Niż Sabine: Rekordowe prędkości samolotów!

Niż Sabine: Rekordowe prędkości samolotów!

Obecnie media z całej Europy straszą mieszkańców Orkanem Ciara. Tak naprawdę nie jest to orkan, a system niżów znad Morza Norweskiego. Jeden z nich o nazwie Sabine przyniósł minionej nocy i dzisiaj silny wiatr w Polsce. Jak wiemy, wichury mogą wyrządzić wiele krzywd, ale zdarza się, że ich efekty mogą być również pomocne.

Głęboki niż Sabine, który właśnie przechodzi nad naszym kontynentem już spowodował wiele opóźnień, lub odwołanych lotów. Nic w tym nadzwyczajnego, bo w końcu samoloty nie mogą lądować startować, gdy wiatr jest szczególnie wzmożony. Jednak czasami zdarza się, że efekty wichur mogą być pomocne i o tym doskonale wiedzą piloci.

Przekonali się o tym także pasażerowie linii lotniczej British Airways lecący lotem BA112 z lotniska JFK pod Nowym Jorkiem do londyńskiego Heathrow. Normalny planowy lot z na tej trasie powinien trwać ok. 6 godzin i 13 minut, w tym czasie samolot pokonuje dystans około 5541 km. Samolot wykonujący rejs BA112 Boeing 747-400, zwany przez lotników Królową Przestworzy, wyleciał z Nowego Jorku w sobotę rano. Na lotnisku London Heathrow zameldował się w niedzielę nad ranem o godzinie 4:43, czyli ponad półtorej godziny przed czasem, ustanawiając tym samym nowy rekord. Ale jak to się stało?

Dwie prędkości lotu

Boeing 747-400, który obsługiwał rejs BA112 podczas lotu osiągnął względem ziemi prędkość 1327 km/h. Mimo tego, że jest to samolot poddźwiękowy (lecący maksymalnie z prędkością poniżej jednego Macha, czyli poniżej prędkości dźwięku), przez sporą część swojego lotu przemieszczał się względem ziemi niemal 100 km/h powyżej prędkości dźwięku. Sam samolot jednak nie przekroczył bariery dźwięku, choć poruszał się nad ziemią z prędkością naddźwiękową. Aby to zrozumieć, należy najpierw zadać sobie pytanie, dlaczego samoloty w ogóle latają.

Samolot pomimo iż leciał z prędkością 1 327 km/h, czyli z prędkością teoretycznie ponadźwiękową (prędkość dźwięku wynosi 1 225 km/h), nie możemy w tym przypadku mówić o locie ponaddźwiękowym. Wiem, brzmi to skomplikowane. Samolot, aby poruszać się z prędkością szybszą niż dźwięk musi lecieć z prędkością 1 225 km/h lub większą w stosunku do otaczającego go powietrza. Rekordowa prędkość, która w przypadku brytyjskiego Jumbo Jeta została zarejestrowana, to prędkość względem ziemi wspomagana przez szybko poruszające się masy powietrza, opływające samolot.

Aby utrzymać się w powietrzu, statek powietrzny musi poruszać się względem niego z odpowiednią prędkością. Nie może być za niska, dojdzie wówczas do przeciągnięcia, ani zbyt wysoką, przez co skrzydła mogłyby zostać uszkodzone, bądź wyrwane. Ciągły balans między prędkością przeciągnięcia, a maksymalną to w dużym uproszczeniu lot. Powietrze opływające skrzydła tworzy siłę nośną, tym większą, im szybszy strumień powietrza je opływa. Dlatego też podczas odpowiednio mocnego wiatru, droga startu się skraca, a przy wietrze wiejącym ponad 90 km/h lekkie statki powietrzne mogą startować praktycznie w miejscu, lub lecieć tyłem względem ziemi.

Jet stream głównym winowajcą

Rekordowo szybkie loty nad północnym Atlantykiem były możliwe dzięki zjawisku znacznie silniejszemu niż przyziemny wiatr. Oczywiście też związanemu z ruchem powietrza przez rozległe układy baryczne. Jest ono jednak niezależne od większości formacji terenowych, wód, kontynentów, czy płytkich układów pogodowych, takich jak burze. Jest to prąd strumieniowy, czyli tzw. Jet Stream, który dosłownie pcha samolot.

Ekstremalnie silny prąd strumieniowy, wiejący z prędkością ponad 150 węzłów (280 km/h) wieczorem, 9.02.2020. Model GFS. Źródło: Wetterzentrale

Ponieważ wektor prędkości samolotu jest dodatkowo przedłużany przez działający od ogona wektor prędkości prądu strumieniowego, wypadkowa prędkość względem ziemi jest większa o prędkość jet streamu. Innymi słowy, pędzące kilkaset kilometrów na godzinę powietrze, otulające samolot pozwala mu rozpędzić się do ponad 1300 km/h, choć sam w owej masie powietrza leci poniżej 900 km/h. Statek powietrzny względem ziemi porusza się szybciej spalając przy tym znacznie mniej paliwa, pokonując pewien dystans szybciej, niż tradycyjnie. Jeśli nadarzy się okazja i są ku temu warunki, to piloci chętnie korzystają z jet streamów, czyli wąskich, niemalże poziomych strumieni powietrznych, biegnących najczęściej z zachodu na wschód. Bywa, że jet steramy są błogosławieństwem, ale niestety mogą się też okazać koszmarem dla pilotów i pasażerów, ponieważ mogą w nich występować turbulencje i to znacznie większe niż bywają zazwyczaj. Często jednak loty w strumieniach odbywają się spokojnie, bez turbulencji.

Czym jest prąd strumieniowy?

Jet streamy występują głównie w wyższych częściach troposfery na wysokości 9-12 km, gdzie występuje wiatr wiejący z prędkością powyżej 30 m/s (108 km/h), a maksymalnie osiąga nawet 500 km/h. Są one pasami szybko przemieszczającego się powietrza, rozdzielającego dwie masy powietrza. Wyznaczają granicę tzw. wiru polarnego, czyli okalającej bieguny masy chłodnego powietrza. Zazwyczaj w okresie zimowym prąd strumieniowy staje się bardziej aktywny, napędzany głębokimi niżami atlantyckimi.

Zafalowania na linii frontu polarnego, pokrywającego się mniej więcej z jet streamem, przy odpowiednio silnym meandrowaniu tworzą nie tylko bardzo silny wiatr w obrębie prądu strumieniowego, ale i głębokie niże. Same niże również napędzają prąd strumieniowy, szczególnie w przypadku, gdy na północ od prądu ulokuje się głęboki system niżowy, a na południe układ wyżowy (na odwrót na półkuli południowej).  Tak też było w ostatnich dniach, kiedy za wyjątkowo silny jet stream odpowiadały niże znad Morza Norweskiego i wyż nad Azorami.

Inni rekordziści

Bezdyskusyjnym rekordzistą na trasie z Nowego Jorku do Londynu jest francusko-brytyjski samolot naddźwiękowy Concorde, który 7 lutego 1996 roku wykonał lot w 2 godziny i 53 minuty. Poprzedni rekord lotu poddźwiękowego należy do Boeinga 787-9 należącego do linii Norewgian, który ten dystans pokonał w czasie 5 godzin i 13 minut. Dzięki wiatrowi, osiągającemu wewnątrz jet streamu prędkość przeszło 410 km/h, rekordowy lot rejsu BA112 był możliwy w niedzielę, 9. lutego.

Zdjęcie ilustracyjne: British Airways
Przedstawione na blogu treści są prywatnymi opiniami i nie są oficjalnym stanowiskiem żadnej z firm z którą współpracuję, bądź współpracowałem. Oznacza to, że zawarte tu treści nie są stanowskiem firm Welcome Airport Service, Wizzair, czy Egnatia Aviation.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *