воздушная река что это
Воздушные реки, кисельные берега
Мировой экономический кризис поколебал цены на ископаемые энергоносители, но задачу поиска альтернативных источников энергии не отменил. И кое-что любопытное время от времени появляется.
Мировой экономический кризис поколебал цены на ископаемые энергоносители, но задачу поиска альтернативных источников энергии не отменил. Незыблемыми остались и главные препятствия на пути получения чистой энергии: нестабильность и низкая энергетическая плотность природных источников. Однако учёная мысль, несмотря на кризис и период летних отпусков, не стоит на месте. И хотя рождения принципиально новых идей в такой консервативной отрасли, как энергетика, ожидать не приходится, кое-что любопытное время от времени появляется.
Широкие перспективы сулят исследования химиков из Университета Огайо, предложивших эффективную технологию получения водорода из мочи. У горючего газа есть все предпосылки, чтобы стать популярным видом топлива. Оказывается, из мочи его можно получать с помощью банального электролиза, применяя недорогой никелевый катализатор. И этот процесс потребует примерно втрое меньше энергии, чем электролиз чистой воды.
А ученые из Стэнфордского университета опубликовали в журнале Energies статью, которая вновь привлекла внимание к идее получения чистой энергии из высотных струйных течений на границе между тропосферой и стратосферой. Авторы работы впервые подробно проанализировали глобальные данные о скорости высотных ветров, собранные метеорологами за последние три десятка лет, и пришли к любопытным выводам.
Суммарная энергия ветра в высотных воздушных реках многократно превышает все энергетические потребности человечества. Типичная плотность мощности ветра в струе достигает десятка киловатт на квадратный метр, что на порядок больше, чем у самых сильных ветров, дующих у поверхности планеты. Проблема лишь в том, как эту энергию спустить с небес на землю.
Есть и другие прототипы высотных генераторов, вроде наземной карусели, приводимой во вращение прикреплёнными к ней воздушными змеями. К сожалению, такая карусель может собирать энергию ветра на высоте не более километра, где ветер хоть и сильнее, чем у поверхности, но всё же уступает мощи воздушной реки.
К сожалению, в этой области есть ряд трудноразрешимых проблем. Хотя высотные воздушные реки в целом гораздо стабильнее ветров у поверхности земли, они тоже подвержены сезонным и прочим колебаниям. А если стремиться к стабильности в выработке электроэнергии, то оптимальная высота размещения генератора, а вместе с нею и плотность энергии ветра значительно снизится.
Кроме того, пока не очень понятно, как масштабное вмешательство в течение высотных воздушных рек отразится на климате. Грубые модели предсказывают охлаждение поверхности планеты, снижение количества осадков и увеличение ледяного покрова морей. Однако эти вопросы ещё потребуют серьёзного изучения.
Впрочем, всё это лишь научные исследования и смелые проекты. А пока приходится использовать то, что уже доказало свою работоспособность. Политики с энтузиазмом объявляют о планах установки обычных наземных и морских ветряков, а автопромышленники наперебой обещают выпуск новых моделей электромобилей.
Из еженедельника «Компьютерра» № 27-28 (791-792)
Ученые объяснили возникновение «пробок» в высотных струйных течениях
NASA’s Goddard Space Flight Center
Американские геофизики объяснили периодическое смещение полярных высотных струйных течений в атмосфере Земли в меридиональном направлении, которое приводит к экстремальным погодным явлениям в умеренных широтах. Оказалось, что этот эффект аналогичен пробкам на дороге: для компенсации избыточной интенсивности волновых процессов потоку приходится снижать свою скорость. Это приводит к блокированию течения и вынужденному повороту относительно начального направления, пишут ученые в Science.
В верхних слоях тропосферы Земли, на высоте от 5 до 16 километров, образуются высотные струйные течения — быстрые воздушные потоки, которые двигаются со скоростью до 100 метров в секунду и во многом определяют климат на Земле на глобальном масштабе. Одно из наиболее мощных и важных для климата струйных течений на планете — полярный струйный поток в Северном полушарии, который двигается вокруг Северного полюса с запада на восток. Известно, что иногда нормальный режим течения (в котором возможны небольшие отклонения на юг или на север, связанные с образованием волн Россби) сменяется аномальным меандрированием. В результате этого течение очень сильно смещается, например, на юг, что может стать причиной засух в умеренных широтах, а иногда приводит и к возникновению очень мощных ураганов.
Несмотря на то, что эффект аномального меандрирования высотных струйных течений хорошо известен, точно определить, что именно блокирует движение воздуха на восток в определенной точке потока, до сих пор не удавалось. Чтобы более детально исследовать механизм отклонений воздушных потоков относительно начального направления с запада на восток, геофизики из Чикагского университета Нобору Накамура (Noboru Nakamura) и Клэр Хуанг (Clare S. Y. Huang) проанализировали метеорологические данные, описывающие динамику полярного высотного струйного течения в Северном полушарии с 1979 по 2016 год, и постарались описать ее с помощью математического моделирования.
Для анализа данных ученые использовали модель, которая позволяет описать «степень выраженности волновых явлений» в воздушном потоке, то есть насколько сильно воздух стремится отклониться в меридиональном направлении за счет образования волн Россби относительно основного направления движения с запада на восток. Для этого в одной из своих предыдущих работ ученые ввели специальную величину, с помощью которой можно выразить локальную активность волновых процессов в течении количественно, а сейчас — выяснили, что у воздушного потока существует для нее предельное значение, при котором из режима нормального движения (с небольшими отклонениями в меридиональном направлении) течение переходит в «заблокированное» состояние.
Оказалось, что между скоростью течения, интенсивностью волновых явлений и возникновением аномальных петель в потоке существует выраженная корреляция, которая может быть описана простой математической моделью с единственным положением равновесия. Эффект блокирования потока, который согласно модели возникает при слишком сильном увеличении интенсивности волновых процессов, ученые сравнивают с возникновением пробки на дороге при превышении порогового значения для количества автомобилей. В случае воздушного потока слишком высокой может оказаться волновая активность, и для компенсации этого эффекта потоку приходится резко замедляться, что и приводит к его блокированию и вынужденному повороту на юг или на север.
Карта высотных струйных течений в Северном полушарии (на высота с давлением 0,5 атмосферы) 7 января 2005 года. Меридиональное смещение воздушного потока в результате блокирования в точке, отмеченной звездочкой
N. Nakamura & C. S. Y. Huang / Science, 2018
Карта высотных струйных течений в Северном полушарии (на высота с давлением 0,5 атмосферы) 26 января 2005 года. Меридиональное смещение воздушного потока в результате блокирования в точке, отмеченной звездочкой
N. Nakamura & C. S. Y. Huang / Science, 2018
Воздушные реки
Это произошло в 1943 году на нашем Юго-Западном фронте, в районе Северского Донца, — уже после тяжелейших оборонительных боев под Сталинградом, в которых мне довелось участвовать в составе 1-й гвардейской армии. Однажды, когда наши тяжелые бомбардировщики в очередной раз, держа строй, шли бомбить врага, мы увидели нечто невероятное. Летевшие на большой высоте, но ясно видимые в голубом безоблачном небе самолеты вдруг будто остановились. Не веря глазам своим, я смотрел на эту поразительную, пугающую картину: самолеты, остановившиеся в небе! Шли мгновения, а мы видели все то же — наши бомбардировщики, словно повиснув в воздухе, оставались на одном месте… Не знаю, сколько (вероятно, какие-нибудь секунды) это длилось, но вот, как бы с трудом отрываясь от чего-то, самолеты медленно-медленно двинулись вперед.
— Пошли! — облегченно вырвалось у всех, кто все это видел.
Об их существовании не только летчики, даже ученые не подозревали. Известно, что атмосферу Земли ученые делят как бы на этажи — тропосферу, стратосферу, ионосферу и т. д. Тропосфера — самый нижний этаж; за ней идет стратосфера, но она отделена от первого этажа промежуточным слоем воздуха в один — три километра толщиной — тропопаузой. Это как бы небольшой переход между этажами.
И вот, выяснилось, что в тропопаузе дуют постоянные ураганные ветры. Воздух в высотных струйных течениях несется со скоростью от восьмидесяти до ста метров в секунду. Не мудрено, что бомбардировщики, попав в такой поток воздуха, стали пятиться назад. Ведь их скорость в те годы не превышала трехсот километров в час. Струйные течения — своеобразные воздушные реки, у которых нет постоянных берегов. Они часто перемещаются, изменяют свое русло. Их пути, подчас очень извилистые, тянутся на сотни и тысячи километров. Ширина таких рек достигает нескольких сотен километров, глубина — нескольких километров.
Замечено, что в наших умеренных широтах струйных течений значительно больше, чем над тропиками и у полюсов. Почему это так, ученые еще не знают. Предполагают лишь, что такие течения возникают в местах встреч холодных и сильно нагретых воздушных масс.
Понятно, что для современных самолетов, летающих с дозвуковой и особенно сверхзвуковой скоростью, струйные течения не представляют такой неодолимой преграды, как это было три — четыре десятка лет назад.
А вот еще один небывалый пример «шуток» природы. Только в данном случае событие происходит не в воздухе, а на земле. Академия наук Азербайджанской ССР, писала газета «Известия» в ноябре 1988 года, готовится провести экспедицию по исследованию загадочного феномена, издавна известного жителям Ханларского района.
Поверить в рассказы было трудно. Но соблазн самим проверить и развенчать досужие басни был велик. Да и любознательность не давала покоя. И вот стихийно сложилась «комиссия» из работников различных областных и районных учреждений, к ним присоединились специальный корреспондент «Правды» Г. Овчаренко, корреспонденты ТАСС С. Сахно и А. Казначеев. Вот что пишут журналисты об этой поездке:
«В пяти километрах от райцентра Ханлар, что на западе Азербайджана, по пути к озеру Гек-Гель, не доезжая села Кюшко, дорога пошла вниз. Нам не терпелось, и, не дожидаясь конца спуска, мы попросили водителя «Волги» остановиться… Эксперимент начался. Двигатель включен, рычаг переключения передач — в нейтральном положении, ручной тормоз отпущен, шофер снимает ногу с педали ножного. И тут началось… Стоящая на спуске машина, постепенно набирая скорость, пошла… вверх. То же самое произошло и со вторым нашим автомобилем.
Необычность и даже фантастичность происходящего вызывала желание вновь и вновь испытать проявление необычайной силы. Мы ставили машину и на середину подъема, и в самое его начало. Садилясьвсе вместе и оставляли автомобиль пустым, но результат был все тот же: его неумолимо тянуло вверх. Причем попытки остановить машину руками были тщетны — словно неведомая сила мощно двигала ее. Попробовали мы и взглянуть на дорогу в «профиль». Вывод однозначный — явный подъем, причем без всяких выемок и колдобин. Попробовали и еще один «тест»: вылили на шоссе ведро воды. Жидкость, так же как и автомобили, повлекло в гору. И вот еще: когда смотришь на спуск снизу, разделительная полоса на шоссе явно поднимается, она видна вся. А ведь если бы это был оптический обман, как мы пробовали предположить, то линия, уходя вниз, скрывалась бы из глаз.
…Вниз (а может быть, наверх) ехал грузовик. Мы остановили его в конце спуска. Попросили отпустить тормоза. Водитель выключил двигатель, поставил передачу в нейтральное положение, и тяжело груженный «ГАЗ-53» легко покатился. И снова — наверх.
Знают о необычном явлении многие водители и жители окрестных сел. Объясняют почему-то все какой-то магнитной силой. Хотя никто феномен научно не проверял. А ведь повторим — знают об этом многие. Нам, например, рассказали об удивительном «спуске» бакинские знакомые. Когда мы пытались удивить своим рассказом о нем людей в Агдаме, Евлахе, Минге-чауре и других районах республики, встречались очевидцы, которые сами ощутили неведомую силу. А вот объяснений ни у кого нет. Нет их и у нас. Пока».
А возможно и здесь что-то связано с ветрами, помогающими указанной магнитной силе. Но это дело только науки.
Читайте также
Воздушные шары
Воздушные шары Во второй половине 1944 года эсэсовцы полностью подмяли под себя все направления разработок новейшего вооружения и любые военные проекты связанные с созданием новых образцов техники. Группенфюрер Ганс Каммлер курировал работы связанные с ракетной
ВОЗДУШНЫЕ ПРИЗРАКИ
ВОЗДУШНЫЕ ПРИЗРАКИ В конце XIX века немецкий метеоролог N. Бедиге опубликовал поразительное сообщение. «В ночь на 27 марта 1898 года среди Тихого океана экипаж бременского судна „Матадор“ был немало напуган удивительной фата-морганой. В седьмую склянку ночи (иначе — за
Воздушные армии
Воздушные армии 1-я бомбардировочная армия. Сформирована 1.7.1942 как авиационный резерв Ставки; 29.7.1942 расформирована.Командующий: В. А. Судец (1–29.7.1942)1-я истребительная армия. Сформирована в июле 1942 как авиационный резерв Ставки. 10.9.1942 расформирована.Командующий:
Воздушные иллюзии
Воздушные иллюзии Быль расскажу, но она такова, что покажется
Воздушные гиганты
Воздушные гиганты Ныне дирижабли классифицируют как матрасы — они бывают жесткими, полужесткими, полумягкими и мягкими. Причем не думайте, что это розыгрыш, — такова действительная официальная градация.Обыкновенная мягкая надувная оболочка все-таки плохо держала
Воздушные гиганты
Воздушные гиганты Прямо на поверхности Боденского озера в Германии конструктор Фердинанд Цеппелин возвел огромный эллинг — гараж для дирижаблей. Длина его была 142 м, ширина — 23 м, высота — 21 м. А на воде его поддерживали 80 понтонов-поплавков.В этом огромном зале, где при
«Воздушные шары»
«Воздушные шары» С помощью этой игры малыш научится обращать внимание на цвет предметов и подбирать одинаковые цвета.Предварительно наклейте на бумагу или картон узкие полоски 6–7 разных цветов и вырежьте из цветной бумаги круги тех же цветов.Эти полоски будут
ВОЗДУШНЫЕ ДИВЕРСАНТЫ
ВОЗДУШНЫЕ ДИВЕРСАНТЫ Переброска шпионов по Воздуху, во время первой мировой войны стала обычным делом в летных частях воюющих держав. Многочисленные улучшения облегчили положение и пассажиров, и летчика. Самолет обычно приземлялся по возможности неподалеку от
3.1. Воздушные линии
3.1. Воздушные линии Общая протяженность ВЛ напряжением 110 кВ и выше по состоянию на начало 2010 г. составила 461,7 тыс. км в одноцепном исчислении, а динамика роста протяженности ВЛ этих классов напряжений в России за 1986–2009 гг. приведена на
7.2. Воздушные линии
7.2. Воздушные линии Укрупненные стоимостные показатели составлены для ВЛ 35-500 кВ на унифицированных стальных и железобетонных опорах, 750 кВ — на типовых стальных опорах и 1150 кВ — на стальных опорах индивидуального проектирования. В стоимостных показателях магистральных
Воздушные ванны
Воздушные ванны Для детей первого года жизни воздушные ванны начинаются с пеленания. Полезно при каждом пеленании и переодевании оставлять ребенка на некоторое время раздетым. Температура воздуха во время воздушной ванны должна постепенно снижаться до 18–20 градусов.
Новости Барнаула
Опросы
Спецпроекты
Прямой эфир
Что такое струйное течение, которое наблюдали в Ростове во время катастрофы?
Одной из версий авиакатастрофы в Ростове-на-Дону, которая произошла 19 марта, называют редкое погодное явление струйное течение воздуха. Что это такое и как оно влияет на полеты самолетов, читайте а рубрике Amic.ru «Вопрос-ответ».
Что такое струйное течение?
Высотное струйное течение – это сильный ветер в виде узкого воздушного потока в верхней тропосфере или нижней стратосфере. Для него характерны большие скорости (обычно на оси более 30 м/с) и градиенты более 5 м/с на 1 км по высоте и более 10 м/с на 100 км по горизонтали. Проще говоря, струйное течение – достаточно узкий стремительный поток воздуха, похожий на струю (отсюда и название — струйный). Длинна этой струи – может быть тысячи километров, ширина — сотни километров, толщина – несколько километров. И внутри нее свирепствует ураган со скоростью ветра от 100 до 900 километров в час. При этом вокруг этой «трубы» — нет никаких изменений в атмосфере.
Струйное течение обычно возникает высоко над землей — на высоте от 9144 до 18 288 м. Поэтому на земле они не опасны. Но их очень хорошо знают летчики. В начале XX века пилоты сообщали, что иногда сталкиваются с некой воздушной стеной, при попытках влететь в которую самолеты зависали на месте. Позднее ученые дали название этому явлению «струйное течение».
Как пишет Википедия, высотные струйные течения опасны для авиации в связи с сильной турбулентностью.
Опасны эти явления и во время посадки самолета. Так как, у попавшего в струйное течение самолета может значительно ухудшиться динамическая управляемость.
Как правило, струйное течение возникает высоко над землей. На низких высотах, в пограничном слое «струйное течение» случается редко. По мнению метеорологов, именно это произошло в Ростове-на-Дону в ночь авиакатастрофы 19 марта. И именно это, по мнению специалистов, могло привести к трагедии.
Струйные течения в атмосфере
Что мы знаем о голубой атмосфере Земли? Давайте совершим небольшое путешествие в ее глубины.
Когда говорят об атмосфере в целом, ее делят на четыре большие области, на четыре «этажа». Первый — самая нижняя часть атмосферы — тропосфера. Верхняя граница этой области в разных местах различна. У экватора она простирается до высоты 15—18 км, а у полюсов — только до 7—9. Здесь находится четыре пятых всей массы воздуха, и именно здесь формируется погода.
Второй этаж атмосферы носит название стратосферы. Интересно, что она лежит не сразу за тропосферой, а отделена от нее промежуточным слоем воздуха (1—3 км толщиной) — тропопаузой, или субстратосферой. Это, как бы, небольшой переход между этажами. Положение этого перехода не остается постоянным. Он, то понижается, то повышается.
Не удивительно, что самолеты, попадая в эту «реку», не могут лететь против течения. Страшной силы ветер гасит почти всю их скорость. «Воздушные реки» возникают в различных районах и быстро перемешаются. Они довольно извилисты и тянутся на сотни и тысячи километров. Известны и стратосферные струйные течения, возникающие на высоте 25—30 км.
Замечено, что в наших умеренных широтах «воздушных рек» значительно больше, чем над тропиками и у полюсов. Когда самолет летит по течению такой «воздушной реки», он резко увеличивает скорость. Известен случай, когда рейсовый самолет, летевший из США в Англию, неожиданно прибыл к месту назначения на 3 часа раньше расписания. Выяснилось, что он попал в «воздушную реку» и ее стремительные «волны» прибавили ему дополнительно несколько сотен километров скорости.
Стратосферный этаж поднимается до 80—90 км над земной поверхностью. Здесь стоит неизменно ясная погода, но часто дуют сильнейшие ветры. Исследования последних лет показали, что в стратосфере существует своя зима и свое высотное лето. Здесь обнаружены полярные области, умеренные широты и зона экватора.