ГЛАВА 12. Влияние препятствий на ветер

ГЛАВА 12. Влияние препятствий на ветер

Точно так же, как на течение оказывают влияние очертания береговой линии или рельеф дна, на воздушные потоки воздействуют формы рельефа суши — холмы, бугры и прочие естественные или искусственные преграды.

Изменение скорости ветра поверхностным трением

На ветер влияют не только контуры суши и препятствия. Даже над относительно ровной поверхностью моря трение между воздушным потоком и водой достаточно для значительного уменьшения скорости ветра на малых высотах. Это важно для всех, кто плавает под парусами, так как теперь парусное вооружение, за редким исключением, существенно ниже 20 метров. Гоночные швертботы используют ветер, дующий на чрезвычайно малой высоте, обычно не более 8 метров над водой, а наибольшая площадь парусности находится на уровне примерно 4 метра над поверхностью воды.

Существенное замедление движения нижнего слоя воздуха — даже в открытом море-можно сопоставить с тормозящим действием трения между берегом реки и потоком воды. В большинстве районов над поверхностью суши воздушный поток не только замедляется, но также существенно расчленяется по направлению.

Уменьшение скорости ветра на высоте около 1 метра над морем всего в два раза по сравнению с высотой 18–20 метров представляет, возможно, чисто теоретический интерес. Тут можно посоветовать одно — учитывать все достоинства — и недостатки, вытекающие из пребывания высокого парусного вооружения в более сильном потоке.

Возможно, больший практический интерес представляет тот факт, что скорость ветра над морем — или любым большим открытым водным пространством — обычно примерно в два раза больше, чем над сушей. Для учета этого явления нельзя сформулировать какие-либо строго определенные правила, да и нет надобности в их точности, но очень важно то, что на ветер существенно влияет поверхность, над которой он проходит. Об этих существенных изменениях скорости ветра необходимо помнить, когда, собираясь выйти в открытое море (на берегу или в вершине устья), выбираешь пapyca, под которыми будешь плавать, одежду, в которой будешь ходить, и снаряжение судна.

Сопоставление воздушных потоков и морских течений

Анализ и понимание особенностей движения течений, изложенных в главе 2, существенно облегчают понимание поведения воздушных потоков у препятствий типа холмов, деревьев и строений. Как и следовало ожидать, при огибании препятствий поток воздуха ведет себя так же, как поток воды.

В главе 2 говорилось о влиянии острова на течение реки: с обеих сторон острова образуется собственный поток, в каждом потоке скорость увеличивается и имеются участки медленного и быстрого течения. На рис. 4 показано такое разделение. Говорилось также о том, что для течений подводные рифы, иловые или песчаные банки сравнимы с островами, но их влияние на течение не столь заметно. Движение воды, проходящей над рифами и банками, замедляется, а при их обтекании усиливается.

Воздушный поток над возвышениями типа холмов ведет себя почти так же, но, в отличие от воды, воздух не ограничен каким-либо определенным уровнем, легко поднимается над препятствиями и обтекает их.

Ветер над холмами

На рис. 66 изображено некое озеро, расположенное в некоторой холмистой местности, и показано, каких ветров можно здесь ожидать. С восточной стороны озеро ограничено грядой холмов, с запада имеются два холма, разделенных долиной А, на юге и да севере имеются две долины, В и С. Общее направление истинного ветра юго-западное.

Наиболее важно, что воздух устремляется вдоль долин, поэтому можно ожидать сильных порывов со стороны входов в долины, в то же время в северо-восточной части озера ветер будет направлен в долину С.

Сильный ветер, дующий над вершиной юго-западного холма, уменьшается в сторону долин по обеим сторонам холма. Однако если на подветренной стороне холма воздушный поток слабый, то при опускании к воде он турбулизируется. С любой стороны or этого холма выходящие из долин сильные воздушные потоки стремятся, обогнув северную и южную подветренные стороны холма, заполнить пространство, занятое порывистыми вихрями, опускающимися с этой стороны. Следует по возможности избегать участка непосредственно под юго-западным холмом, так как там не только горизонтальные, но и вертикальные и спиралеобразные вихри.

В северо-западной части ветер на холме гораздо спокойнее и упорядоченное Выходя из долины А, ветер поворачивает вокруг подножия холма и уходит вверх по долине С.

Рис. 66. Озеро в холмистом районе. А, В, С — долины, генеральное направление ветра — юго-западное.

Холмы в восточной части на ветер над озером существенно не влияют, возможно только, что на восточном берегу воздушный поток немного отклоняется к холму, но эта тенденция, вероятно, будет затушевана более сильным влиянием долин В и С, действу ющих как сопло. Поднимаясь вверх по холму на все большую высоту, ветер стремится вернуться к своему обычному истинному юго-западному направлению. Для плавающего под парусом это не имеет практического значения, если только он не ищет признаков изменений генерального направления ветра, типа дыма или флага на берегу.

В нашем примере заблаговременное изучение карты позволяет довольно легко проанализировать схему ветров на озере. Неспециалисту она может показаться слишком специфической, но опытный рулевой легко поймет особенности местных ветров и спрогнозирует их для нескольких различных генеральных направлений ветра еще до того, как прибудет на место.

Однако обычно характерных особенностей гораздо больше, чем описано в нашем примере, поэтому, как и в случае с течениями, необходимо учитывать множество других факторов.

Круговые вихри в долинах

Рис. 67. Круговые вихри в долине.

На рис. 67 показано явление, которое может иметь место над рассмотренным озером. Вращение ветрового потока, или круговой вихрь (аналогичный изображенному на рис. 7), может вызывать над водой ветер, направленный практически противоположно истинному ветру.

Для озера, показанного на рис. 66, маловероятно образование вихря, так как он возникает только при движении воздуха вниз и заполнении пространства с покоящимся воздухом. В нашем случае воздух над озером перемещается под влиянием ветровых потоков, движущихся вдоль трех долин.

Вихри за подветренной стороной препятствий

Рис. 68. Вихри у подветренной стороны препятствия

Выше отмечалось, что за подветренной стороной холмов возможно наличие небольших изменчивых вихрей. Такие вихри в потоке воздуха или воды возникают за любым препятствием. На рис. 68 показана Ситуация за подветренной стороной здания. Холмы или полосы деревьев не столь резко выраженные или непроницаемые препятствия и не вызывают сильные возмущения ветра, но часто их размеры настолько велики, что компенсируют ослабляющее влияние специфики формы. Для того чтобы зрительно представить себе эти вихри, достаточно посмотреть, как крутятся пыль или листья за углом здания.

Возможно, новичку легче представить, что с подветренной стороны препятствия ветра не будет, чем понять, что ветер за препятствием может ударяться в паруса со всех сторон и, несмотря на меньшую силу, способен даже опрокинуть лодку, только потому, что крутится и меняет направление.

К сожалению, такие ветры часто случаются, когда яхта только начинает плавание или возвращается под защиту морских строений или зданий яхтклуба. Поэтому следите за обратными вихрями и, если ветер сильно задул от обычного направления, не откидывайтесь с беззаботной непринужденностью над планширем и не воображайте, что так будет продолжаться все время, ибо следующий толчок с такой же силой может обрушиться на паруса с другой стороны и заставит, вас искупаться. Пока препятствие не пройдено, вытравите шкоты так, чтобы воспринять любой сильный толчок; если в таких условиях проводятся соревнования, то, возможно, этого сделать нельзя, тогда будьте особенно бдительны.

Вихри с наветренной стороны препятствий

На рис. 69 показано, что примерно аналогичная картина наблюдается с наветренной стороны препятствия, но при одинаковой скорости ветра район вихрей не столь обширный, как с подветренной стороны такого же препятствия. Если препятствие расположено к ветру не слишком круто, то вихрей может быть мало или не быть совсем, хотя перед препятствием почти всегда наблюдается некоторый подъем воздушного потока и уменьшение его скорости. Неопытному яхтсмену довольно трудно проследить эти возмущения с наветренной стороны, но знать о них непременно нужно.

Вихри на вершинах набережных

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. Вихри над набережной

Горизонтальные вихри

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.