت کلی از آسمان و هواشناسی منطقه دارند.

گاهی خلبان  ممکن است شاهد باد های محلی  (Local  ) باشد که تحت شرایط Local  اتفاقات غیرمنتظره ای بهمراه داشته باشد و گاهی هم ممکن است اتفاق نیوفتد همان جریان های  عمومی جو رُخ دهد که حالت کلی جو حرکت از سمت غرب به سمت شرق است.

باد های محلی( Local  ) چند نوع است ؟

  • Sea breeze (نسیم دریا)
  • Land breeze (نسیم خشکی)
  • Anabatic wind (باد دشت به کوه)
  • Katabatic wind (باد کوه به دشت)

در شمال و جنوب ایران به خاطر وجود دریای کاسپین و خلیج فارس،  شاهد بادهای محلی Sea breeze  و Land breeze  هستیم.

Sea breeze  در طول روز باد از سمت دریا به خشکی  می وزد وLand breeze در هنگام غروب جهت باد عوض می شود و از سمت خشکی به دریا می وزد.

Anabatic wind  بادی است که در طول روز از دشت به کوه می وزد مثل سایت شهید عسگری یا سایت شهران (شهید ناظری) و Katabatic wind  بادی ایست که هنگام  از دشت به کوه می وزد .

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.

 

بادنما پاراگلایدر

بادنما

بادنما در علم هواشناسی و پرواز کمک شایانی به این عرصه چه از نظر سرعت باد و چه از نظر جهت باد می کند.

شاید برای شما این سوال پیش اومده باشد که چرا باد نما همیشه رو به باد است و باد را نشان می دهد ؟

جواب این سوال خیلی ساده است بدلیل Vein Effect

اینکه بادنما پایش داخل زمین قرار دارد و زمین متصل است  جهت باد را به خلبان نشان می دهد .

اگر بادنما درست داخل زمین قرار نگیرد  کنده می شود و قل می خورد اما زمانیکه درست در زمین قرار گرفته باشد دقیقاً جهت باد و سرعت باد را درست نشان می دهد .

بدلیل Vein Effect   بال پاراگلایدر  می چرخد رو به باد می شود مخصوصاً برای زمانی که  Cross Wind  باشد .

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.

همگرایی واگرایی

خاصیت همگرایی و واگرایی

خاصیت همگرایی و واگرایی توضیح ساده ای دارد .

درسیالات (مایعات و گازها)هر ناپایداری میل به پایداری دارد، ایجاد ناپایداری هنگام عبور ایرفویل در میان الیاف هوا تمایل به ایجاد پایداری مجدد دارد.

خاصیت همگرایی و واگرایی را یک مثال برایتان توضیح می دهم

تصور کنید جلوی استخری ایستاده اید که آب آن راکد است، به محض اینکه شیرجه بزنید آب رو شکافته و بدن شما از داخل آب رد می شود که بعد از رد شدن بدن شما آب دوباره بهم میچسبد این خاصیت را همگرایی و واگرایی گویند.

یا مثالی دیگر از خاصیت همگرایی و واگرایی:

یک لیوان آب دارید به محض اینکه یک خودکار داخل لیوان بندازید مولکولهای آب از همدیگر دور می شوند که اصلاحاً می گویند مولکولهای آب واگرا شدن و خودکار رابین خود قرار می دهند و به محض برداشتن خودکار از داخل لیوان مولکوهای آب دوباره بهم می چسبند که اصلاحاً می گویند مولکولهای آب به هم واگرا شدند.

 

خاصیت همگرایی و واگرایی که در سیالات وجود دارد که به آن چسبندگی بین مولکویی هم گویند.

حال چرا می گویند خاصیت همگرایی و واگرایی در سیالات وجود دارد؟

چون اگر شما یک تکه چوب را بشکنید مولکولهایش از هم جدا می شوند و دیگر بهم نمی چسبند اما در سیالات بنا بر خاصیت همگرایی و واگرایی یا چسبندگی مولکولی،مولکولهای سیال از هم جدا می شوند و دوباره بهم می چسبند.

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.