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気泡または渦輪熱モデル（左）、および柱またはプルーム熱モデル（右）
サーマル（またはサーマル）は、上昇する浮力のある空気の塊であり、大気中の対流であり、熱エネルギーを垂直に伝達します。[1]サーマルは、太陽放射による地球の表面の不均一な加熱によって生成され、対流、特に大気対流の一例です。
地球上の熱気流
太陽は地面を暖め、その真上の空気を暖めます。[2]地表近くの暖かい空気は膨張し、周囲の空気よりも密度が低くなります。軽い空気は上昇し、高高度の低圧で膨張するため冷却されます。周囲の空気と同じ温度、つまり密度まで冷却されると、上昇が止まります。
サーマルには、サーマル柱の周囲に下降流が伴います。外側が下降する原因は、サーマルの上部で冷たい空気が移動することです。
サーマルの大きさと強さは、下層大気（対流圏）の特性によって左右されます。空気が冷たい場合、地面が上空の空気を暖めることによって暖かい空気の泡が形成され、熱気球のように上昇することがあります。その場合、空気は不安定であると言われ、サーマルの形成に適しています。上空に暖かい空気の層がある場合、逆転現象によってサーマルが高く上昇するのを防ぐことができ、成熟したサーマルを形成できないため、空気は安定していると言われます。
サーマルは、サーマルの頂上に孤立した積雲が見えることによって示されることがよくあります。積雲は、上昇気流内の上昇気流が上昇して冷え、空気中の水蒸気が目に見える水滴に凝縮し始めることで形成されます。 安定した風がある場合、サーマルとそれぞれの積雲は風向に合わせて列をなして並ぶことがあり、ソアリングやグライダーのパイロットはこれを「雲の通り」と呼ぶことがあります。
凝縮した水は潜熱エネルギーを放出し、空気をより高く上昇させます。非常に不安定な空気は自由対流(LFC) レベルに達し、非常に高い高度まで上昇し、大量の水を凝縮して対流雲を形成し、にわか雨や雷雨を引き起こします。後者は、その近くを飛行する航空機にとって危険です。
上昇気流は、飛翔する鳥やグライダーが上昇するために使用する多くの揚力源の 1 つです。
地球外の熱気流
サーマルは太陽系の他の場所でも見られます。たとえば、火星では、サーマルは水蒸気の代わりに塵を運ぶダストデビルの形でよく見られます。サーマルは太陽でも見られ、通常は六角形の対流プリズム (ベナールセル) を形成します。
参照
参考文献
- ^ 「グライダー飛行ハンドブック、FAA-H-8083-13A」（PDF）。FAA政府ハンドブック。米国運輸省、FAA。2003年。pp.9–6、9–7 。 2021年1月21日閲覧。
- ^ ブラッドベリー、トム (2000)。気象学と飛行：パイロットのための気象ガイド（飛行と滑空）。A & C ブラック。ISBN 0-7136-4226-2。
外部リンク
- サーマルとはどのようなものでしょうか? - Wayne M. Angevine 著「サーマル構造と挙動」
- 上昇気流によって生じた雲の形成と消滅のタイムラプス動画