空中的风景与观景的道路
古老的谚语说得好:“见海方知惧。”可既然如此,我们又该怎么形容空气的“海洋”呢?那儿最可怕的不仅有带着“陷坑”和“旋涡”袭来的强大气浪,还有那在不同高度上遮蔽着广阔的空间、往往能令近在咫尺的飞行器与航空港断绝联系的云朵呢。
尽管大海看上去总是一个样儿,但在不同的天气下和不同的景致下又能呈现出无穷无尽的美……然而空气的“海洋”还要比它壮美得多哩,那儿有许多奇妙的云朵,它们不断改变着自己的位置和形状,时而在耀眼的阳光下闪闪发亮,时而在阴暗的天空中群聚翻涌,创造出了多么丰富多样、变幻多端的色彩呀!
而飞行员呢,尽管能在高空中尽情欣赏大气的美景,但同时也得与大气的各种凶险状况搏斗,还要充分了解云中的“风景”,才能减少途中的艰难险阻,最后顺利抵达终点。大气的“底部”是最不风平浪静的地方,显然不是适合空中交通的区域,但碰到云层时问题就没那么简单了。在中纬度地区,多数云朵聚集的高度可达5~6千米,而这恰好就是飞行器活动的地区。由此看来,这些“空中风景”的实际价值就更加突出了。
站在地上看,云朵就像是一片片粘在不同高度的棉花。但高空中究竟有多少片这样的“棉花”,这不仅看不出来,实际上也很难确定。可在飞行员看来,这种情况恰恰是最为重要的,他们必须从正面时刻关注云朵的状况。一般来说,地表附近的云朵聚成的团块更浓稠、更高大,而离“底部”越远,云朵就变得越稀薄。原因在于,温度随着高度的增加而下降,而空气中悬浮或飘动的水汽正好是由上升流的温度和强度决定的。因此,对流层上部的云朵(根据不同的形状而分别被称作卷层云、卷积云或卷云)在飞行员眼中是根本注意不到的:它们就像一张张轻薄疏松的帐子,只有从远处才能看见。这些云朵中最有意思的是飘浮在8~12千米的高空中的卷云;在低温条件下,其中的水蒸气颗粒会转变成坚硬的冰晶,形如一根根细小的冰针。
在离地1~2千米的高度,飞行员最常碰见的云朵要么是白色的积云(Cumulus),这种云的顶部向上拱起,形如教堂的圆顶;要么就是黑色的雨云(Nimbus),这种云的形状极不规则,边缘模糊残缺,附近还往往有小块的云团。
积云和雨云的下方往往飘浮着由霾组成的灰色的层云(Stratus)。层云受到上方的逆温层的压迫,便只能在水平方向上延伸开来,通常是在低空覆盖一片很大的范围,但有时也会上升到3~4千米的高度(高层云),看上去就像一张张略带灰色的透明帐子。
与上述云朵不同,阴暗的积雨云(Cumulus-Nimbus,又称雷雨云)就像一座座尖顶的高塔或山峰,其高度可达6~8千米乃至10~11千米,顶端像积雪一样堆积着卷层云。暴雨、霰和冰雹也正是在这儿产生的。
对飞行员来说,穿过积云的过程往往伴随着上升流引发的“摇晃”和颠簸,在云层中部尤其强烈;要是飞行途中碰到了空隙,也就是常有下降流的地方,那么颠簸还会变得更强。良好的飞行路径可以在积云的下面找到。层云能在其顶部附近的暖层创造出平稳的飞行通道,但在那里飞行时还必须注意地面附近的种种凶险,特别是在崎岖不平的地方,那儿的谷底、水体和湿地上空总是会形成“陷坑”(参见图1-11、图1-12)。层云和干燥的升腾雾(霾)尽管本身人畜无害,却会对航向的确定造成严重干扰;它们遮住了整个“底部”,不仅妨碍飞行员辨识飞机的所在地,还常常害得他没法顺利着陆,哪怕是在十分熟悉的机场也不行。
然而,最危险的自然是那强大无比的雷雨云。这种云带着雷暴、狂风和飓风呼啸而来,在水平方向上以极快的速度移动,还蕴含着其他毁灭性的力量,它们对飞行器来说无疑是真真切切的威胁,要躲开它们只有一条出路——那就是寻找安全可靠的避风港。
【注释】
[1]德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫(1834~1907),俄罗斯著名化学家,元素周期表的发现者。
[2]俄语俗语:“像空气一样不可或缺。”
[3]阿那克西美尼(约前6世纪下半叶),古希腊哲学家,早期唯物主义者。
[4]阿那克西曼德(约前610~前546),古希腊哲学家,早期唯物主义者。
[5]阿那克萨戈拉(前6世纪),古希腊哲学家,早期唯物主义者。
[6]恩培多克勒(约前490~约前430),古希腊哲学家、医学家,早期唯物主义者。
[7]意大利中部城市。
[8]德国北部城市。
[9]“气体”这个术语是由托里拆利和格里克的同时代人、荷兰哲学家兼炼金术士范·海尔蒙特发明的(源自“混沌”一词)。——原注
[10]约瑟夫·米歇尔·孟格菲(1740~1810)和雅克·埃蒂安·孟格菲(1745~1799),法国发明家,较早的热气球研究者之一。
[11]指夏尔·奥古斯滕·德·库龙(1736~1806),法国工程师、物理学家。
[12]严格来说,此处指的是“密度”。下文也有类似的地方。
[13]俄罗斯南部草原地区。
[14]水蒸气比空气轻,所以潮湿的空气比干燥的轻。——原注
[15]《人工飞行与自然飞行》,1909年。——原注
[16]德国的“大贝莎”火炮曾将炮弹发射到离地40~50千米的高空,创下了当时距离地表的高度纪录。——原注
[17]在俄语中,“弹丸”与“核”是同一个词。
[18]空气的相对湿度以百分比表示,也就是相对于饱和状态(100%)的比例。室内空气的平均湿度为60%~70%。——原注
[19]通常限制在所谓逆温层的高度;逆温层是处于上方的空气层,但与一般的物理规律(温度随高度的增加而降低)相反的是,它比下方的空气层更加温暖。——原注