上昇（上昇）

揚力は、上昇する航空機や上昇する鳥がエネルギー源として利用する気象現象です。揚力の最も一般的な人間による応用は、スポーツやレクリエーションです。上昇飛行を利用する 3 つの航空スポーツは、グライダー、ハンググライダー、パラグライダーです。

上昇気流を利用してエネルギーを得るには、次の 4 つの方法があります。

• サーマル（熱により空気が上昇する）
• 尾根上昇は、空気が斜面によって上方に押し上げられる現象で、
• 波の上昇、山が定在波を生み出す場所、
• 2つの気団が出会う収束点

ダイナミックソアリングでは、上昇気流ではなく風速の差を利用してエネルギーを得ることもできます。

上昇気流は、太陽光による地表の暖めによって地上に形成される上昇気流の柱です。^[1]空気中に十分な水分が含まれている場合、上昇気流から水が凝結して積雲を形成します。

熱上昇は猛禽類、ハゲワシ、コウノトリなどの鳥類によってよく利用されます。熱上昇は1901年にライト兄弟によって知られていましたが、1921年にドイツのヴァッサークッペでヴィルヘルム・ロイシュによって初めて人間によって利用されました。^[2]グライダーで上昇気流を利用することが一般的になったのは1930年頃になってからでした。^[3]

上昇気流に遭遇すると、パイロットは上昇気流内に留まるために円を描いて飛行し、次の上昇気流に飛び立ち目的地に向かう前に高度を上げます。これは「サーマル」と呼ばれます。上昇率は条件によって異なりますが、1 秒あたり数メートルの上昇率が一般的です。上昇気流は、風や地形によって線状に形成されることもあり、雲の列を形成します。これにより、連続した揚力で上昇しながらまっすぐ飛行することができます。

空気中の水分がほとんどない場合、または逆転現象により暖かい空気が水分を凝縮できるほど高く上昇できない場合、上昇気流は積雲を生成しません。上昇気流が見られる典型的な場所は、町の上、耕したばかりの畑、アスファルト道路ですが、上昇気流を地上のどの地形とも関連付けることは難しい場合がよくあります。時々、上昇気流は発電所の排気ガスや火災によって発生します。

上昇気流を必要とするため、サーマルは春から晩夏にかけての中緯度地域でのみ有効です。これらの制限にもかかわらず、尾根の揚力と風下波は山岳地帯を必要とするため、特定の飛行場の近くで見つけられない可能性があるため、サーマルはグライダーのパイロットが使用する最も一般的な揚力源です。サーマルが弱いオフシーズンには、尾根の揚力と風下波はまだ使用でき、パイロットの中には飛行するために山岳地帯まで出向く人もいます。

尾根上昇気流、または地形性上昇気流は、斜面の風上側の空気の上昇によって発生します。尾根上昇気流は海鳥や航空機によって広く利用されています。一定の風が吹く場所では、尾根によって実質的に無制限に上空に浮遊することができます。^[4]

尾根の揚力では、パイロットは通常、尾根と平行に長い直線の脚を飛行します。揚力の最大高度に達しない場合、パイロットは方向転換して同じ斜面の上を反対方向に飛行します。風速が 20 ～ 25 ノット (46 km/h) の場合、航空機は障害物の高さの 2 倍の高度まで上昇することができます。尾根の揚力は、斜面が太陽に面している場合、上昇気流によっても増強されます。^[5]

風下波は、山を25ノット（時速46km）の風が吹くときに発生します。高度とともに風の強さが着実に増加し、方向が大きく変化しない場合は、定常波が発生する可能性があります。これは、1933年にグライダーパイロットのウルフ・ヒルトによって発見されました。 ^[6] これらの波は、元の障害物よりもはるかに高い高さに達するため、グライダーは成層圏まで上昇することができます。ほとんどのグライダーは与圧されたコックピットを備えていないため、パイロットは酸素補給を行って低酸素症を回避します。この上昇気流は、風に対して垂直に横たわる長く静止したレンズ状（レンズ状）の雲によって特徴付けられることがよくあります。 ^[7] ジム・ペインとティム・ガードナーは2018年9月2日、アルゼンチンのエルカラファテ上空で特別に設計されたウィンドワード・パフォーマンス・ペルランIIに乗り、マウンテンウェーブを利用してグライダーによる最高高度記録を樹立しました。^[8]クラウス・オールマンによる現在の世界距離記録3,008km（1,869法定マイル）（2003年1月21日）^[9]も、南米でマウンテンウェーブを使用して飛行されました。

モーニンググローリーと呼ばれる珍しい波動現象は、強い揚力を生み出すロール雲です。オーストラリアのカーペンタリア湾付近のパイロットは、春にこの現象を利用します。^[10]

鳥類は波の揚力を利用して山岳地帯を横断することが観察されている。^[11]

2つの気団が出会う境界は収束帯として知られている。^[12] これらは海風や砂漠地帯で発生することがある。海風（または陸風）は海からの風で、海岸近くの陸地で発生する。海風前線では、海からの冷たい空気が陸からの暖かい空気と出会い、せん断線に沿って浅い寒冷前線のような境界を形成する。これにより、風速10ノット（19 km/h）程度の弱い風でも上昇可能な狭い帯状の揚力が生じる。これにより、交差点に沿って陸地の尾根であるかのように飛行することで高度を稼ぐことができる。収束はかなりの距離にわたって発生することがあるため、上昇中にほぼ直線飛行できる場合がある。

ダイナミックソアリング^[13] では、上昇気流ではなく、異なる水平速度の気団の境界を繰り返し横切ることによってエネルギーを獲得します。このような「風勾配」の高いゾーンは通常、グライダーが安全に利用するには地面に近すぎますが、アホウドリや模型グライダーはこの現象を利用しています。

パイロットは、スティックを引き上げて上昇に入ることで、補正されていない計器に揚力の表示を作り出すことができます (これが「スティックサーマル」です)。これは真の揚力ではありません。航空機の位置エネルギーの増加は、上昇気流での飛行の結果ではなく、対気速度の低下によって達成されるからです。グライダーには、スティックサーマルの表示を防ぐために補正された計器が装備されていますが、この現象は補正が不十分な航空機で顕著になります。