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.

С тропопаузой связаны особые струйные течения в атмосфере. С этим загадочным явлением столкнулись, например, во время американской интервенции в Корее. Бойцы Народной армии наблюдали с земли очень странную картину. Некоторые американские бомбардировщики, летевшие на большой высоте, вдруг останавливались в воздухе, и иногда даже начинали медленно пятиться назад! Напуганные необычным явлением, американские летчики думали, что Народная армия Северной Кореи применяет против них какое-то новое, секретное оружие. Оказалось, что самолеты попадали в «воздушные реки»- своеобразные воздушные потоки, текущие с очень большой скоростью.

Изучение этих необычных потоков показало, что они образуются, как правило, у тропопаузы. Воздушные потоки действительно во многом напоминают большие реки. Ширина их составляет 100 и более километров, а глубина — несколько километров. Необыкновенно высока скорость течения «воздушных рек». Она достигает, порой -350-400 км в час. Чтобы представить себе эту скорость, достаточно вспомнить, что при сильнейших тропических ураганах скорость ветра редко превышает 200-250 км в час. Такой ветер вырывает с корнем могучие деревья, разрушает очень прочные постройки, гонит воду рек вспять. А течение «воздушных рек» еще быстрее!

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.

И в нижней стратосфере с почти горизонтальной осью, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и горизонтальными градиентами ветра. Такое течение напоминает гигантскую струю среди относительно слабых ветров окружающей атмосферы. Длина струйных течений - тысячи км, ширина - сотни км, толщина - несколько км. Максимальные скорости ветра наблюдаются на оси С. т. и могут колебаться от 108 км/ч до 250-350 км/ч. С. т. может существенно влиять на путевую скорость современных самолётов; на полёте сказывается также сильная турбулентность в области С. т.

Тропосферные С. т. вне тропических широт возникают в связи с фронтальными зонами (полярными фронтами, см. Фронты атмосферные) между воздушными массами тропосферы. Большие горизонтальные градиенты температуры в этих зонах приводят к возникновению больших градиентов давления, а с ними и сильных ветров в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Оси С. т. чаще всего располагаются вблизи тропопаузы , на высоте 7-12 км, летом выше, чем зимой. Эти С. т. перемещаются и эволюционируют в своём развитии в связи с циклонической деятельностью на фронтах. В наиболее высоких широтах С. т. менее интенсивны и располагаются на более низких уровнях в связи с арктическими и антиарктическими фронтами. В субтропических широтах (25-40°) наблюдаются более устойчивые субтропические С. т. с осями на уровнях 12-14 км. Они связаны с т. н. субтропическими фронтами, которые обнаруживаются только в высоких слоях тропосферы, являясь результатом сходимости антипассатов и воздушных течений умеренных широт.

Основное направление переноса воздуха во всех тропосферных С. т. - с З. на В.; их следует поэтому рассматривать как усиление общего переноса воздуха с З. на В. в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Вблизи экватора в слое 15-20 км часто возникают экваториальные С. т., связанные с внутритропической зоной конвергенции . Преобладающее направление ветра в них - восточное, в соответствии с общим переносом воздуха в этих широтах. Наблюдаются также стратосферные С. т. с осями на высотах между 25-30 км, зимой - западные в высоких широтах, летом - восточные в низких широтах.

Струйные течения являются существенными звеньями общей циркуляции атмосферы . Это обстоятельство, равно как и их практическое значение для воздушного транспорта, способствовали их усиленному эмпирическому и теоретическому изучению в 50-60-е гг. 20 в.

Литература:

• Погосян Х. П., Общая циркуляция атмосферы, Л., 1972;
• его же, Струйные течения в атмосфере, М., 1960;
• Воробьев В. И., Высотные фронтальные зоны северного полушария, Л., 1968;
• его же, Струйные течения в высоких и умеренных широтах, Л., 1960;
• Пальмен Э., Ньютон Ч., Циркуляционные системы атмосферы, пер. с англ., Л., 1973.

С. П. Хромов.

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 "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.

Что вызывает струйное течение?

По мнению ученых, виной тому неравномерное нагревание Земли, во время вращения вокруг Солнца. Теплые ветры, дующие с экватора, встречаются с холодными ветрами с полюсов, и возникает большая разница в давлении. Именно в таких областях и образуются струйные течения. Эти течения являются разделительной чертой между холодными и теплыми областями. И чем больше разница температур, тем сильнее эти ветры.

Чем опасно струйное течение для самолетов?

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 современные летчики используют струйное течение?

Попутные струйные потоки воздуха помогают самолетам сэкономить время пути и топливо. Например, североатлантическое струйное течение летчики используют при полете на трассе Нью-Йорк - Лондон. Обратно же им приходится лететь через Исландию и юг Гренландии, чтобы избежать встречной струи. Примерные расчеты: при полете со скоростью 600 км/ч в попутном струйном течении, скорость которого 360 км/ч, путевая скорость самолета увеличивается до 960 км/ч. В этом случае расстояние в 600 км самолет преодолеет за 36 минут вместо часа. Соответственно экономия топлива составит около 50%

Почему струйное течение над Ростовом – редкое явление?

Струйное течение в атмосфере

(СТ) - сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости. Обычно длина СТ составляет тысячи км, ширина - сотни км, толщина - несколько км. Вертикальный около 5-10 м/с на 1 км, а горизонтальный в атмосфере5 м/с на 100 км. Нижний предел скорости в СТ условно считается равным 100 км/ч и выбран с учётом того, что , скорость которого превышает 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость летательных аппаратов, выполняющих в зоне СТ. Центральная часть СТ, где скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной, линия максимального ветра внутри сердцевины - осью СТ. Слева от оси, если смотреть по потоку, расположена циклоническая сторона СТ, справа - антициклоническая. Горизонтальные сдвиги на циклонической стороне СТ гораздо больше, чем на антициклонической, вертикальный сдвиг ветра обычно больше над осью СТ, чем под ней. Чем сильнее СТ, тем больше вертикальный сдвиг ветра в нём. Различают тропосферные и стратосферные СТ.
Тропосферные С. т. формируются в переходной зоне между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами в верхней тропосфере, образующими высотные фронтальные зоны. Высотные фронтальные зоны (ВФЗ) могут объединяться, образуя планетарную (сравнимую по размерам с размерами Земли) фронтальную зону. Оси тропосферных С. т. располагаются вблизи тропопаузы и в северном полушарии находятся на высоте 6-8 км над Арктикой, 8-12 км - в умеренных широтах, 12-16 км - в субтропиках. С. т. высоких и средних широт связаны с ВФЗ и атмосферными фронтами; они меняют своё положение вместе с ними. Субтропическое западное С. т. сравнительно устойчиво и сильно. Наиболее мощное на Земле субтропическое С. т. наблюдается в зимнее время над западной частью Тихого океана, где создаются большие контрасты температуры в тропосфере между тёплым воздухом над поверхностью океана и холодным воздухом над восточной Азией.
На картах представлены средние скорости ветра на изобарической поверхности 300 гПа (соответствует высоте около 9 км) в северном полушарии зимой и летом. Видно, что зимой во внетропических широтах С. т. образуются над севером Атлантического океана и Европы. Субтропические С. т. почти окаймляют земной шар на широте 25-30(). Они более мощные, чем внетропические С. т. Средние скорости в центре С. т. превышают 150 км/ч, а над Японскими островами - 200 км/ч. Летом в связи с прогревом воздуха во внетропических широтах и уменьшением горизонтального градиента температуры между низкими и высокими широтами С. т. ослабевают. Они чаще образуются над севером Европы. В соответствии с сезонными радиационными условиями субтропические С. т., ослабевая, перемещаются к северу. Над Азией и Северной Америкой они находятся летом на широте 40-45(°). С. т. изображаются и с помощью вертикальных разрезов атмосферы.
Стратосферные С. т. расположены выше тропопаузы. Зимние западные С. т. возникают в зоне больших меридиональных градиентов температуры и давления зимнего стратосферного циклона, расположенных между приполюсной областью и более низкими широтами. Ось этого С. т. находится на высоте 50-60 км на широте около 50(°), скорость ветра меняется от 180 до 360 км/ч. Положение и высота западного стратосферного С. т. может меняться при зимних стратосферных потеплениях, во время которых холодный меняет своё местоположение и интенсивность и замещается теплым антициклоном. В соответствии с радиационными условиями летнее стратосферное С. т. устойчивого восточного направления возникает на обращённой к экватору периферии летнего стратосферного тёплого антициклона. Ось С. т. расположена на высоте 50-60 км, на широте около 45(°); средняя скорость ветра на оси до 180 км/ч. Экваториальное С. т. восточного направления находится летом вблизи экватора (от 0 до 15-20(°) широты) с осью на высоте 20-30 км и максимальными скоростями ветра до 180 км/ч.
При метеорологическом обеспечении полётов летательных аппаратов прогнозируется положение тропосферных С. т., высоты осей С. т. и ветра. Эти данные включаются в авиационные прогностические карты барической топографии, вручаемые экипажам воздушных судов.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Струйное течение в атмосфере" в других словарях:

В атмосфере узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысячи км, ширина сотни км, толщина несколько км … Большой Энциклопедический словарь

струйное течение Энциклопедия «Авиация»

струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере — сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»

струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере — сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»

струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере — сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»

В атмосфере, узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысяч километров, ширина сотни километров, толщина несколько километров. * * * СТРУЙНОЕ ТЕЧЕНИЕ СТРУЙНОЕ… … Энциклопедический словарь

Воздушное течение в верхней тропосфере (См. Тропосфера) и в нижней стратосфере (См. Стратосфера) с почти горизонтальной осью, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и… …

В атмосфере, узкое возд. течение в верх. тропосфере и ниж. стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина С. т. порядка тысяч км, ширина сотни км, толщина неск. км … Естествознание. Энциклопедический словарь

Форма течения жидкости, при к рой жидкость (газ) течёт в среде (газе, жидкости, плазме) с отличающимися от С. параметрами (скоростью, темп рой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно распространены и разнообразны (от С., вытекающей из… … Физическая энциклопедия

Летание на аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации (См. Авиация)). До начала 20 х гг. 20 в. термин «В.» обозначал передвижение по воздуху вообще. Зарождение научных основ В. и первые попытки подняться в воздух, используя законы… … Большая советская энциклопедия

Скорости воздушных течений на высотах зависят главным образом от характера поля температуры ниже лежащих слоев воздуха. Чем больше горизонтальные градиенты температуры в системе высотной фронтальной зоны, тем сильнее струйное течение, указывающее на наличие сильных ветров в этой зоне. Иначе говоря, в формировании и эволюции струйных течений главную роль играет распределение температуры в атмосфере и возникающие горизонтальные градиенты температуры.
Струйные течения, причинно связанные с высотными фрон­тальными зонами, возникают, усиливаются или ослабевают вследствие возникновения и разрушения тропосферных фрон­тов. В первом случае в результате сближения холодных и теп­лых воздушных масс горизонтальные градиенты температуры, давления и скорости ветра возрастают. Во втором случае при удалении друг от друга холодного и теплого воздуха градиенты температуры и давления уменьшаются, ветры ослабевают.
Струйные течения возникают в тропосфере и стратосфере. В тропосфере они почти постоянно наблюдаются в субтропи­ческой зоне северного и южного полушарий: зимой между ши­ротами 25 и 35°, летом между 35 и 45°. Струйные течения в тропосфере очень часто возникают и развиваются и во внетропических широтах, вплоть до Центральной Арктики и Ан­тарктики. В соответствии с районами их возникновения в тро­посфере различают субтропические и внетропические струйные течения.
Наибольшие скорости ветра в тропосфере обычно наблю­даются вблизи тропопаузы. Данные о распределении ветра на высотах показывают, что наибольшие скорости отмечаются чаще всего под тропопаузой и реже над тропопаузой. В страто­сфере они наблюдаются временами при определенных условиях циркуляции зимой на высотах 25-30 км.
Тропосферные струйные течения наблюдаются почти над всеми частями земного шара, но не везде одинаково часто. Есть, например, районы, где на высотах 9-12 км максималь­ные скорости в струе почти всегда превышают 200 км/час. В ча­стности, к таким районам относится Тихоокеанское побережье-Азии на широте 30-40°. Здесь, особенно над юго-восточной частью Китая и Японскими островами, в течение 6-8 месяцев, скорости воздушных потоков (преимущественно западного на­правления), превышающие 200 км/час, на высотах 9-12 км яв­ляются обычными.
Сильные струйные течения непрерывно возникают вблизи восточных берегов США и нередко над Канадой. Над Европой струи наиболее часто образуются в районе Британских остро­вов.
Районы большой повторяемости струйных течений совпа­дают с областями больших горизонтальных градиентов темпе­ратуры. Поэтому районы наибольшей повторяемости струйных течений зимой лежат на стыке холодных материков Азия, Се­верная Америка, а также Гренландии, с одной стороны, и теплых океанов, с другой. Большая повторяемость субтропических струйных течений характерна для севера Африки и для Южной Азии.
Малая повторяемость тропосферных струйных течений при­ходится на районы с более или менее однородной подстилаю­щей поверхностью. Это океаны южнее 30-40° с. ш. и севернее 30-40° ю. ш., северные части материков Азия и Америка с при­легающими районами Арктики, а в южном полярном районе - Центральная Антарктида.
Струйные течения обычно изображаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом скорости ветра представ­ляются изотахами, т. е. линиями одинаковых скоростей ветра.
На рис. 69 и 70 представлены карты абсолютной барической топографии поверхности 200 мб за различные сроки. Первая карта относится к середине зимы, вторая - к середине лета. Карта барической топографии поверхности 200 мб (высота около 12 км) отражает распределение максимальных скоро­стей ветра в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Нетрудно видеть, что на фоне редких изогипс ясно вырисовы­вается зона их сгущения, опоясывающая все северное полуша­рие. В этих зонах наблюдаются наибольшие скорости ветра - струйные течения. В местах слияния струй отмечается увели­чение скоростей ветра. Там, где происходит ветвление струй, наблюдается ослабление ветра.

В частности, вечером 5 января 1956 г. (рис. 69) в месте слияния юго-западных и северо-западных воздушных потоков, между Исландией и Скандинавией, возникли сильные струйные течения. Такие же сильные струи легко обнаружить над Юж­ной и Юго-Восточной Азией, Аляской и т. д. Следует обратить внимание на то, что сгущение изолиний, т. е. большие скоро­сти ветра, в зимние месяцы почти постоянно можно обнаружить южнее 40° с. ш. (субтропические струи), в то время как в уме­ренных и высоких широтах, особенно над СССР, струйные те­чения ослабевают, распадаются и снова возникают в связи с возникновением и развитием циклонов и антициклонов.
Летом южнее 40° с. ш. струйные течения встречаются очень редко. Они чаще обнаруживаются в умеренных и высоких ши­ротах. Типичное распределение струй в северном полушарии летом представлено на рис. 70. Как видно, зона сгущения изогипс и сильных ветров на изобарической поверхности 200 мб 31 июля 1956 г. проходила через умеренные широты северного полушария, а над низкими широтами и Арктикой ветры были слабыми. Однако в отдельные дни струйные течения могут быть, интенсивными и в высоких широтах.

Пространственную структуру струйных течений изображают и в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению потока. Это обычные вертикальные разрезы атмосферы с изо­термами и изотахами, разрезами фронтов и тропопаузы. На рис. 71 и 72 приведено два типичных примера вертикаль­ных разрезов струйных течений для зимы и лета. На этих раз­резах представлены субтропическая и внетропическая струи. В центре струйных течений буквами обозначены основные на­правления воздушных течений.
На среднем месячном вертикальном разрезе атмосферы, построенном по данным наблюдений за январи 1957-1959 гг. примерно до высоты 25 км между экватором и Северным полю­сом (рис. 71) изображено два западных струйных течения с осями, расположенными на уровнях 10 и 12 км. Средние мак­симальные скорости ветра на оси субтропической струи (слева), достигавшие 180 км/час, наблюдались над Ираком. Вторая струя (справа) находилась над Москвой на уровне около 9 км. Здесь средние максимальные скорости ветра были равны 100 км/час. Между тем у поверхности земли средние скорости ветра не превышали 10-20 км/час. Летом (29 августа 1957 г.) субтропическая струя находилась над Закавказьем, а внетропическая- над Москвой. В первой струе максимальная ско­рость достигала 140 км/час, во второй - 120 км/час. Несмотря на типичность представленных здесь разрезов, в отдельные периоды расположение струйных течений может быть иным.
Необходимо заметить, что ввиду значительного несоответст­вия между горизонтальным и вертикальным масштабом обыч­ная сплюснутая форма струи на приведенных разрезах не вы­ражена. Однако если учесть, что, например, в системе южной струи на рис. 71 расстояние между низким и высоким положе­нием изотахи 100 км/час, т. е. по вертикали, равно приблизи­тельно 10 км, а по горизонтали - более 2000 км, то станет оче­видным, что струя имеет форму довольно сплюснутого эллипса. Аналогичны соотношения между вертикальной и горизонталь­ной протяженностью и в других струйных течениях.

Характерные структурные особенности высотных фронталь­ных зон и струйных течений не претерпевают заметных сезон­ных изменений. Сезонные различия выражаются главным образом в интенсивности и широтном положении южных (суб­тропических) струй.
В связи с большими контрастами температур между низ­кими и высокими широтами скорости ветра в струе в холодное время года больше, чем летом, причем максимальные скорости отмечаются на более низких уровнях. В теплое время года ско­рости ветра меньше, а максимальные скорости наблюдают­ся на более высоких уровнях, чем зимой. Субтропические струйные течения испытывают междусезонные смещения вдоль меридианов. Это видно и на приведенных разрезах (рис. 71 и 72).

Кроме того, в системе субтропического струйного течения тропопауза всегда разорвана, а ось струи находится между тропической и внетропическои (полярной) тропопаузами. На­оборот, в зоне внетропического струйного течения тропопауза, как правило, наклонена, разрыв ее наблюдается в редких слу­чаях, а ось струи чаще всего располагается под тропопаузой. Поэтому в низких широтах зона максимальных скоростей ветра обычно находится выше, чем в средних и высоких широтах. Разрыв и наклон тропопаузы выражены и на приведенных выше вер­тикальных разрезах атмосферы.
Некоторые данные о вертикальной и горизонтальной протя­женности тропосферных струйных течений, а также о средних максимальных скоростях в их системе можно найти в табл. 27 и 28.

Из табл. 27 следует, что субтропические струйные течения являются сравнительно мощными. Субтропические струи боль­шой вертикальной и горизонтальной протяженности (в преде­лах скоростей ветра более 100 км/час) встречаются чаще, чем такие же внетропические струи.
В частности, субтропические струи шириной более 2000 км и высотой более 12 км встречаются значительно чаще, чем внетропические. Однако в отдельных случаях внетропические струи бывают мощными, скорости ветра в центре струи иногда достигают 400 км/час и более.
Наиболее часто средние максимальные скорости в системе внетропических струйных течений составляют 150-250 км/час, а в субтропических - 200-300 км/час. Иначе говоря, и по мак­симальным скоростям в центре субтропические струи являются в среднем более интенсивными, чем внетропические (табл. 28).