Небето ни става все по-неспокойно, което прави нуждата от разбиране и прогнозиране на турбулентността все по-належаща. Изследователите смятат, че птиците биха могли да дадат насоки, пише Би Би Си.

Когато погледнете нагоре, небето може да изглежда спокойно, дори неподвижно, но въздухът винаги е в движение.

Той е флуиден, тече като вода, с вихри и течения, понякога плавни и спокойни, а понякога бурни и силни. Турбулентността е едно от най-непредсказуемите метеорологични явления. Изследванията показват, че със затоплянето на планетата вероятността от силни турбуленции става все по-голяма.

Ако самолет се сблъска с нея, най-турбулентният въздух може да причини наранявания или дори смърт, както и структурни повреди на самолетите. Във вторник полет на Singapore Airlines от Лондон се сблъска със силна турбуленция: 31 души бяха ранени, а един загина.

Пътниците на борда на Boeing 777-300ER разказаха, че самолетът започнал да се накланя и тресе, след което паднал внезапно, а „хора и предмети бяха разхвърляни из кабината“.

Възможно ли е да има по-добри начини за прогнозиране и справяне с турбулентността?

 

Някои изследователи смятат, че отговорите се крият в животинския свят.

Птиците често се сблъскват с неспокойно небе. Макар че само няколко вида достигат височината на пътнически самолет, изучаването на реакциите им на по-малка височина може да помогне на метеоролозите да създадат по-добри модели за прогнозиране на турбуленцията, казва Емили Шепърд, експерт по полета на птиците и въздушните потоци в Университета Суонзи в Уелс.

И това не е всичко, което бихме могли да научим от нашите птичи приятели: някои видове са се приспособили да се справят с „екстремни турбуленции“, казва тя.

Анализът на това как те я използват в своя полза би могъл да послужи за проектиране на самолети, особено в градска среда, където могат да летят по-малки самолети и безпилотни летателни апарати.

Според проучване от 2024 г. самолетите се сблъскват с умерена до „силна или по-голяма“ турбуленция 68 000 пъти годишно. Турбулентността се определя като „неравномерно движение на въздуха“, причинено от вихри и вертикални течения, и се свързва с метеорологични явления като фронтове, срязване на вятъра и гръмотевични бури. Турбулентността може да причини няколко неприятни удара или да изкара самолета извън контрол, предизвиквайки „хаотични преобръщания, наклони и отклонения“.

Съвременните самолети са оборудвани с усъвършенствани метеорологични радарни системи, които пилотите използват, за да идентифицират и навигират около зоните на турбуленция.

Снимка: iStock

„Можем успешно да предвидим около 75% от турбуленциите до 18 часа напред“, казва Пол Уилямс, който е учен по атмосферни науки от Университета в Рединг.

 

Съществуват обаче много видове турбуленция, а някои от тях могат да бъдат по-трудни за откриване. Силната турбуленция, която засегна полета на Singapore Airlines, често се причинява от невидима „турбуленция в чист въздух“. Тя може да възникне без предупреждение и е една от най-честите причини за авиационни произшествия, свързани с метеорологичните условия.

Въздушна турбуленция в чист въздух се появява на големи височини, където самолетите се движат в привидно спокойно синьо небе. Тя не може да се види с просто око и не се открива от бордовите сензори. Дори спътниците не могат да видят този вид турбуленция, а само структурата и формата на струйното течение, което може да подскаже за наличието ѝ. Пилотите често трябва да разчитат, че някой самолет, който лети по същия път пред тях, ще съобщи, за да могат да коригират маршрута си.

Изменението на климата прави турбуленцията в чист въздух по-често срещана, казва Уилямс, който е изследвал нейното увеличаване.

„Казано по-просто, изменението на климата увеличава температурната разлика между топлите и студените въздушни маси, които се сблъскват, за да образуват струйното течение в горните слоеве на атмосферата. Този ефект прави струйното течение по-малко стабилно и позволява да се появяват повече турбуленции“, казва той.

Метеоролозите се стремят да разработят по-добри методи за прогнозиране на всички видове турбулентност с помощта на компютърно моделиране. Въпреки това един източник на данни, който доскоро оставаше неизползван, са съществата, с които споделяме небето: птиците.

Снимка: iStock

Предишни проучвания показаха, че движението на животните може да ни помогне да определим силата на термичните възходящи потоци, посоката и скоростта на вятъра.

Сега изследователи от Университета в Суонзи твърдят, че опитът на птиците с ветровете може да помогне за прогнозиране на турбулентността. Птиците често мигрират на хиляди километри, като скоростта, посоката и турбулентността на вятъра определят маршрута, по който се движат, и количеството енергия, което трябва да изразходват. А когато в края на едно епично пътуване през половината свят сте на изчерпване на запасите, улавянето на грешния поток може да означава разликата между живота и смъртта.

Снимка: Getty Images/Guliver Photos

Въпреки че повечето видове не летят покрай прелитащи търговски самолети, някои от тях се издигат изключително високо. Вземете например застрашените от изчезване фрегати. Техният полет е „влакче в увеселителен парк“, казва Шепърд. Те разчитат на термиките и вятъра, за да се задържат във въздуха месеци наред, и могат да летят на изключителна височина, достигаща 4 км над земята. За да достигнат тази голяма височина, те често улавят силни възходящи потоци в планинските купести облаци.

„Те набират височина в рамките на тези наистина, наистина турбулентни облачни системи. Получават се чудовищни възходящи и низходящи потоци. Те действат в невероятно турбулентна среда - а ние знаем толкова малко за това как успяват да поддържат контрол на полета“, обясни още Шепърд.

Изучавайки как тези птици реагират на турбулентността, учените имат за цел да „визуализират невидимото“ и да картографират какво прави въздухът.

Понякога това включва дори летене заедно с птиците. От 2018 г. до 2019 г. екипът на Шепърд летя с ултралек самолет заедно с ято гълъби. С помощта на GPS, барометрично налягане и устройства за регистриране на данни за ускорението, прикрепени към птиците - в продължение на 88 полета - те измерват нивата на турбулентност по време на пътуванията, които птиците предприемат, за да се върнат в леговищата си.

„Там горе сте доста изложени на риск. Открит си за природните стихии. Това е много опасно преживяване“, обясни експертът.

Снимка: iStock

Екипът е летял при различни условия: рано сутрин, когато е имало малко земна топлина, която да предизвика неравни конвективни течения, по-късно през деня, когато термиките са били по-силни, и по различно време на годината.

„Имаше няколко случая, когато пилотът беше принуден да кацне или реши, че няма да лети отново тази сутрин, защото турбуленцията беше много силна и влияеше на способността му да поддържа контрола на полета. Беше твърде неравна за него. Но гълъбите се върнаха без проблем. Така че гълъбите могат да се справят с високи нива на турбулентност - в по-голяма степен от ултралеките самолети. Те явно имат механизми за справяне“, поясни Шепърд.

Изследването на Университета в Суонзи показва възможността за използване на сензори, носени от птици, за да се хвърли светлина върху въздушната турбулентност, подобно на сензорите, носени от тюлени, за измерване на солеността и температурата на морето.

Снимка: Getty Images/Guliver Photos

Птиците могат да действат като метеорологични сензори в движение, като непрекъснато събират данни за турбуленцията, която изпитват по пътя на полета си. Учените смятат, че това би било по-евтино, отколкото използването на сензори, монтирани на самолети. Освен това птиците могат да летят в условия, в които самолетите не могат.

В друго проучване през 2020 г. Шепърд и колегите ѝ проследяват полета на андските кондори - най-тежките реещи се птици в света. Те документират кога и как набират височина и записват всеки удар на крилете.

Данните разкриват най-ниските нива на махане на крилата, регистрирани за която и да е свободно живееща птица, като кондорите прекарват невероятните 99% от цялото време на полета в режим на плаване - без да махат крилата. Една от птиците дори остава във въздуха повече от пет часа - изминавайки над 170 км - без нито един размах. Това изследване дава представа за начина, по който птиците използват термичните полета - знание, което потенциално може да е полезно при програмирането на автономни летателни апарати.

Изследванията на начина, по който чайките се издигат над сградите, биха могли да помогнат и при планирането на траекториите на полетите на безпилотни летателни апарати и дронове в градските пейзажи, казва Шепърд. Подобно на птиците, поривите на вятъра и турбуленцията влияят много повече на дроновете, отколкото на по-големите самолети, което прави полетите на малка височина в близост до терена и сградите трудни.

Продължи да четеш