Умови польоту на великих висотах

Тропопауза - це перехідний шар між тропосферою і стратосферою. Вона виконує роль затримуючого шару, в більшості випадків визначає верхню межу хмар. Під тропопаузою внаслідок скупчення водяної пари часто утворюється густий серпанок, який погіршує горизонтальну видимість, а розсіювання голубої частини сонячного спектру водяною парою надає шару серпанка біло-голубий колір, тоді як небо над тропопаузою має темно-синій або майже чорний колір. У зв’язку з цим при візуальних спостереженнях з літака добре визначається межа між повітрям тропосфери і стратосфери, що може бути прийнято за нижню межу тропопаузи. Безпосередньо під тропопаузою вітер, як правило, має більші швидкості, ніж над нею. Іноді різниці в напрямку і швидкості вітру в зоні тропопаузи бувають настільки значними, що виникає турбулентність, яка викликає бовтанку літаків.

З січня 1955 року в аерологічних телеграмах передаються відомості про характер, висоту і температуру тропопаузи. Відповідно до критерію ВМО, тропопауза розташовується в першій точці кривої стратифікації, вище якої (на протязі майже 2 км) вертикальний градієнт температури становить 0,1 °С на 10 км, або менш, але може спостерігатися чітко зображена тропопауза над якою атмосфера менш стійка, або існують тонкі шари з більшою чи меншою стійкістю.

Атмосфера за своїми фізичними властивостями неоднорідна як по вертикалі, так і по горизонталі. Змінюються такі фізичні величини як температура, тиск, густина, вологість, наявність домішок та інші. Найбільш чітко фізичні властивості змінюються по вертикалі, внаслідок чого на першому місці стоїть вертикальна неоднорідність атмосфери.

В теперішній час існують кілька ознак, з урахуванням яких атмосферу ділять на шари в вертикальному напрямку:

- ураховується термічний режим атмосфери (розподіл температури з висотою);

- склад атмосферного повітря і наявність заряджених частинок;

- характер взаємодії атмосфери з підстильною поверхнею;

- вплив атмосфери на літальні апарати.

За характером зміни температури з висотою атмосфера ділиться на п'ять основних шарів: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу та екзосферу. В табл. 4.2 наведено середні висоти межі цих шарів і назву перехідних шарів між ними.

Таблиця 4.2 - Основні і перехідні шари в атмосфері

Характерною особливістю тропосфери є падіння температури з висотою. Середнє значення вертикального градієнту температури в тропосфері становить 0,65 °С/100 м з можливим відхиленням середніх значень (за сезон в певному географічному районі) до 0,3 °С/100м. Значення ж вертикального градієнту в фіксований момент часу в різних точках можуть змінюватись від додатних до від'ємних. В тропосфері скупчена основна маса атмосфери - від 75 % в помірних і високих широтах і до 90 % - в низьких.

Шар атмосфери, який характеризується повільним падінням температури (g = 0,2 °С /100 м), постійністю або зростанням температури з висотою, має назву стратосфера. Границі стратосфери в середньому розташовуються на висотах 11 і 50 км; перехідний шар від тропосфери до стратосфери (товщиною 1…2 км) має назву тропопауза.

Тропопауза - це потужній затримуючий шар атмосфери, який перешкоджає розповсюдженню вверх аерозолю і водяної пари. Вона є бар'єром для переміщення стратосферного озону в тропосферу. При перетині тропопаузи відбувається різка зміна ряду характеристик атмосфери: розрив вертикального градієнту температури, стрибок вектору вітру, різка зміна вологості.

Вище тропопаузи (в стратосфері) температура частіше за все або не змінюється з висотою ( = 0 °С/100 м), або повільно зростає (g < 0 °С/100 м). Ізотермічна стратифікація характерна для низьких (екваторіальних і тропічних) широт. В високих широтах тропопауза в середньому знаходиться на висоті 8…10 км, в помірних - на висоті 10…12 км, а поблизу екватору - вище 16 км.

Тропопауза над центром Східної Європи взимку в 91…92 % випадків знаходиться на висоті від 8,1 до 12 км, влітку в 84…87 % випадків - від 10,1 до 13 км. Максимальна висота тропопаузи як взимку так і влітку може досягати 13,2 км, а мінімальна 6,5 км взимку і 7,1 км - влітку. В листопаді формується слабко зображений максимум. Навесні висота тропопаузи приблизно на 500 м нижче ніж восени.

Добовий хід висоти тропопаузи над центром Східної Європи майже не простежується, в середньому вдень висота тропопаузи на 100…200 м вища, ніж вранці. Середня висота тропопаузи взимку в 00 СГЧ становить 9,96 км, в 12 СГЧ – 10,6 км, влітку відповідно 11, 14 і 11,25 км.

Середні стандартні значення температури в шарі тропопаузи становить -56,5 °С. Внаслідок того, що тропосферне падіння температури в тропіках розповсюджується до великих висот, температура в шарі тропопаузи і над ним дуже низька: увесь рік від -70 до -80 °С, а в окремих випадках нижче -90 °С. В помірних широтах температура в шарі тропопаузи і нижній стратосфері значно вища (-55 °С), вона має незначний річний хід: в середньому від -48 °С влітку до -57 °С взимку.