05 Teorie vzniku stoupaku
Stoupavé proudy
Fizzy days Sticky days
Jako kapka vody stéká šikmo až do prvního zlomu, termická bublina se chová podobně - teče po povrchu směrem nahoru, dokud “neukápne”. Některé dny se označují jako “sticky”, kdy se bubliny drží povrchu velmi pevně, jiné dny se označuji jako “fizzy”, kdy sebemenší záhyb v terénu bublinu odtrhne. Proto jsou někdy bubliny především před kopcem, a jindy u kopce. Příklad fizzy day na Rané.
V nižších patrech jde pouze o Termická bublinu, protože ještě není homogenní. Odtržením první bubliny často vzniká lavinový efekt, kdy se postupně uvolní i další bubliny v okolí a mohou tvořit silný stoupavý proud už od cca 100 m nad zemí. Někdy se bubliny něchtějí spojovat (závislost na tlaku a vlhkosti) a pak jsou ve stoupáku turbulence. Intenzita turbulencí závisí na rozdílu rychlostí vzduchu, ale také na aktuálním tlaku a vlhkosti.
Termika a vítr
Vítr termiku ovlivňuje, podobně jako když foukám do tekoucí vody z PET lahve. Celý stoupavý proud bude nakloněný ve směru větru, úhel sklonu závisí na síle stoupavého proudu (silnější=víc nahoru) vs. síle orografického větru (silnější = víc dolů). U země se často slabé bubliny nedokážou pohybovat směrem nahoru, a jsou větrem kutáleny po povrchu (např. Pole), dokud nenarazí na překážku, kde se hromadí, dokud nejsou dost silné na prostoupání. Takové místo se označuje odtrhová hrana. Typicky je to řada stromů, keřů, nebo vrchol kopce.
Při určité síle větru se bubliny už nedokážou spojit. Mezi bublinami také vznikají turbulence, v hantýrce se označuje jako rozbitý stoupák.
Teorie stoupavého vzduchu - další pohled
- adiabatický děj - vše se děje bez výměny s okolím - i když jde o stejnou tekutinu (vzduch) - nic se nepromíchává jsou to uzavřené kapsy
- na počátku, když se homogenní vzduch nahřívá - proces není adiabatický. Nahřívání začne a pomalu se šíří po nahřívané ploše. Proto je poté potřeba trigger, aby se nahřátý vzduch utrhl ze svého homogenního celku a další děj pak mohl pokračovat adiabaticky
- při stoupání také nejde primárně o teplotu, ale o hustotu - teplota mi “jen” určuje hustotu. A to jestli bublina stoupá nebo ne způsobuje až změna hustoty!
- tzn. stoupající bublina se dá představit jako uzavřená kapsa, kdy zvýšení teploty sníží hustotu a tím při zachování hmotnosti (adiabatický děj) zvětší objem té kapsy. Až toto zvětšení objemu facilituje sílu, kterou je kapsa nadlehčována (aerostatickou vztlakovou sílu) - tato síla je určena rozdílem atmosférického tlaku působícím na bublinu na její horní a spodní části.
- Podle Archimédova zákona tedy bublina primárně nestoupá protože je teplejší, ale protože je vytlačována (nadlehčována) tlakem okolního vzduchu (aneb tíhou tekutiny tělesem vytlačené).
- hlavní myšlenkou tohoto pohledu je, že bublina je vlastně nadlehčována zespoda (rozdíly tlaku) vzduchem, který se snaží dostat “pod ní” - tzn. vzduch získává i vertikální klesavou složku. S trochou nadsázky ji vlastně “pohání” klesák. Tenhle trochu upravený přístup může být výhodný pro lepší vizualizaci dění v aktivní oblasti, získání celého obrazu a tak pro následnou lepší lokalizaci stoupáků.
- Jak bublina následně stoupá, s výškou se snižuje tlak okolí (hustota), bublina se proto zvětšuje (tím druhotně snižuje svou teplotu, což není až tak důležité), ale hlavně zvyšuje svůj objem! Tzn. sice je snížený tlak okolí (aerostatická síla je menší), ale zase nyní působí na větší plochu. Až když se hustota bubliny vyrovná hustotě okolního vzduchu bublina se zastaví - z pohledu Archimédova zákona se těleso jen “vznáší”. Nebo např. při zádržné vrstvě (zvýšené teplotě = snížené hustotě) bublina narazí na prostředí s nižší hustotou o kterou se zastaví. Tzn. nejde o to až se teploty uvnitř a vně vyrovnají, ale o to, až se hustota uvnitř bubliny a hustota (tlak) okolí vyrovnají. Dá se to představit jako nadnášení objektu v tekutině.
Odkazy
Pěkné vysvětlení zde http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/fall12/atmo170a1s1/coming_up/week_2/lect6_ideal_gas_law.html
Vizualizace pohybu částic v okolí stoupajícího objektu https://youtu.be/XQ0lhHzgSvo?t=143 (vizualizace klesáků a turbulencí)
Praktické tipy Stoupáky a odtrhovky Stoupáky a odtrhovky