Vznik větru
V atmosféře existují tlakové útvary – tedy tlakové výše a níže. Tlakové rozdíly mají tendenci se vyrovnávat a vzduch tudíž chce přebíhat z výše do níže, ale v atmosféře není nikdy nic tak jednoduché, jak to z počátku vypadá, tak si na počátku musíme vysvětlit jeden zajímavý jev, a totiž Coriolisovu sílu.
Coriolisova síla
Všechny pohybující se předměty jsou na severní polokouli odkláněny směrem vpravo, a protože příčinou je rotace Země, na jižní polokouli pak vlevo. Druhou příčinou vzniku Coriolisovy síly je pak docela obyčejná setrvačnost.
Země je totiž, jak zpívá Pepa Nos, kulatá a jak pravil Galileo Galilei, točí se. Země prostě rotuje kolem své osy, přičemž úhlová rychlost je jasná: je to 360 stupňů za 24 hodin. Obvodová rychlost se pak mění v závislosti na zeměpisné šířce. Na pólu je nulová, čím více se vzdalujeme od pólu a blížíme se k rovníku roste a největší je pak právě na rovníku. Jen pro zajímavost, je to nějakých 1670 km/h.
A teď si představte, že vezmeme něco pořádně těžkého, masivní ocelovou kouli, třeba, postavíme ji na rovník a začneme ji valit směrem na sever. Vydá se nám sice na sever, ale protože má setrvačnost, bude si stále udržovat svou původní obvodovou rychlost, oněch zmíněných 1670 km/h. A záhy se dostane do míst, které je blíže k zemské ose a tedy má obvodovou rychlost menší. Ona ocelová koule začne před zemským povrchem předbíhat a vůči zemskému povrchu se tak začne odklánět směrem vpravo. Zrovna tak, pokud ji postavíme někam k pólu a šoupneme ji na jih, zemský povrch začne předbíhat před ní a koule nám začne cestovat opět doprava. Postavíme li onu ocelovou kouli kdekoli na severní polokouli a uvedeme ji do pohybu směrem na východ, vlastně tak zvětšíme její obvodovou rychlost a ta pak bude mít tendenci dostat se do míst se stejnou obvodovou rychlostí země a začne utíkat rovněž vpravo, a právě tak když ji posuneme na západ, vlastně ji tím přibrzdíme.. Atakdále. Na jižní polokouli samozřejmě Coriolisova síla působí taky, pouze smysl je opačný – působí vlevo. Proto např. tlakové útvary rotují na jižní polokouli opačně, než na severní. Coriolisova síla působí samozřejmě na všechno co se pohybuje, ale výraznější účinky můžeme pozorovat pouze u předmětů, které jsou hodně těžké (např. na severní polokouli jsou více vymleté pravé břehy řek a pravé kolejnice na jednosměrných tratích se více opotřebovávají) nebo se pohybují hodně rychle (tak mají dělostřelci opravné tabulky, které berou do úvahy právě Coriolisovu sílu). V meteorologii se jedná o onen první případ, kilometr krychlový vzduchu totiž váží 1,2 miliónu tun.
Vznik větru
Na počátek si uvědomíme, že existují tlakové útvary. Nebudeme bádat po mechanismu jejich vzniku, vezmeme je prostě jako fakt. Základními tlakovými útvary jsou tlaková výše a tlaková níže. Tlakovou výši si můžeme představit jako větší kopec vzduchu, tlakovou níži pak jako jakési údolí (a není to špatné přirovnání, ono to tak opravdu vypadá). Představme si, že tyto terénní útvary budeme chtít zanést do mapy.. Něco budeme asi potřebovat, ne? Ano, správně bez vrstevnic se neobejdeme. A vlastně takovéto vrstevnice k dispozici máme: nazývají se izobary.
Izobary jsou čáry, které spojují body na zemském povrchu, která mají stejný atmosférický tlak (přepočtený na hladinu moře). A protože to jsou opravdu svým způsobem vrstevnice, meteorologové převzali některé topografické výrazy. Tak se v popisu synoptických map můžeme setkat s výrazy jako „hřeben vysokého tlaku“, „brázda nízkého tlaku“, „barické sedlo“ atd.
V přírodě je to zařízeno tak, že jakékoli rozdíly mají tendenci se vyrovnávat, jenže.. Jenže je tady jedno jenže. Na vzduch, který má tendenci vyběhnout z tlakové výše do níže a tím vyrovnat rozdíl, začne okamžitě působit coriolisova síla. Ta začne odklánět vzduch vybíhající z tlakové výše směrem doprava (na severní polokouli) a to tak dlouho, dokud se síla horizontálního barického gradientu nevyrovná s coriolisovou silou. Následkem toho vzduch z tlakové výše nevybíhá ven, ale rotuje kolem středu tlakové výše směrem doprava, tedy při satelitním pohledu ve směru hodinových ručiček. Teprve později se začne jakoby „namotávat“ na tlakovou níži, a proto tlaková níže rotuje proti směru hodinových ručiček (mnemotechnická pomůcka: tlaková níže, anglicky low, L, tedy do leva 🙂 )
Takto to vypadá ve výšce. Při zemi, v mezní vrstvě atmosféry (mezní vrstva je vrstva, ve které je proudění vzduchu ovlivňováno třením o povrch, může být laminární nebo turbulentní, v atmosféře to můžou být řádově desítky metrů nad oceány až kilometry nad horami) je vliv coriolisovy síly částečně omezen třením o zemský povrch a směr větru se tedy od směru izobar mírně odklání: kolem tlakové výše je to o 10 až 20° směrem z výše ven, u tlakové níže je rozdíl poněkud výraznější, většinou mezi 20 a 30° směrem do středu tlakové níže.
Tento vítr, který vzniká tlakovými rozdíly a který se občas nazývá barický vítr je vlastně jakýmsi řídícím prouděním, které ovšem může být různě místně ovlivněno např. tvarem terénu čí termikou (o tom více v kapitolách „termika“ a „horské a údolní prodění“).
Směr a síla větru
Na úplný počátek připomenutí jedné triviální informace, ve které však laikové nemusí mít zcela jasno: údaj o směru větru nám říká, odkud vítr fouká – tedy severovýchodní vítr fouká od severovýchodu. Z praktických důvodů se v meteorologii směr větru neudává slovně, nýbrž v úhlových stupních podle tzv. větrné růžice. Tato vychází z označení na běžném kompasu. Kruh je tvořen 360º a jeho počátek je orientován na sever, tedy hodnota 0º (častěji se ovšem užívá údaj 360º) znamená severní vítr. Otočíme-li se od severu o 90º vpravo, budeme stát čelem k východu, takže údaj 90º označuje východ, 180º pak jih a 270º západ. Z toho si můžeme logicky odvodit, že např. 240º znamená jihozápadní vítr.
Síla větru se dá měřit v několika druzích jednotek. Jakožto suchozemci můžeme Beaufortovu stupnici ponechat stranou a zaměříme se na jednotky, které se v praxi v meteorologii používají. Nejčastěji se setkáme s metry za sekundu (dále jen m/s). Populárněji zaměřená média občas udávají rychlost větru v kilometrech za hodinu (km/h), kdežto ve všeobecném letectví a tedy i v letecké meteorologii se používají uzly (kt).
A nyní se dostáváme k přepočtu, který potřebujeme, pokud rychlost větru je udána v jednotkách, které nám nevyhovují. Začneme složitějším případem, totiž z km/h na m/s a opačně.
Půjdeme-li rychlostí 1 m/s (což odpovídá pomalejší chůzi), pak za hodinu urazíme vzdálenost 3,6 km. 1 m/s tedy odpovídá rychlosti 3,6 km/h. Prakticky proto rychlost z m/s na km/h přepočítáváme tak, že hodnotu v m/s vynásobíme čtyřmi a poté z výsledku 10% odečteme. Příklad: 10 x 4 = 40 – 4 = 36. 10 m/s je tedy 36 km/h. Při opačném přepočtu postupujeme opačně, hodnotu vydělíme čtyřmi a 10% přičteme. Příklad: 20 : 4 = 5 + 0,5 = 5,5. Rychlost 20 km/h je tedy 5,5 m/s.
A nyní jednodušší případ, totiž m/s a uzly. Jeden uzel (kt) totiž vyjadřuje rychlost jedné námořní míle (nm) za hodinu (pozor – uzel sám je jednotkou rychlosti, proto se neříká „uzel za hodinu“). Námořní míle je dlouhá přibližně 1800m (pro naše potřeby toto zaokrouhlení stačí) a protože 1 m/s odpovídá rychlosti 3,6 km/h, pak 1 kt je 0,5 m/s.
A ještě jeden přepočet, který sice zdánlivě nesouvisí, ale pilotovi snažícímu se porozumět letecké předpovědi se může hodit, totiž přepočet stop (ft) na metry. V letectví jsou totiž závazné uzly pro udávání rychlosti a stopy (či spíš jejich stovky) pro udávání výšky. Jedna ft sestává z 12 palců (inch) které měří 25,4 mm, 1 ft je tedy 30,5 cm. Rovněž druhů výšek je několik: AGL (above ground level) je výška nad terénem (v meteorologii se nepoužívá) AMSL (above mean sea level) je výška nadmořská, kdežto FL (flight level – česky letová hladina) je nadmořská výška ve stovkách ft a při standardním tlaku (1013,25 hPa). A právě FL je pro nás důležitý, výškový vítr (ať už stav či předpověď) se udává vždy pro patřičnou výšku vyjádřenou ve FL. FL 100 je tedy 100 x 100 = 10 000 ft, tedy 3050 m nad mořem, FL 50 pak polovina.
Druhy oblačnosti
Naučit se orientovat v oblačnosti je v podstatě jednoduché, pokud jde o rozlišování základních druhů oblaků. (Podobně jako technická čeština má svá specifika, např. hřídel je pro technika na rozdíl od jazykovědce vždy „ten“, tak v meteorologii je to vždy „ten oblak“, v mn. č. pak „ty oblaky“. Různé další termíny, jako třeba mraky, pak meteorologie oficiálně nezná. ) Pochopit jemnější finesy „mrakologie“ je pak záležitostí na celý život, ostatně podobně jako létání. Jeden oblak může mít označení, skládající se ze čtyřech či pěti latinských slov, do takovýchto detailů však zde zacházet nebudeme (doporučit však můžeme Atlas oblaků Petra Dvořáka, nakladatelství Svět křídel 2007, v nabídce Elova obchodu). Mezi námi – padáčkáři zhusta oblačnost stejně rozdělují pouze do dvou kategorií, totiž na kumuly a sr.č.y.
Tři patra oblačnosti
Dvě základní skupiny, do kterých můžeme oblačnost zařadit, je oblačnost vertikálního vývoje a dále oblačnost tří různých pater – podle výšky, ve které se nalézá. Někde mezi nimi se pak nalézá NIMBOSTRATUS, což je těžký dešťový mrak, který má základnu nízko nad povrchem země (nezřídka i na něm) a vrchol pak až patru vysokém.
V NÍZKÉM PATRU (do výšky oklo 2 km) se nalézají dva základní druhy oblačnosti: STRATUS (St) a STRATOCUMULUS (Sc). Straty jsou ležící ve vrstvě bez žádných příznaků vertikálního vývoje. Jejich základna může být v různé výšce, většinou bývá dost nízko nad zemí. Mlha je v podstatě též stratem, ovšem se základnou, ležící přímo na povrchu země. Stratocumuly jsou mraky, na kterých je vidět původ vertikálního vývoje, z důvodu vysoké vlhkosti vzduchu se však (na rozdíl od cumulů) nerozpadají a tvoří jednolitou vrstvu, ze které můžou vypadávat i srážky, nejčastěji ve formě přeháněk různé intenzity.
STŘEDNÍ PATRO oblačnosti se nalézá ve výškách mezi dvěmi až šesti kilometry a názvy oblaků začínají předponou alto-. ALTOSTRATY (As)tvoří jednolitou vrstvu, která však může mít určitou strukturu, mohou se vyskytovat například v pásech či ve tvaru šachovnice. Jestli jsou bílé a někde nad nimi cítíme slunce, nazývají se TRANSLUCIDUS, jestli šedé a pozici slunce nejsme schopni odhadnout ani přibližně, nazývají se OPACUS. Jestli se v jejich vrstvě nalézají díry, kterými je vidět modré nebe (nebo cirrovitá oblačnost nad nimi) používáme termín PERLUCIDUS. Jeden oblak tak může mít název např. Altostratus translucidus perlucidus radiatus, kde termín perlucidus radiatus znamená, že oblak je tvořen rovnoběžně ležícími pásy, mezi kterými je vidět modrá obloha. Právě ze tvaru a množství altostratů a z jejich přibývání nebo ubývání můžeme velmi dobře odhadnout vývoj počasí na několik nejbližších hodin. ALTOCUMULY (Ac) se nalézají též ve středním patru, na rozdíl od altostratů však netvoří jednolitou vrstvu a jedná se o jednotlivé izolované mraky. Nejčastěji vznikají vlivem turbulencí v určité hladině, např. Altocumulus lenticularis (známé „létající talíře“) patří určitě mezi nejhezčí mraky na obloze, znamená však, že je zle a vrchem silně fouká.
VYSOKÉ PATRO oblačnosti se nalézá ve výškách větších, než 6 km, oblaky mají názvy tvořené předponou cirro- a samy oblaky již nejsou tvořeny kapičkami vody, nýbrž krystalky ledu. Tato oblačnost má málokdy velkou vertikální mohutnost, většinou jsou silné jen několik desítek, výjimečně stovek metrů, avšak je-li jich více a začnou vytvářet jednolitější vrstvu, fungují jako zrcadlo, odrážejí část sluneční energie zpět do vesmíru a ačkoli pocitově to tak nevypadá, povrch země se neprohřívá dostatečně a termika přestává fungovat. Občas takovou vrtvu CIRROSTRATU (Cs) dokážou vytvořit i časté průlety dopravních letadel (a pak odkud pochází averze části bezmotorových pilotů vůči dopravním letadlům). Přes vrstu cirrostratu je sluneční kotouč jasně patrný a často je v kolem něj vidět tzv. halo, tedy jasnější kruh v úhlové vzdálenosti 23º (malé halo) nebo 46º (velké halo). V noci se pak halové jevy tvoří kolem měsíce. Tento úkaz, lidově zvaný „měsíc má studánku“ nás může upozornit na blížící se teplou nebo okluzní frontu a s tím související zhoršení počasí. CIRROCUMULY ( Cc) jsou drobné, bílé obláčky velikosti hrášků a vznikají za podmínek dynamických turbulencí na velkých výškách. Oblačnost typu CIRRUS (Ci)je pak tvořena jednotlivými pásky, háčky, či pouze téměř beztvarými „fleky“. Háčkovité cirry (cirrus uncinus) a „rybí kostry“ (cirrus vertebratus) jsou typicky „zimní“ tvary a pokud se objevují na obloze již v září, může to věštit dlouhou a tvrdou zimu. Cirry samy o sobě nemusí znamenat vůbec nic – může to být třeba pozůstatek bouřky, která už se dávno rozpadla, pokud jich však na obloze přibývá, znamená to, že se „něco“ žene (tím „něčím“ je nejčastěji teplá fronta či okluze).
Oblačnost vertikálního vývoje
Ty jsou pro naše létání asi nejdůležitější, protože vznikají vlivem konvekce (tedy vertikálních pohybů) v dolní části troposféry, tedy termiky. Každý kumul tak je vlastně jakýmsi zviditelněným vrcholem stoupavého proudu. Tak je oblačnost typu CUMULUS (Cu) tou nejoblíbenější mezi plachtaři, rogalisty i padáčkáři. Není však kumul jako kumul, jsou druhy vyloženě milé, ale i ty, které už vážně varují před nebezpečím. Cumulus humilis (Cu hum)je plochý oblak, jehož výška je výrazně nižší než šířka jeho základny. Tento „kumul pěkného počasí“ většinou nemívá dlouhý život a rozpadá se během desítek minut a jeho výskyt signalizuje ideální termické podmínky i pro začátečníky. Cumulus mediocris (Cu med) je oblak tvaru kvadratického, jeho výška tedy přibližně odpovídá šířce základny. I pod těmito oblaky se dá bezpečně létat. U oblačnosti Cumulus congestus (Cu con) výška výrazně dominuje nad šířkou a už nás varuje, že termika je silná a hlavně s vysokým dostupem, kdy v nejhorším případě může přerůstat do bouřek. Za těchto podmínek mohou létat pouze zkušení piloti, kteří dokonale ovládají sestupové manévry (samotné uši opravdu nestačí!) a kteří ví, kdy je potřeba je použít. Dalším nebezpečným jevem je pak vysoká, úzká věž, která se jmenuje castellatus a která dovede poměrně rychle vyrůst z oblačnosti typu Cumulus mediocris. Castellatus signalizuje, že termika je schopná prorazit výškovou teplotní inverzi, která tvoří zadržovací vrstvu a že tedy bouřka je takříkajíc na spadnutí. V tomto případě je lepší se důkladně zamyslet nad provedením letu a jsme-li už ve vzduchu, tak raději přistát.
Horské a údolní proudění
Představme si horské údolí, jejímž středem teče potok či říčka a po obou stranách se zvedají hřebeny. Údolí může být tu užší, tu širší, s vesnicí či poli a pastvinami, které pak pokračují vzhůru po svazích až po hranici lesa. Pod hřebeny hor pak lesy přecházejí přes kosodřevinu do skal. Takovéto údolí dokáže v termických dnech vytvořit své vlastní mikroklima, pro létání velmi příznivé, avšak i s několika jevy, které pro nás můžou představovat nebezpečí.
Představte si časné ráno v takovém údolí. Je ticho, bezvětří. V orosené trávě jsou patrné stopy zvěře, která s nastávajícím dnem opět hledá útočiště v lesích na úbočích hor. Slunce, stoupající na oblohu, začíná svými paprsky ohřívat svahy,nejdříve východní a jihovýchodní, posléze, jakmile vystoupá výše, již všechny. Vzduch, ohřívaný od nasluněných svahů, po nich začíná vyklouzávat nahoru, cestou se dále prohřívá a tento stoupající větřík začíná šumět v korunách stromů, rostoucích na svazích.
Slunce stoupá výše, svahy se prohřívají ještě lépe a pod hřebeny hor začíná vanout vítr směrem nahoru. Pokud tento přehřátý vzduch cestou podél svahu narazí na odtrhovou hranu (výrazný terénní zlom, hrana lesa) odtrhne se a začne stoupat přímo vzhůru, pokud ne, plazí se podél svahu až na hřeben a odtrhne se teprve tam. Nad svahy a hřebeny tak vznikají oblasti stoupavých proudů a za vhodných podmínek i oblačnost typu Cumulus. Tento jev, kdy prohřátý vzduch stoupá podél svahů, se nazývá anabatický děj.
Vzduch uprostřed údolí se ovšem musí odněkud doplňovat. Dopoledne, dokud anabatické proudění není ještě příliš silné, děje se tak klesavými proudy nad středem údolí (proto v horách létáme podle zásady „nad hřebeny to nosí, nad dolinami klesá“). Později odpoledne pak již tyto klesavé proudy nad údolím nestačí doplňovat všechen vzduch, který z něj stoupe podél svahů a údolí zi začne „nacucávat“ další potřebný vzduch z rovin před horami. Vzniká tak vítr, vanoucí v ose údolí směrem nahoru (mnemotechnická pomůcka: proti toku potoku) a citelný i předhůří, do vzdálenosti řádově až desítek (!) km od hor. Tento údolní vítr (slangově „údolka“) vane od země do výšky několika málo set metrů a jeho síla závisí na tvaru údolí a termické aktivitě dne. Například zatímco v Beskydech může výjimečně dosahovat síly až okolo 10 m/s, v Alpách pak běžně i mnohem více. Tomu bychom měli přizpůsobit i naše chování při létání v horách. Létat nad hřebeny, kde to nosí, údolí přelétávat nad nejužšími místy (abychom se dlouho nezdržovali v klesání nad nimi) a naopak přistávat v místech, kde jsou nejširší a údolní vítr se tak může rozlít do širšího koryta a tím poněkud zeslábnout.
S pokračujícím dnem slunce pomalu klesá a s tím klesá i intenzita prohřívání zemského povrchu. Svahy jsou suché, voda z nich stéká do údolí a mají tedy nízkou tepelnou kapacitu (proto se dopoledne mohou poměrně rychle prohřívat). Později odpoledne však právě proto začínají vychládat a když slunce stojí nízko nad obzorem (typicky asi dvě hodiny před západem slunce) proudění nad nimi se otočí. Vzduch začne podél nyní již chladnějších svahů klouzat dolů do údolí. Tento jev nazýváme dějem katabatickým. Je velmi nepříjemný pro piloty, kteří přes den pracují a pozdě odpoledne vyrazí na „podvečerního sletíka“. Pokud se totiž opozdí, se dvěmi metry do zad se jim bude startovat velice špatně. Údolní vítr však setrvačností vane i nadále (Jsou to statisíce, možná miliony tun vzduchu, které se daly do pohybu. Ještě nějakou dobu se hýbat budou, než jim energie dojde.) a ve středu údolí se setkává se vzduchem, který již podél svahů stéká dolů. V uzavřených údolích podkovitového tvaru pak nemá jinou možnost, než nad středem údolí stoupat vzhůru. Tak vzniká klidná večerní termika nad středy údolí, do které se však dostat je pouze záležitosti štěstí – stoupání nezačíná od země, nad střed údolí je to poměrně daleko a vzduch, sklouzávající po svazích, pokud start vysloveně neznemožní, pak alespoň dost dlouho „splachuje“.
Za nějakou dobu však dojde i tato poslední zásoba energie. Nad horami se během dne vytvořila vlivem termiky jakási „větší kupa vzduchu“ a nad tou teď převládne vliv gravitace. Vzduch stékající po svazích a klesající též nad údolími obrátí směr větru v údolí směrem dolů a tento „noční skluz“, začínající asi dvě hodiny po západu slunce, pak trvá až do ranního rozbřesku, kdy se postupně vyčerpá. Za východu slunce je již ve středu údolí většinou klid a celý děj tak může začít nanovo.
S popsaným jevem, který se nazývá „horské a údolní proudění“ se můžeme za termických podmínek setkat ve všech horách, intenzita se odvíjí od převýšení a tvaru terénu a od stupně termické aktivity. Anabatický denní výkluz a katabatický večerní skluz pak vznikají i na izolovaných terénních hranách, vzhledem k absenci údolí pak samozřejmě i bez údolního větru. Typickým příkladem může být například Dunajovický kopec nedaleko Mikulova, kde si často můžeme myslet, že pouze svahujeme, ale přitom létáme v termickém proudění, které vyklouzává po mírně skloněném předpolí od obce Dobré Pole.
