Segelflygning

"Att segelflyga är det roligaste man kan göra med byxorna på", sa en gång en inbiten segelflygare till mig. Nog stämmer det alltid. Inte bara att det är kul att jaga termik, och tumla runt i lufthavet. Man skaffar sig också en hel del kunskaper som berikar livet även i andra sammanhang.
För den som är nyfiken på flygning, så ska jag här försöka ge lite grunder om och omkring det ämnet. Eftersom all flygning företas i luften är kanske lämpligt att börja med lite:

Meteorologi

Atmosfären
Vi omges av ett lufthav som i huvudsak består av kväve, syre, vattenånga och diverse ädelgaser Detta lufthav börjar vid jord (eller havs)ytan och sträcker sig uppåt i rymden.
Någon egentlig övre gräns går inte att sätta, luften blir bara allt tunnare ju högre upp man kommer. Luften utövar ett tryck vid havsytan på, i medeltal 1013Mb (millibar). Man kan säga att vikten av en luftpelare med måtten 1x1 cm x luftens totala höjd, är ca.1 Kg.
Trycket minskar med ökad höjd så att det vid ungefär 5000m höjd halverats. I medeltal minskar det med 1 Mb/ 8m:s höjdvinst.

Värme är egentligen ett mått på rörelseenergin hos molekylerna i ett ämne. När molekylerna inte rör sig alls håller ämnet en temperatur på -273 grader Celsius (den så.k. absoluta nollpunkten). Avgörande är också ämnets täthet.
Gaser låter sig komprimeras vid ökat tryck. Avståndet mellan enskilda molekyler minskar, tätheten ökar. Om man tänker sig en given volym luft, som vid havsytan har en temperatur av +20 grader vid 1013Mb tryck. Skulle man sen lyfta detta luftpaket till c.a. 5000m:s höjd, har trycket halverats, och paketets volym har blivit mångdubbelt större. Även om luftpaketet inte lämnat ifrån sig någon värme till omgivningen, så är nu luftens temperatur kanske -30 Cº.
Varför?..jo, även om varje enskild molekyl har kvar sin ursprungliga rörelseenergi, så är det helt enkelt större avstånd mellan molekylerna i paketet. Temperaturen, mätt vid en enskild punkt blir då lägre.
Motsatta fenomenet gäller vid komprimering av en gas.(I ett kylskåp pressar man samman kylmediet, så att temperaturen höjs. Sen leds värmen bort från det komprimerade mediet. Trycket släpps, mediet håller flera minusgrader och leds in i skåpet igen för att värmas upp)

När solen lyser på vår planet, så fångar jordytan upp ansenliga mängder värmeenergi. Samma gäller naturligtvis också havsytan.
Solstrålarna värmer däremot inte upp atmosfären i nämnvärd grad, på sin väg mot jordytan. Solenergin är alltför kortvågig för att påverka luften. Den mera långvågiga (kallare) strålningen från den uppvärmda jordytan förmår däremot att värma luftlagren närmast marken.
Stora mängder värmeenergi lämnar också hela tiden vår planet och försvinner ut i rymden. Det råder hela tiden en känslig balans mellan in, och utstrålning av energi från jordytan. Klara soliga dagar, höjs temperaturen, och når sitt maximum vid middagstid när solen står som högst och instrålningen är som starkast. En sån klar dag följs av en allt kallare natt, eftersom utstrålningen också är stor vid klar luft. Nästa dag börjar temperaturen att stiga först några timmar efter soluppgång: Först när instrålningen är större än utstrålningen!
Ett molntäcke hindrar såväl in, som utstrålning, därför är det mindre temperaturskillnad mellan natt och dag vid molnigt väder.

Termik.

Ett segelflygplan använder sig av jordens dragningskraft för att "åka kälke", glidflyga i luften. Sjunkhastigheten i lugn luft, brukar ligga på en knapp meter per sekund. För att vinna höjd gäller det därför att hitta luft som stiger fortare än flygplanet sjunker.
Termik är så att säga drivkraften som ett segelflygplan använder sig av.
Om luft, vid ett givet tryck värms upp kommer den att expandera. Varm luft är därför lättare än samma volym kall luft. Ett luftpaket, som blivit uppvärmt vid markytan kommer "flyta upp" i förhållande till omgivande, kallare luft. Man talar om termisk energi som orsakar konvektion, i dagligt tal Termik.
Jordytans beskaffenhet spelar stor roll för hur mycket omgivande luft värms upp. När solinstrålningen träffar vatten, sprids energin neråt i vattnet och endast en ringa del värmer upp luften ovanför. Samma sak gäller också fuktig växtlighet där energin går åt att förånga vattnet. Torra ytor; öknar, bergssidor, torrmossar, kalhyggen, asfaltsytor, städer mm, lämnar däremot snabbt ifrån sig värmeenergin till luften.
Solinstrålningen vinkel mor markytan spelar också en stor roll för hur mycket energi markytan tar emot, så att den termiska energin är mångdubbelt större vid ekvatorn än vid polerna. Termiken fungerar ungefär som ångbubblor i en kastrull kokande vatten: Vid bottnen bildas många små bubblor som sen slår sig ihop till allt större blåsor upp mot vattenytan.

Luftens strömning, (lokalt)

Atmosfären varierar i tjocklek på olika platser och vid olika tidpunkter, temperaturen varierar. Därför varierar också lufttrycket( varm luft är lättare än kall, tjockare atmosfär väger mer). Det är då rimligt att anta att olika lufttryck utjämnas så att luft i ett högtryck rusar rakaste vägen mot ett område med lägre tryck. Detta är dock inte fallet, den så.k. corioliskraften påverkar luft som sätts i rörelse så att den böjer av. Corioliskraften kommer av jordens rotation, och kan förklaras så här:
Om man tänker sig att man står på en roterande grammofonskiva, inte alltför långt från centrum. Om man sen därifrån kastade en boll i riktning mot skivans ytterkant, så skulle bollen så snart den lämnat handen färdas i en rak linje i förhållande till rummet. Under tiden som bollen färdas ut i rummet kommer kastaren att följa med skivan i dess rotation, så att ur hans perspektiv verkar bollens bana att böja av. Samma sak gäller en luftpartikel som rör sig i förhållande till jordytan. Desto fortare luften rör sig, ju mer böjs riktningen av. Corioliskraften är störst vid polerna och minskar sen in mot ekvatorn. När luften söker utjämna tryckskillnader börjar den sin väg ut från centrum av ett högtryck, farten ökar och vägen böjs av så att den börjar snurra runt högtrycket. Corioliskraften är så stark att luften skulle fortsätta rotera om inte dess hastighet bromsades upp av friktionen mot marken. Den lämnar då högtrycket och rör sig mot det lägre trycket, luften kommer därvid att börja rotera i motsatt riktning in mot lågtryckscentrum.
På norra halvklotet rör sig luften i högervarv runt ett högtryck och i vänstervarv runt ett lågtryck. Motsatta förhållandet råder på södra halvklotet. Vindhastigheterna beror på skillnad i tryck mellan områdena, även avståndet mellan spelar in så att: ligger ett högtryck nära ett lågtryck är vindhastigheten mellan dem hög.

Tryckutjämning högtryck-lågtryck

Luftens strömning, (globalt)

Vore jorden ett slätt, stillastående klot så skulle luften, eftersom de termiska strömningarna är störst vid ekvatorn, stiga där, färdas på hög höjd ut mot polerna, sjunka och rusa tillbaka på låg höjd. Detta hindras av corioliskraften och friktionen mot jordytan.
Vid ekvatorn råder relativt stabila vädersystem, eftersom corioliskraftens verkan är mindre där.
Norr och söder om 45:e breddgraden råder ett rent kaos av roterande hög och lågtryck som dock i stort sett förflyttar sig österut. Man talar om dessa områden som "västvindsbältena" ( vindriktning anges som den riktning vinden blåser från).
Polerna bildar egna vädersystem, som dock stundtals har ett utbyte av luftmassor med västvindsbältena.

Luftmassor, nederbörd

När en luftmassa vilar över ett område en tid modifieras den, så att den antar områdets egenskaper. Den kyls ner, värms upp tar upp fuktighet o.s.v. När den stöter på en luftmassa med andra egenskaper, uppstår en frontzon med nederbörd.
Luft förmår bära en viss mängd vattenånga, hur mycket beror på luften temperatur. Man talar om relativ fuktighet d.v.s. procent av hur mycket vattenånga luft av en viss temperatur förmår bära innan ångan fälls ut som vattendroppar. Sjunker temperaturen stiger den relativa fuktigheten.
När en kalluftmassa rör sig mot ett område med varmare luft talar man om den som en kallfront. Den kalla luften är tyngre och kilar in sig under den varmare luften så att denna tvingas i höjden. Varmluftens relativa fuktighet ökar då tills den når 100% och vattenångan fälls ut som små vattendroppar och bildar moln.
Vattendropparna i ett moln är mycket små och förblir svävande tills temperaturen, med stigande höjd, blir så låg att de fryser till is. Vattendroppar i fri luft fryser först vid c.a. -12Cº, och då endast om det finns fasta partiklar närvarande. När ispartiklarna börjar växa till, börjar de också falla nedåt. På sin färd neråt börjar de smälta när temperaturen ökar, och träffar marken som regn, eller om det är tillräckligt kallt i de lägre luftlagren, som snö.
Allt regn börjar således som snö.
Vid en varmfrontpassage kanar den varmare luften upp över den kallare luften i ett område. Resultatet blir även här, oftast nederbörd i någon form. Nederbördens riklighet beror på luftens fuktighet, temperaturskillnader, hur snabbt luftmassorna möts m.m.

Termik och molnbildning, luftens skiktning

Vid solinstrålning förångas en hel del markens fuktighet och följer med den stigande luften. Vid en viss höjd når luftens relativa fuktighet 100% när temperaturen sjunker, med molnbildning som följd. På vilken höjd beror på underlagets fuktighet, solljusets styrka och på luftens temperatur. Ofta ligger molnbasen här i Sverige, sommartid på 1000-1500m.
Soliga sommardagar utan ett moln på himlen? Hur går det ihop.. Jo det beror på att det finns en invertion, ett varmare luftlager en bit upp i atmosfären. Invertioner (även kallat spärrskikt) bildas bl.a. vid frontpassager.
När termiken möter luft med samma eller högre temperatur stannar konvektionen upp. Ligger spärrskiktet något ovanför molnbasen kan moln bildas under detta, men växer då inte till sig på höjden.
För segelflygarens del är det idealiska vädret; en varm sommardag med ren, klar luft som ger stark solinstrålning. Svag vind och 3/8-delar cumulus. Vad betyder då det här? Jo- Stark sol ger god termik, lite vind gör att varmluftsblåsorna förflyttas in över kallare områden och där lättare stiger till väders. Cumulusbildningen är själva beviset på att det finns termik och att inget spärrskikt finns, åtminstone inte under molnbasen.

Molnbas
Vindriktning Små termikbubblor bildas vid marken, slår sig samman till större när de stiger. Bubblorna kondenseras sen till moln. Molnets livslängd är någon eller några timmar, när det avkyls kommer det att sjunka och vattendropparna förångas igen.

Areodynamik