K ülək və onun uçuşlara təsiri

1. MİLLİ AVİASİYA AKADEMİYASI Külək və onun uçuşlara təsiri Mühazirəçi: A.X. Hacıyev

2. Hava axınlarının yaranma səbəbi və onun təzyiq sahələri ilə əlaqəsi. Küləyin ümumi xüsusiyyətləri

3. Havanın yer səthinə nəzərən yerdəyişməsinə külək deyilir. Şaquli hərəkətlər olmasaydı qış aylarında havanın istiləşməsinə səbəb olan dəniz və okeanların isti və rütubətli havası materiklər üzərinə hərəkət etməzdi, erkən payız və yazın axırlarında şaxtalara səbəb olan Arktikanın soyuq havası isə mülayim və aşağı enliklərə daxil ola bilməzdi. Şaquli hərəkətlər isti və soyuq hava kütlələrinin yaxınlaşmasına səbəb olur.

4. Küləyin istiqaməti δvə sürəti и onun əsas xüsusiyyətləridir.Meteorologiyada küləyin istiqaməti olaraq onun üfüqün hansı hissəsindən əsadiyi istiqamət qəbul olunur (meteoroloji külək). Küləyin istiqaməti rus və ya latın əlifbasının hərfləri ilə dərəcə və ya rumblarla təyin olunur (şəkil 1). Dərəcələr coğrafi meridianın şimal istiqamətindən saat əqrəbinin hərəkəti üzrə 0-dan 360°-yə qədər hesablanır (həqiqi külək).

5. N(360⁰) NW (315⁰) NE (45⁰) E (90⁰) W (270⁰) SE (135⁰) SW(225⁰) S (180⁰) Şəkil 1. Küləyin istiqamətlərinin sxemi.

6. Maqnit meyilliyi 5° və daha çox olan aeroportlarda küləyin istiqaməti maqnit meridianının şimal istiqamətindən hesablanır (maqnit küləyi):Burada: ∆-maqnit meyilliyi.Qərb maqnit meyilliyində müsbət, şərq meyillikdə isə mənfi işarəsindən istifadə edilir.

7. Maqnit küləkdəntəyyarələrin Uçuş (enmə) şəraitində və dairə yüksəkliyində uçuşlarda istifadə olunur. Həqiqi külək 1000...1500m-dən aşağı hündürlüklərdə uçuş zamanı təyyarə heyətinə ötürülür. Qradient külək (sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda havanın qərarlaşmış hərəkəti) coğrafi meridiandan hesablanır və marşrutlarda uçuşun təmin olunmasında istifadə edilir.

8. Hava naviqasiyasında naviqasiya küləyindən istifadə olunur. Onun istiqaməti olaraq hava axınının yönəldiyi istiqamət qəbul olunur. Naviqasiya küləyinin istiqaməti meteoroloji küləyin istiqamətindən 180 dərəcə fərqlənir. Əgər δ˂180⁰ olarsa, müsbət işarəsi, δ˃180⁰ olarsa , mənfi işarəsindən istifadə olunur.Küləyin sürəti saniyədə metrlə(m/s-MPS), saatda kilometr (km/saat – KMH) və düyünlə (KT) ölçülür. Sürətin ölçü vahidləri arasında əlaqə (1 m/s=3,6 km/s, 1 düyün=0,5 m/s, 1 düyün=2 km/s).

9. Sürətindən asılı olaraq küləyin keyfiyyət xarakteristikasında aşağıdakı terminologiyadan istifadə olunur: -zəif…………….. 3 m/s- yə qədər;-mülayim………….4…7 m/s;-güclü……………..8…14 m/s;-çox güclü……..15…19 m/s;-qasırğa…………………20…24 m/s;-sərt qasırğa………25…30 m/s;-fırtına…………………30 m/s-dən çox.

10. İstiqamətindən asılı olaraq daimi və dəyişkən küləklər fərqləndirilir, sürətinə görə isə sabit və şiddətli küləklər fərqləndirilir. İki dəqiqə ərzində küləyin istiqaməti ən azı bir rumb (22,5) qədər dəyişərsə külək dəyişkən külək hesab edilir. Küləyin sürəti iki dəqiqə ərzində 4 m/s və daha çox dəyişərsə o, şiddətli külək hesab edilir. Küləyin sürətinin qısamüddətli olaraq 15 m/s və daha çox sürətlənməsi qasırğa adlanır. КратHava xəritələrində külək şəkil 2-də göstərildiyi kimi qeyd olunur (şəkil 2)

11. δ sakit (ştil) 90⁰ 1m/s u 150 5 m/s 180 7, 5 m/s 270 25 m/s 320 ⁰ 10 m/s, Şiddətli külək Şəkil 2. Küləyin hava xəritələrində qeyd olunması

12. Atmosferdə təsir edən qüvvələr

13. Yer səthində təzyiqin qeyri-bərabər paylanması bilavasitə havanın üfüqi hərəkətinə (külək) səbəb olur. Bu isə öz növbəsində fəzada temperaturun qeyri bircins paylanmasını şərtləndirir. Beləliklə, küləyə Günəşin istilik enerjisinin havanın hərəkət enerjisinə çevrilməsinin nəticəsi kimi baxmaq olar. Hava yüksək təzyiq sahəsindən aşağ təzyiq sahəsinə doğru hərəkət edir.

14. Təzyiqin üfüqi istiqamətdə dəyişməsi üfüqi barik qradiyenti xarakterizə edir. Üfüqi barik qradiyent təzyiqin vahid ΔSməsafədə yüksək təzyiq sahindən aşağı təzyiq sahəsinə doğru ΔР dəyişməsini ifadə edir:Məsafə vahidi olaraq 1° meridianın uzunluğu (111 km) qəbul edilir. -nin qiyməti adətən 111 km məsafədə 1...3 hPa-dan böyük olmur, lakin fırtına zamanı 111 km məsafədə onun qiyməti 30 hPa-a çata bilər.

15. Vahid kütləyə təsir edən üfüqi barik qradiyent üfüqi barik qradiyent qüvvəsini G ifadə edir. Üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin təsiri nəticəsində havanın yer səthi boyunca yerdəyişməsi baş verir:burada: ρ-havanın sıxlığı.

16. Kariolis qüvvəsi

17. Bu, Yer kürəsinin öz oxu ətrafında sutkalıq dövr etməsi nəticəsində yaranan inersiya qüvvəsidir. Hərəkət edən hava kütləsi ona görə sapmaya məruz qalır ki, Yer kürəsi öz oxu ətrafında fırlandığı halda hava kütləsi ətalətə görə kosmik fəzaya nisbətən ilkin hərəkət istiqamətini saxlamağa çalışır. Kariolis qüvvəsi havanın hərəkət istiqamətinə həmişə 90° bucaq altında təsir edir: Şimal yarımkürəsində sola doğru, Cənub yarımkürəsində isə sağa doğru (şəkil 3). Buna görə də bu qüvvə axının hərəkət sürətini dəyişmir, yalnız onun istiqamətinə təsir edir.

18. a) b) Fk Fk Şəkil 3. kariolis qüvvəsinin təsir istiqaməti: a) Şimal yarımkürəsində; b) Cənub yarımkürəsində

19. Vahid kütləyə təsir edən Kariolis qüvvəsi aşağıdakı kimi təyin olunur:burada: ω- Yerin fırlanma bucaq sürəti(7,29· );u – hava axınının sürəti;Φ – coğrafi enlik. Kariolis qüvvəsinin qiyməti küləyin sürəti və coğrafi enlikdən asılıdır. Ekvatora doğru onun qiyməti kiçilir və ekvatorda sıfıra bərabər olur (φ=0⁰, sin 0⁰=0).

20. Sürtünmə qüvvəsi

21. FT Bu qüvvə hərəkət edən havanın yer səthinə sürtünməsi nəticəsində yaranır. Sürtünmə qüvvəsi həmişə hərəkətin əks istiqamətində yönəlmiş olur (şəkil 4). Sürtünmə qüvvəsi küləyin həm istiqaməti, həm də sürətinə təsir göstərir. Şəkil 4. sürtünmə qüvvəsinin təsiri

22. Vahid kütləyə təsir edən sürtünmə qüvvəsi aşağıdakı düsturla ifadə olunur:burada:к–səthin kələkötürlüyündən və hündürlükdən asılı olan sürtünmə əmsalı. Hündürlüyə qalxdıqca sürtünmə qüvvəsinin təsiri azalır və 500…1000 m hündürlükdən yuxarıda havanın hərəkətinə təsiri praktiki olaraq hiss olunmur. Сила Кориолиса и сила трения по порядку величины соизмеримы с силой горизонтального барического градиента.

23. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi

24. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi hava axınının əyrixətli hərəkəti zamanı yaranır. O, fırlanma mərkəzindən əyrilik radiusu üzrə yönəlmiş olur (şəkil 5). Mərkəzdən qaçma qüvvəsinin vahid kütləyə təsir edən qiyməti aşağıdakı düsturla təyin olunur:burada: r – trayektoriyanın əyrilik radiusu.Düzxətli hərəkət zamanı mərkəzdən qaçma qüvvəsi sıfıra bərabər olur. Mülayim enliklərin siklon və antisiklonlarında hərəkət zamanı (əyrilik radiusu 1000 kmvə daha böyük) mərkəzdən qaçma qüvvəsinin qiyməti çox kiçik olur və buna görə də hesablamalarda nəzərə alınmır.

25. Şəkil 5. Mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsir sxemi

26. Qradiyent külək və onun növləri

27. Sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda külək qradiyent külək adlanır. Sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda hava kütləsi iki qüvvənin təsiri ilə hərəkət edir: üfüqi barik qradiyent və Kariolisqüvvələri. Başlanğıc anda hava kütləsi üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin təsiri ilə onun vektoru isiqamətində hərəkət edəcəkdir. Lakin, hava hissəcikləri hərəkətə başlayan kimi Kariiolis qüvvəsinin təsiri ilə sağ tərəfə sapmağa başlayacaqlar. Bu, üfüqi barik qradiyent və Kariolis qüvvələri bir birinə bərabərləşənə qədər davam edəcəkdir (şəkil 6).

28. P-ΔP G G G G u2 u3 uгр u1 Fk Fk Fk Fk P Şəkil 6. qradiyent küləyin yaranması

29. Beləliklə, sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda havanın qərarlaşmış üfüqi hərəkətə qradiyent külək deyilir. Qradiyent küləyin istiqaməti izobarlara elə yönəlmiş olur ki, alçaq təzyiq sahəsi həmişə hava axınından solda qalır. Qradiyent küləyin sürəti aşağıda verilmiş şərt ilə təyin olunur:Belə ki, olduqda olar.

30. Bu bərabərlikdən:qazların hal tənliyindən:və bununla da kəmiyyətini K ilə ifadə etsək aşağıdakı düsturu almış olarıq :Bununla da, qradient küləyin sürətini təyin etmək üçün düsturduru almış oluruq.

31. Sürtünmə təbəqəsində havanın hərəkəti

32. Atmosferin yerüstü sürtünmə təbəqəsində havanın hərəkətinə üç qüvvə təsir edir: üfüqi barik qradiyent qüvvəsi, Kariolis və sürtünmə qüvvəsi. Bərabərsürətli qərarlaşmış hərəkət zamanı hava kütləsinə təsir edən qüvvələr bir birini tarazlaşdırmağa çalışırlar (onların vektor cəmi sıfıra bərabərdir).Bu halda üfüqi barik qradiyent qüvvəsi Kariolis və sürtünmə qüvvələrinin cəminə bərabər olur. Belə ki, sürtünmə qüvvəsi havanın hərəkət istiqamətinə qarşı yünəlmiş olur, Kariolis qüvvəsi isə Şimal yarımkürəsində ondan 90° sağa meyl edir, bununla da, hava axını sürtünmə təbəqəsində üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin vektorunun istiqamətindən 90°-dən kiçik müəyyən α bucağı qədər sağa sapacaqdır (şəkil 7).

33. G 990 990 u α FT Fk 995 995 Bu bucaq sapma bucağı adlanır. Bununla belə hava axını sürtünmə təbəqəsində izobar boyunca deyil, yüksək təzyiqli izobardan alçaq təzyiqli izobara doğru müəyyən bucaq altında həəğrəkət edəcəkdir. Şəkil 7. sürtünmə təbəqəsində külək

34. Yer səthində külək izobar boyunca deyil, izobara müəyyən bucaq altında əsir və əgər arxası küləyə doğru dayansaq alçaq təzyiq sahəsi bizdən sol tərəfdə və bir qədər irəlidə yerləşmiş olacaqdır, yüksək təzyiq sahəsi isə bizdən sağda və bir qədər arxada yerləşəcəkdir. Buna küləyin barik qanunu deyilir (Beys-Ballo qanunu). Praktiki olaraq, yerüstü xəritədə küləyin istiqamətini müəyyən etmək üçün yüksək təztiqli izobardan alçaq təzyiqli izobara perpendikulyar endirmək lazımdır. Sonra onu 50-60° sağ tərəfə meyl etdirmək lazımdır. Bununla da küləyin hansı istiqamətdən əsdiyini müəyyən etmiş oluruq.

35. Küləyin hündürlükdən asılı olaraq dəyişməsi. Termik külək

36. Hündürlükdən asılı olaraq küləyin sürət və istiqaməti dəyişir. Yer səthindən 1000…1500 mhündürlüyə qədər olan təbəqədə (sürtünmə təbəqəsi) hündürlüyə qalxdıqca sürtünmə qüvvəsinin təsiri azalır, buna görə də hündürlüyə qalxdıqca küləyin sürəti artır və istiqamətini qradiyent olana qədər sağ tərəfə dəyişir (şəkil 8). 500 m hündürlükdə küləyin sürəti yer səthindəkindən demək olar ki, iki dəfə artıqdır. Hündürlüyə qalxdıqca üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin vektorundan sapma bucağı tədricən artır və 1000…1500 m hündürlükdə 90°-yə çatır.

37. Şəkil 8. sürtünmə təbəqəsində küləyin istiqamət və sürətinin hündürlükdən asılı olaraq dəyişməsi (Ekman spiralı)

38. Sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda, sərbəst atmosferdə küləyin sürəti hündürlükdən asılı olaraq həm arta, həm də azala bilər. Burada küləyin həm sol, həm də sağ tərəfə dönmələri müşahidə olunur, bəzən isə, yer səthindəki küləyə əks istiqamətdə əsən hava axınları da mövcud olur. Belə ki, sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda külək müvafiq səviyyənin izobarları boyunca yönəlmiş olduğuna görə sərbəst atmosferdə küləyin dəyişkənliyi barik sahənin yenidən qurulması ilə şərtlənir. Buna görə də üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin istiqaməti də dəyişmiş olur.

39. Yer səthində və müxtəlif hündürlüklərdə alçaq və yükək təzyiq sahələrində küləyin paylanması

40. Hərəkət edən hava kütləsinə təsir edən qüvvələri nəzərə almaqla sürtünmə təbəqəsi və ondan yuxarıda barik sistemlərdə küləyin istiqamətini müəyyən etmək oalr (şəkil 9). Şəkil 9. Sürtünmə təbəqəsi və ondan yuxaıda siklon (a) və antisiklonda (b) küləyin istiqaməti

41. Siklonda üfüqi barik qradiyent qüvvəsi kənardan mərkəzə doğru yönəlmişdir, antisiklonda isə əksinə, mərkəzdən kənarlara doğru. Sürtünmə təbəqəindən yuxarıda hava axını Kariolis qüvvəsinin təsiri ilə G quvvəsinin vektorundan 90° bucaq altında sağa sapır və buna görə də siklonda külək onun mərkəzinə nisbətən saat əqrəbinin əks istiqamətində, antisiklonda isə saat əqrəbi istiqamətində əsir (alçaq təzyiq sahəsi izobardan solda qalmaq şərti ilə izobar boyunca).

42. Sürtünmə təbəqəsində (yer səthindən 100...1500 m-ə qədər) Kariolis və sürtünmə qüvvəsinin təsiri ilə hava axınları G quvvəsinin vektorundan 90° bucaq altında sağa sapırlar və siklonda kənarlardan mərkəzə doğru, antisiklonlarda isə mərkəzdən kənarlara doğru istiqamətlənmiş axınlar burağanlar formalaşdırırlar. Başqa sözlə desək, siklon yerüstü küləklərin yığılma sahəsinə, antisiklon isə dağılma sahəsinə uyğun gəlir.

43. Həqiqi külək və onun təyyarələrin qalxması, enməsi və marşrutlar üzrə uçuşuna təsiri. Küləyin sürət xə istiqamətinin təyyarələrin qalxma və enməsinə təsiri. Yan külək. Ekvivalent külək.

44. Şar-pilot, radiopilot və ya radiozond vasitəsilə ölçülmüş faktiki külək həqiqi küləkadlanır.Həqiqi külək zaman və məkan daxilində dayanıqlı hava axını olmadığına görə naviqasiya hesablamalarında məkan və zamana görə məhdudiyyətlərə malikdir və fəaliyyət radiusuvə fəaliyyət dövrüilə xarakterizə olunur. Həqiqi küləyin fəaliyyət radiusu dedikdə, müşahidə nöqtəsindən küləyin xarakteristikalarının verilmiş qiymətinin artmadığı məsafə, fəaliyyət dövrü dedikdə isə, küləyin xarakteristikalarının verilmiş qiymətinin artmadığı zaman kəsiyi başa düşülür.

45. Naviqasiya hesablamalarındakı dəqiqlik tələblərinə müvafiq olaraq ölçülmüş (həqiqi) küləyin fəaliyyət radiusu 100...150 km, fəaliyyət dövrü isə 3...6 saat təşkil edir. Küləyin xarakteristikalarının dəyişməsi onun sürətindən asılıdır. Küləyin sürəti artdıqca onun istiqaməti bir o qədər az dəyişir, yurbulentliyə səbəb olan şiddətlilik küləyə xas olan xüsusiyyətlərdən biridir. Küləyin bu dəyişiklikləri xüsusən yer səthi yaxınlığında yüksək turbulentlik nəticəsində baş verir.

46. Küləyin sürəti sutkalıq gedişə malikdir. Yerüstü təbəqədə gündüz saatlarında maksimal qiymətə, gecə siə minimal qiymətə malik olur. Orta və yuxarı hündürlüklərdə küləyin maksimal sürəti gecə, minimal sürəti isə gündüz (konveksiyanın tormozlayıcı təsiri olmadıqda) müşahidə olunur. Adətən yüksəklik artdıqca küləyin sürəti artır və tropopauza altında maksimal qiymət alır, tropopauzadan yuxarı isə küləyin sürəti azalır. Tropopauza altında çox zaman 30 m/s-dən (100 km/saat) çox sürətə malik bircins istiqamətli güclü külək axınları müşahidə olunur. Bu küləklər şırnaq axınları adlanırlar

47. Uçuş aeroportunda ölçülmüş küləyin fəaliyyət radisusndan daha uzunməsafəli hava trasaları üzrə uçuşların planlaşdırılması və həyata keçirilməsi zamanı barik topoqrafiya xəritələrinə əsasən hesablanmış qradiyent küləkdən istifadə etmək daha məqsədəuyğun hesab edilir. Qradiyent küləyin hesabi xarakteristikaları təyyarənin idarə olunmasında dəqiqliyi nəzərə alaraq bütün mühəndis-şturman hesablamalarında istifadə oluna bilər. Lakin, nəzərə almaq lazımdır ki, qradiyent külək həqiqi küləkdən fərqlənir.

48. Həqiqi külək qradiyent küləkdən istiqamətə görə ±30⁰, sürətə görə isə -10...15% fərqlənir (ageostrofik fərqlənmə). Hava axını nə qədər düzxətli və daha böyük sürətə malik olarsa, həqiqi küləyin istiqaməti ilə qradiyent küləyin istiqaməti bir o qədər birbirinə uyğun gəlmiş olar.

49. Külək həm yerüstü təbəqədə, həm də hündürlüklərdə MA-nın işinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Yerüstü külək təyyarələrin qalxması və enməsinə, hündürlüklərdə külək isə uşuşun naviqasiya elementlərinə təsir göstərir. Aerodromda güclü külək zamanı görünüş məsafəsinin aerodromun minimumundan aşağı düşməsinə səbəb olan çovğun və toz fırtınası kimi aviasiya üçün təhlükəli atmosfer hadisələri baş verə bilər. Qasırğa və boran kimi atmosfer hadisələri uçuş və enmə zamanı aviaqəzalara səbəb ola bilər. Küləyin turbulentlik xüsusiyyəti təyyarələrin intensiv sirkələnməsinə səbəb olur.

50. Külək təyyarələrin uçuş-enmə xüsusiyətlərinə əhəmiyyətli təsirə malikdir. Təyyarələrin uşuş və enməsi küləyə qarşı həyata keçirilir. Belə ki, qarşı külək ayrılma və enmə sürətini azaldır, uçuş və enmə zamanı qaçış məsafəsini azaldır. Qarşı külək uçuş zamanı əlavə təsir yaradaraq hərəkətə başlayan zaman təyyarənin dayanıqlığını və idarə olunmasını artırır.