355 500 произведений, 25 200 авторов.

Электронная библиотека книг » Павел Астапенко » Вопросы о погоде » Текст книги (страница 31)
Вопросы о погоде
  • Текст добавлен: 3 октября 2016, 23:03

Текст книги "Вопросы о погоде"


Автор книги: Павел Астапенко



сообщить о нарушении

Текущая страница: 31 (всего у книги 32 страниц)

21.23. Однородна ли погода в циклоне?

Нет, погода в циклоне внетропических широт далеко не однородна: различают переднюю и тыловую части циклона и левую и правую по отношению к направлению его движения. В передней части циклона преобладают сплошная слоистообразная облачность теплого фронта, обложные осадки с ветрами южной четверти горизонта. В тылу циклона, за холодным фронтом, погода отличается неустойчивостью, с выпаданием осадков ливневого типа, порывистым ветром северо-западной и северной четвертей; облачность может быть с разрывами и даже с кратковременными прояснениями, летом она будет конвективного типа. Левая (чаще всего северная) часть циклона характеризуется условиями погоды, которые можно назвать промежуточными между передней и тыловой частями циклона; преобладают ветры восточной и северо-восточной четверти, причем дуют они у земли, облака сплошные, осадки обложные, выпадающие с перерывами и постепенно переходящие в кратковременные ливневого типа. Правая южная часть циклона некоторый период его жизни является «теплым сектором» – она заполнена теплой воздушной массой, со временем вытесняемой наверх; здесь, в зависимости от сезона и типа воздушной массы, погода может быть очень неодинаковой, но преимущественно она бывает без существенных осадков, в холодное время года – с туманами или низкой тонкой слоистой облачностью, в летнюю пору – нередко безоблачная и всегда теплая, со слабыми или умеренными ветрами юго-западной четверти.



СПОРТ И ПОГОДА

Для многих видов спортивных занятий, и в первую очередь для проводимых на открытом воздухе, условия погоды – важнейший фактор, иногда даже решающий. Так, занятия парусным спортом и виндсерфингом в равной степени невозможны ни при штормовой, ни при штилевой безветренной погоде, а для планеристов и парашютистов нужны метеорологические условия, как минимум не препятствующие полетам самолетов, а также отвечающие ряду других требований. На закрытых спортивных манежах, катках и стадионах с искусственным климатом зависимость занятий от погоды «на улице», конечно, минимальная, но все же состояние внешней среды может влиять на настроение, психологическую готовность спортсменов «выкладываться», показывать высокие результаты (не говоря уже о занимающихся в группах здоровья людях, чувствительных к колебаниям атмосферного давления, одинаковы внутри помещений и снаружи).

Сильный мороз или чрезмерная жара, дождь или снег, густой туман, метель или пыльная буря способны повлиять на спортивные показатели конькобежцев, лыжников, легкоатлетов, стрелков, саночников, конников, велосипедистов, гребцов и многих других любителей различных видов спорта.

Конечно, для истинного спортсмена почти не бывает погоды, полностью исключающей занятия физической культурой: есть лыжники и конькобежцы, не прекращающие занятий любимым спортом даже летом, при отсутствии снега и льда, «моржи» купаются и плавают в прорубях в покрытых льдом водоемах, футболисты «гоняют мяч» на заснеженном поле, а яхтсмены зимой превращаются в любителей буерного спорта…

Однако никому: ни классным спортсменам – мастерам и разрядникам, ни начинающим юным физкультурникам, ни пожилым членам групп здоровья или индивидуально бегающим «трусцой», – никому нельзя заниматься избранным видом спорта, не учитывая состояния погоды, ее влияния на занятия и возможные последствия игнорирования этого влияния. Всем без исключения приходится с погодой считаться, всегда принимать ее во внимание, и делать это, как выясняется, надлежит сугубо индивидуально, сообразуясь с возрастом, тренированностью, личным опытом, состоянием здоровья и наклонностями.

Вместе с тем помимо личных, сугубо индивидуальных критериев состояния погоды, благоприятной и неблагоприятной для занятий тем или иным видом спорта, существуют и некие средние, более или менее общепринятые метеорологические показатели, рекомендуемые специалистами для групповых, массовых занятий спортом, а также для проведения соревнований и других спортивных мероприятий.

Ниже мы рассмотрим некоторые из них, давая ответы на возможные вопросы любителей физкультуры и различных видов спорта.


22.1. Что такое термики и чем они интересны для спортсменов-планеристов?

Планеры как безмоторные летательные аппараты тяжелее воздуха могут, медленно снижаясь, парить над землей, используя подъемную силу встречного ветра, но предварительно они должны быть забуксированы на некоторую высоту самолетом или запущены в полет специальным устройством с возвышенности. Для самостоятельного набора высоты планеру нужны устойчивые восходящие потоки воздуха, возникающие днем вдоль склонов возвышенностей или в так называемых термиках – больших пузырях или струях теплого воздуха, поднимающегося вверх над нагретой солнцем земной поверхностью. Термики возникают в результате процесса термической конвекции (подъема вверх массы теплого, менее плотного, чем окружающий, воздуха) над сушей днем и над водной поверхностью ночью и могут быть самых различных размеров – от нескольких сантиметров в поперечном сечении до нескольких сот метров и даже километров. Вертикальная скорость устремляющегося вверх теплого воздуха также может колебаться в очень широких пределах – от нескольких сантиметров в секунду до нескольких метров в секунду.

Поскольку минимально приемлемый радиус спирали планера составляет приблизительно 50 м, а собственная скорость снижения примерно 1 м/с, то пригодные для парения планеров термики, так называемые планерные термики, должны иметь горизонтальные размеры не менее 100 м и обладать вертикальной скоростью воздушного потока не менее 1 м/с.

Опытным путем и теоретическими расчетами установлено, что наибольшую массу воздуха переносят термики размером именно около 100 м. Структура термика такова, что его можно представить в виде вихревого кольца, то есть вихря с вертикальной осью, с максимальными восходящими потоками в центре и нисходящими – на периферии.

Планер в термике может подниматься по спирали вокруг центральной части термика до тех пор, пока скорость вертикальных потоков в термике достаточна для удержания его от снижения. Считается, что планер в состоянии подниматься до тех пор, пока он не достигнет уровня, на котором разность его вертикальной скорости и скорости подъема верхней части самого термика окажется равной скорости снижения планера.


22.2. Как спортсмены-планеристы обнаруживают термики для набора высоты в свободном полете?

Для обнаружения термиков спортсмен-планерист должен хорошо знать условия их возникновения и особенности местности, над которой идет полет. Хорошим признаком наличия термиков в дневное время над сушей являются находящиеся в стадии развития кучевые и мощные кучевые облака, которые возникают в результате термической конвекции. (При растекании или распаде таких облаков конвекция ослабевает и вертикальные восходящие токи прекращаются.)

Термики обычно развиваются над обращенными к солнцу склонами холмов и возвышенностей, над застроенными участками равнинной местности. При наличии ветра они могут оказаться несколько смещенными в подветренную сторону. Парение птиц на высоте также может подсказать планеристу, где следует искать восходящие потоки воздуха, связанные с термиками.

Некоторые представления о термиках и о возможности их использования спортсменами-планеристами дают рис. 91-94.



22.3. Насколько реальна возможность использования термиков спортсменом-планеристом над различными ландшафтами?

В теплое время года термики днем развиваются повсеместно как над равнинной, так и над горной местностью. Их количество на единице площади, равной 1 км2, может сильно колебаться в зависимости от характера рельефа, растительного покрова, времени суток и состояния воздуха (уровня его термодинамической неустойчивости), и, таким образом, в каждом конкретном случае оценить его непросто. На европейской части нашей страны в пределах широт от Новгорода до Тбилиси количество термиков на 1 км2 изменяется от 30 до 130, а вертикальная протяженность слоя их проявления над сушей обычно достигает 2000 м, а над озерами (ночью) – 500 м.

Над лесом размеры термиков меньше, чем над полем. В горной местности термики над не покрытыми снегом горами достигают больших абсолютных высот, чем над соседними долинами. Например, на Кавказе, над Кахетинским хребтом, они достигают высоты 3000 м, а над дном соседней Алазанской долины – редко поднимаются выше 1500 м. Над горами размеры термиков и температуры воздуха в них также больше, чем над равнинами. Это объясняется условиями облучения обращенных к солнцу склонов гор, которые, сильно нагреваясь, нередко бывают на 25 – 30°C теплее соседних затененных участков.

В силу особенностей развития термической конвекции в течение суток размеры конвективных потоков в поздние утренние часы (10 часов местного времени) и ранние вечерние (16 часов местного времени) немного меньше, чем в дневные часы, но мощность (толщина) конвективного слоя, а следовательно, и высота развития термиков днем примерно в два раза больше, чем утром и к вечеру.


22.4. Может ли планер парить в небе, подобно альбатросу?

Может, но на значительно большей высоте, чем альбатрос, так как размеры планера и его летные аэродинамические характеристики не позволяют выполнять маневров на малых высотах из-за опасности столкновения с землей.

Парение альбатроса – пример так называемого динамического парения XE «динамическое парение», суть которого в использовании энергии воздушного потока, скорость которого резко возрастает с высотой (рис. 95). Планер, забуксированный в такой слой воздуха, должен сперва войти в крутой скользящий полет с попутным ветром, а затем, набрав скорость, начать маневры против ветра, поднимаясь по крутой кривой. Увеличивающаяся с высотой скорость встречного потока обеспечит планеру набор высоты и достижение исходного уровня, после чего возможно многократное повторение маневра. Реально динамическое парение планера осуществимо при использовании нижнего пограничного слоя струйного течения в верхней тропосфере, но не в приземном 15 – 20-метровом слое воздуха, в котором так мастерски и так красиво парит альбатрос. Он может парить в открытом море, следуя за кораблем десятки километров, при этом он описывает вокруг корабля как бы замкнутые круговые траектории с чередованием наборов высоты и снижений.


22.5. Какие другие виды воздушных течений, помимо термиков, могут использовать спортсмены-планеристы?

Планерные полеты возможны и при использовании волновых воздушных течений в районах существования колебательных движений воздуха – волн, как свободных, так и вынужденных. Свободные, или гравитационные, волны существуют за счет потенциальной энергии атмосферы. Они образуются на высотах вдоль слоев инверсий или изотермий и никак не связаны с неровностями рельефа. Вынужденные волны, или волны препятствий, образуются при обтекании воздушным потоком гор или других препятствий. При этом направление ветра должно быть близким к перпендикулярному к направлению горного хребта, а скорость его должна быть не менее 10 м/с и увеличиваться с высотой.

Если горы состоят из нескольких хребтов, лежащих параллельно друг другу, и если расстояние между хребтами равно или кратно длине волны, то в нижнем течении над отдельными хребтами располагаются локально короткие волны (10-15 км), а выше, над всеми горами в целом, – длинные волны (40-50 км). Короткие волны отличаются большими амплитудами и сильными восходящими потоками, длинные волны, располагающиеся в верхней тропосфере и нижней стратосфере, – малыми амплитудами и слабыми восходящими потоками.

Хорошим признаком существования волн препятствий являются чечевицеобразные облака, возникающие у гребней волн. Увидев такие облака, спортсмены-планеристы могут безошибочно выбрать участки, благоприятные для набора высоты.

Свободные волны, сопутствующие инверсиям, также могут использоваться планеристами, но в большинстве случаев вертикальные потоки в них недостаточно мощные, хотя бывают случаи, когда они достигают 1-2 м/с. Длина таких волн обычно около 500 м, она зависит от величины температурного и ветрового скачков на границе слоя инверсии.


22.6. Как учитывается состояние погоды при выборе одежды для занятий спортом на открытом воздухе?

В спорте, как и в быту, при выборе одежды исходят из потребности сохранения для человеческого организма условий комфорта, то есть пребывания человека в состоянии, когда он не будет испытывать неудобств ни из-за чрезмерного переохлаждения тела, ни из-за его перегрева. Нарушения комфорта могут вызываться колебаниями температуры и влажности воздуха, скорости ветра, а также выпадением атмосферных осадков (дождя, снега, мороси, града) и воздействием некоторых метеорологических явлений, таких, например, как гроза или гололед. Соответственно ожидаемым или наблюдающимся условиям погоды и исходя из накопившегося у людей опыта и имеющихся возможностей и выбирается одежда и обувь, назначение которых – предотвратить или ослабить негативное влияние внешней среды, при этом прежде всего учитываются, в основном качественно, теплоизоляционные свойства одежды и обуви, а также их ветро– и влагозащитные свойства.

Существуют и некоторые количественные критерии теплоизоляционных характеристик одежды, применяемые, например, в США. Так, теплоизоляция одежды может быть выражена в так называемых единицах Кло. Одна единица Кло соответствует теплоизоляции одежды, обеспечивающей условия теплового комфорта у человека в состоянии покоя при температуре воздуха 21°C, отсутствии ветра (движение воздуха со скоростью до 0,1 м/с), относительной влажности воздуха до 50%. Для сравнения отметим, что теплоизоляция кожного покрова работающего человека равна 0,3 Кло, а человека в состоянии покоя – 0,55 Кло. Одежда полярников и альпинистов – участников высокогорных восхождений должна иметь теплоизоляцию не менее 3 Кло. Ветрозащитная куртка с капюшоном (парка) теряет 30-40% способности теплоизоляции при ветре 12 м/с, а обычная одежда человека, будучи влажной, сохраняет лишь 15-30% этой способности (вместо 1,5 Кло у сухой одежды 0,2-0,5 Кло у влажной).


22.7. При каких условиях погоды на снежном покрове образуется наст, способный удержать лыжника?

Оледенелая корка на поверхности снега – наст образуется зимой, как правило после оттепелей, за которыми возобновляются морозы, а весной – после нескольких дней ясной погоды, когда под действием солнечных лучей происходит дневное подтаивание снежной поверхности с последующим подмерзанием ее в ночные часы. Кроме того, достаточно прочный наст иногда образуется зимой и без оттепелей – когда в морозную погоду происходит выпадение сухого порошкообразного снега при сильном ветре (более 10-12 м/с), уплотняющем поверхность снежных наносов до такой степени, что они свободно выдерживают взрослого лыжника. В зонах умеренного климата это бывает не каждую зиму, а в Арктике и Антарктиде – это повседневное явление.


22.8. Существует ли связь между состоянием погоды и заболеваниями альпинистов горной болезнью?

Основной причиной горной болезни является недостаток кислорода в крови – гипоксия, ощущаемый большинством людей на высоте, превышающей 3000 м, где парциальное давление кислорода составляет примерно 133 гПа против 200 гПа на уровне моря. Предельным для человека считается парциальное давление кислорода 100 гПа, соответствующее высоте 5000 м над уровнем моря (однако, как известно, отдельные спортсмены-альпинисты смогли подняться на вершину Эверест, высотой 8845 м, без кислородной маски). Горная болезнь проявляется через головную боль, головокружение, тошноту, потерю аппетита и бессонницу, а также слабость в мышцах, кашель, боли в груди. Погода может ускорить проявление горной болезни и обострить ее: низкая температура воздуха в сочетании с сильным ветром, сопутствующая почти всем высокогорным восхождениям, способствует быстрому охлаждению организма, затрудняющему глубокое дыхание, потребность в котором всегда возникает у альпиниста, начинающего ощущать недостаток кислорода на высоте. Переохлаждение усугубляет плохое самочувствие при развитии горной болезни, задерживает процесс адаптации (привыкания) на остановках, которые практикуют восходители перед штурмом высоких вершин.


22.9. При каких условиях погоды особенно велика для спортсмена опасность переохлаждения?

Хотя охлаждение организма до критической степени достигается не при одинаковом для всех людей состоянии внешней среды, опытным путем установлено, что температура -30°C может считаться предельным значением для длительного пребывания человека под ее воздействием при отсутствии ветра: при -31°C у 50% испытуемых наблюдалось отморожение открытых частей тела в тихую безветренную погоду, а при ветре 20 м/с такой же эффект наблюдался при температуре -10°C. Таким образом, основные факторы охлаждения организма – низкая температура воздуха и ветер. Влажная погода также усиливает эффект потери тепла организмом.

Поверхность человеческого тела, как установили ученые, теряет тепло через излучение, теплопроводность, конвекцию и испарение. В сухом холодном воздухе потеря тепла путем теплопроводности и испарения из легких составляет до 20% суммарных потерь тепла телом. Ветер усиливает конвективную потерю тепла с кожи. Охлаждению раньше всего подвергаются конечности, температура которых обычно ниже примерно на 8°C, чем температура внутренней части тела, равная примерно 37°C. От внутренней части тела тепло передается мускулам и кожному покрову при помощи циркуляции крови. Физическая нагрузка, в том числе и при занятии спортом, способствует усилению циркуляции крови, замедляет процесс охлаждения тела.

При таком охлаждении, когда на каком-то участке тканей температура опускается ниже нуля, наступает отморожение этого участка.


22.10. Что такое гипотермическая акклиматизация?

Гипотермия – такое состояние организма, при котором больше не может поддерживаться на минимальном предельно допустимом уровне внутренняя температура (при падении внутренней температуры до 30°C обычно наступает потеря сознания, до 26°C– останавливается сердце).

Спортсмены, длительное время находящиеся под воздействием низких температур воздуха, постепенно приучают свой организм к холоду, приобретают повышенную выносливость к охлаждению организма. Этот процесс можно назвать гипотермической акклиматизацией. Суть ее заключается в приобретении следующих способностей: к уменьшению отдачи тепла вследствие увеличения теплоизоляции тканей; к уменьшению восприимчивости конечностей к боли или холодовым поражениям; к снижению порога кожной чувствительности.


22.11. Каков механизм влияния метеорологических условий на организм спортсмена в горах?

Спортсмены, занимающиеся горным туризмом или альпинизмом, испытывают в горах воздействие состояния атмосферы, характерного для местности, находящейся на значительной высоте над уровнем моря (2000 м и более). Это прежде всего пониженное атмосферное давление, низкая температура воздуха и его значительная сухость, а также практически постоянная его подвижность, проявляющаяся в существовании вертикальных и горизонтальных потоков, именуемых местными горными ветрами. К перечисленному надо добавить наличие в горах снежного покрова, большого количества отраженного света, способного вызвать снежную слепоту, и особого режима облачности (часто облачность, известная под названием горного тумана, лежит на поверхности горных склонов).

Понижение давления с высотой порождает соответствующее ему такое же быстрое уменьшение количества кислорода, попадающего в легкие спортсмена при дыхании, что влечет за собой опасность гипоксии XE "гипоксия" – недостатка кислорода в крови. Реакцией организма на недостаток кислорода является увеличение объема вдыхаемого воздуха – гипервентиляция. Гипервентиляция обеспечивает поддержание достаточного количества кислорода в легких, но не в крови, то есть не препятствует развитию гипоксии. Гипоксия приводит к горной болезни.

Низкая температура воздуха воспринимается через холодовые рецепторы, располагающиеся в коже, брюшной полости, спинном мозгу и гипоталамусе человека. На сигналы холода организм реагирует увеличением количества тепла, производимого мускулатурой (внешнее проявление – дрожь), а также сужением кровеносных сосудов, особенно в конечностях. Однако при температуре воздуха ниже 0°C кровеносные сосуды конечностей должны расширяться, чтобы предотвратить отморожение, а это увеличивает отдачу тепла.

Организм спортсмена в горах испытывает воздействие одновременно нескольких факторов, среди которых главными являются холод, сухость воздуха и недостаток кислорода. Эти факторы оказывают не только негативное влияние, но и положительное. В частности, холодный сухой воздух на больших высотах способствует отдаче телом излишнего тепла, полученного благодаря большой физической нагрузке, что облегчает интенсивную работу, но только до определенного предела – пока негативные воздействия не проявятся в полную силу.


    Ваша оценка произведения:

Популярные книги за неделю