[SCIENTIFACT #2]

ENGLISH

NHIỄU ĐỘNG TRỜI TRONG

Một trong những nỗi sợ phổ biến với chúng ta khi đi máy bay, ngoài ghế ngồi chật chội và tiếng động cơ ồn ào chói tao, còn có những sự rung lắc ngắt quãng trong suốt chuyến bay nữa. Với những ai đã từng bay, chắc hẳn mọi người đều từng rơi vào cảnh, khi đang tận hưởng chuyến bay yên bình, khi trời bên ngoài cửa sổ không chút gợn mây, thì máy bay đột ngột rung dữ dội, cốc nước trên bàn phía trước nghiêng ngả như sắp rơi, còn trẻ con bắt đầu khóc lóc, và tiếp viên phải kêu gọi hành khách thắt dây an toàn, vì máy bay “đang bay vào vùng thời tiết xấu.” Thật lạ kỳ! Trời quang mây tạnh là vậy, lại còn hửng nắng thế kia, vì sao máy bay lại đột ngột rung chuyển thật dữ dội quá! Phải chăng động cơ máy bay hỏng? Hay máy bay hết nhiên liệu rồi? Trong những giây phút thót tim ấy, không ít người cảm tưởng rằng dường như tình huống xấu nhất sắp xảy đến với chuyến bay của mình! Nhưng chớ có lo lắng quá! Hiện tượng “thót tim” ấy thực chất là sự nhiễu động trời trong, một hiện tượng khí tượng thường gặp ở dường như bất kỳ chuyến bay nào, và máy bay thương mại hiện đại luôn có khả năng chống chọi với chúng.

  1. Nhiễu động trời trong là gì?

Nhiễu động trời trong (tiếng Anh là “Clear Air Turbulence”) là sự nhiễu loạn bất thường của các khối khí, khi không có sự hiện diện của các bằng chứng có thể thấy bằng mắt thường (như các khối mây). Hiện tượng này là sự chênh lệch đột ngột của vận tốc các khối khí khác nhau, ở tầng đối lưu của bầu khí quyển, thường xảy ra ở độ cao từ 7000m tới 12000m so với mực nước biển. Sự nhiễu động này thường được chia thành hai dạng: Nhiễu động cơ học (“Mechanical Turbulence”) và nhiễu động nhiệt học (“Thermal Turbulence”). Nói đơn giản, nhiễu động cơ học nhắc tới sự ngắt đoạn của dòng khí ngang, còn nhiễu động nhiệt học được mang lại bởi điều kiện bầu khí quyển không ổn định. Ví dụ điển hình nhất cho nhiễu động cơ học là sự cản trở của các vùng địa hình cao như dãy núi, còn với nhiễu động nhiệt học, chúng thường xảy ra vào những thời điểm nắng nóng, khi các luồng khí nóng đối lưu từ mặt đất bị cô lập trong một khoảng không tương đối nhỏ. 

  1. Nhiễu động trời trong được hình thành như thế nào?

Dù khoa học chưa thể khám phá hết được, nhưng phần lớn nhiễu động trời trong xảy ra do một hoặc sự kết hợp của ba yếu tố sau đây. Lý do điển hình nhất là các dòng chảy khí quyển hẹp, hay dòng tia (“Jet stream”) – các dòng khí hẹp, có vận tốc khá lớn, có thể đạt tới hơn 300 km/h. Các dòng tia xuất hiện chủ yếu ở biên giới giữa hai khối khí có sự chênh lệch nhiệt độ lớn (ví dụ, giữa khối khí nhiệt đới và khối khí lạnh vùng cực). Nguyên lý xuất hiện của dòng tia dựa vào sự gradien nhiệt độ và áp suất giữa hai khối khí, và khi những sự chênh lệch ấy đủ đáng kể, một khoảng không khí hỗn loạn sẽ được hình thành ở giữa nơi chuyển giao hai luồng khí – ở khoảng không khí hẹp đó sẽ xuất hiện gió mạnh, không ổn định, tạo sự nhiễu loạn lên máy bay khi di chuyển qua vùng này. Đặc biệt, ở vùng dòng tia này còn có sự hiện diện của hiện tượng gió đứt (“Wind Shear”), nơi mà sự nhiễu động xảy ra với tần suất và mức độ cao, gây ảnh hưởng không nhỏ tới chuyến bay. 

Lý do tiếp theo dẫn đến sự nhiễu loạn trong chuyến bay là do khu vực địa hình bạn bay qua. Thông thường, những vùng núi cao hoặc những thành phố có nhiều nhà chọc trời sẽ làm gián đoạn nhiều nhất luồng khí di chuyển ngang, gây sự bất ổn định trong đường bay, kể cả khi không có thời tiết xấu. Ví dụ, giả sử bạn đang trên chuyến bay tới Ý, thì khi bay qua khu vực dãy Alps, bạn sẽ cảm nhận sự rung lắc đáng kể trong chuyến bay của mình. 

Lý do thứ ba dẫn tới sự nhiễu động khi bay, và dường như cũng là lý do dễ hiểu nhất, là vì máy bay của bạn đang tiến gần tới các khu vực thời tiết cực đoan. Những đám mây vũ tích mang năng lượng và dòng điện rất lớn, có sức ảnh hưởng và khả năng gây nhiễu động không khí lan xa hơn rất nhiều so với thể tích của chúng. Chính vì vậy, kể cả khi máy bay còn cách vùng mây vũ tích tới gần 40km, nơi tưởng chừng như vẫn quang mây, các luồng không khí đã có thể bị gián đoạn phần nào, gây nên hiện tượng rung lắc mạnh mẽ trong khoang máy bay.

  1. Làm thế nào để phi hành đoàn đối phó với những tình huống rung lắc, nhiễu loạn?

Mặc dù trải nghiệm khi bay qua sự nhiễu động trời trong khá đáng sợ, và khiến con người ta lo lắng cho sự an toàn của mình, nhưng thực tế, những sự nhiễu động ngắt đoạn ấy là vô cùng phổ biến. Với sự đa dạng của đới khí hậu và thời tiết trên thế giới, việc bay qua các khối khí khác nhau, với chênh lệch nhiệt độ cao không phải là hiện tượng hiếm gặp. Đối với phi công, nhiễu động khi bay chỉ đơn giản là một sự phiền phức nhỏ trong công việc, và họ luôn có đủ kĩ năng để đưa máy bay ra khỏi vùng chịu ảnh hưởng. Thông thường, máy bay sẽ được giảm tốc để kiểm soát tốc độ dễ hơn; trong một số trường hợp khác, máy bay có thể sẽ được Trạm điều khiển không lưu cho phép thay đổi độ cao, tới mức an toàn, nơi không khí ổn định hơn. Phi công thậm chí có thể chọn bay thẳng vào vùng gây nhiễu động với tốc độ chậm, tuy cách làm này đặt áp lực lên cánh máy bay nhiều hơn đáng kể. Nhưng bất kể cách đối phó, nguyên lý giải quyết chung khi gặp nhiễu động không khí, đơn giản hơn hết, là tiếp tục bay, và chờ nó trôi qua mà thôi! 

  1. Đâu là giới hạn sức gió và thời tiết mà máy bay có thể chịu đựng?

Đừng quá lo lắng! Máy bay thương mại hiện đại ngày nay được lắp ráp, chế tạo với những công nghệ tiên tiến nhất, đủ vững chắc để bay qua những vùng thời tiết khó khăn bậc nhất. Đơn cử như sự cải tiến trong sức bền cánh máy bay; giờ đây, chúng được cấu tạo từ hợp kim nhôm, và phải trải qua công đoạn lắp ráp tỉ mỉ tới từng chiếc đinh tán, để đảm bảo đạt tiêu chuẩn ngành hàng không vũ trụ. Để kiểm chứng độ bền của cánh máy bay, trước khi đưa vào hoạt động, cánh máy bay thường được kiểm tra dưới sự mô phỏng gió bão và thời tiết xấu, và ở điều kiện tệ nhất, chúng có thể bị bẻ cong tới góc 90 độ mà không gãy! Thực tế, với sự phổ cập của các dòng máy bay hiện đại hơn bao giờ hết, như Boeing 787 Dreamliner, Airbus A350-1000, v.v, nhiễu động nói chung, và nhiễu động trời trong nói riêng, không còn là lý do của các vụ tai nạn thương tâm trong 4 thập kỷ trở lại đây, đánh dấu bước tiến bộ vượt bậc trong việc đảm bảo an toàn bay cho ngành hàng không hiện đại.

Vậy sau này, nếu chẳng may cốc nước trên bàn của bạn bắt đầu rung lắc, và chẳng may chuyến bay có trở nên xóc hơn ban đầu, hãy đừng vội cảm thấy lo lắng hay quá sợ hãi, vì bạn đã hiểu rằng hiện tượng nhiễu loạn ấy hoàn toàn có căn cứ khoa học, chóng đến, nhưng cũng chóng đi. Thay vào đó, hãy thật bình tĩnh, và nghĩ đến tương lai rằng sau chuyến bay này, bạn sẽ được đặt chân tới vùng đất mình mơ ước!

* Nguồn: 

[1] Anonymous. (March 2019). SKYbrary Wiki. Clear Air Turbulence (CAT) – SKYbrary Aviation Safety. Lấy từ https://www.skybrary.aero/index.php/Clear_Air_Turbulence_(CAT) 

[2] Anonymous. (n.d). Turbulence. Lấy từ  https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/turbulence_stuff/turbulence/turbulence.htm  

[3] Page, C. (October 2019). The Points Guy. How pilots keep you safe while flying through strong winds. Lấy từ  https://thepointsguy.com/guide/how-pilots-fly-through-wind/[4] Limer, E. (November 2017). Popular Mechanics. Watch These 7 Airplane Wings Pushed to the Brink and Beyond. Lấy từ https://www.popularmechanics.com/flight/g2428/7-airplane-wing-stress-tests/

CLEAR AIR TURBULENCE

One of the common fears for us when traveling by plane, besides the cramped seats and the loud engine noise, is that there are occasional shakes during the flight. For those who have flown, most of them surely have been in those scenes when you were enjoying a peaceful flight in a cloudless blue sky then suddenly, the plane vibrated fiercely: the glass of water on the table in front of you tilted as if it was about to fall, and the children began to cry, and the flight attendants had to tell passengers to wear their seat belts, as the plane was flying into an area with bad weather. How strange! The sky was clear and cloudless, and it was still sunny, how come the plane suddenly shook so violently! Was the aircraft’s engine broken? Or had the plane run out of fuel? In those heart-stopping moments, many people felt that the worst situation seemed to be coming to their flight! But don’t worry too much! The heart-wrenching phenomenon was Clear Air Turbulence, a meteorological phenomenon commonly seen in almost any flight, and modern commercial aircraft are always able to withstand them.

  1. What is Clear Air Turbulence?

Clear air turbulence is abnormal turbulence of air masses in the absence of visible evidence (like clouds). This phenomenon is the abrupt difference in the velocity of different air masses in the troposphere, usually occurring at an altitude of 7000m to 12000m above sea level. There are usually two types of clear air turbulence: Mechanical Turbulence and Thermal Turbulence. Simply put, mechanical turbulence refers to the disruption of horizontal airflow, while thermal turbulence is brought about by unstable atmospheric conditions. The most typical example of mechanical turbulence is the obstruction of high terrain areas such as mountains. Thermal turbulence often occurs in hot weather when hot air convection flowing from the ground is isolated in a relatively small headroom.

  1. How is Clear Air Turbulence formed ?

Although science has not been able to fully discover it, most of the clear air turbulence in the sky occurs due to one or a combination of the following three factors. The most typical reason is the narrow atmospheric stream, or “jet stream” – the narrow stream of air with relatively large velocity, which can reach more than 300 km/h. Jet streams occur primarily on the boundary between two air masses with large temperature differences (for example, between tropical and polar air mass). The principle of the jet stream is based on the gradient of temperature and pressure between the two air masses, and when the differences are significant enough, a turbulent air will be formed in a narrow place between the two air masses, where the strong and unstable wind appears, creating turbulence in the plane traveling through this area. What is more, a phenomenon called Wind Shear happens in regions with Jet Stream, more specifically where the disturbance with frequency and high degree, causing significant impact on the flight.

The next reason for the turbulence in the flight is due to the terrain the plane flies over. Usually, high mountains or cities with many skyscrapers will interrupt the flow of air at most, causing instability in the flight route, even when there is no bad weather. For example, suppose you are on a flight to Italy, then when flying over the Alps, you will feel a significant vibration during your flight.

The third reason for this turbulence, and apparently the most obvious, is because your aircraft is approaching extreme weather areas. Cumulonimbus clouds carry enormous energy and currents, which are influential and capable of causing air turbulence to spread far beyond their volume. Therefore, even when the aircraft is about 40 km away from the cumulonimbus clouds, where the sky seems cloudless, the airflow might have been partially interrupted, causing the plane’s cabin to shake fiercely.

  1. How does the flight crew deal with shaking and turbulent situations?

Although the experience of flying with clear air turbulence is quite frightening and makes people worry about their safety; in reality, such intermittent turbulence is extremely common. Due to the diversity of climates and weather in the world, flying through different air masses with high temperature difference is not rare. For pilots, flight turbulence is simply a minor hassle at work, and they always have the skills to get the plane out of the affected area. Usually, aircraft will be decelerated to control the speed easier; in other cases, the aircraft may be allowed by the Air Traffic Control Station to change altitude: to a safer level where the air is more stable. Pilots can even choose to fly straight into the turbulent area at low speeds, though this puts a lot more pressure on the wings. But regardless of how to deal with it, the general and also the most simple principle of dealing with air turbulence is to keep flying, and wait for it to pass!

  1. What is the wind and weather limit that the aircraft can withstand?

Don’t worry! Modern commercial airplanes today are assembled and built with the most advanced technology,  which means that they are strong enough to fly through the most extreme weather areas. The improvement in aircraft wing durability is an example of this. These days, they are made from aluminum alloy and must go through meticulous assemblies that perfect the tiniest detail to meet the standards of the aerospace industry. To verify the durability of the wings, they are often tested under the simulations of storms and bad weather before being put into operation. Even in the worst conditions, they can be bent to an angle of 90 degrees without breaking! In fact, as modern aircraft have become more common than ever (Boeing 787 Dreamliner, Airbus A350-1000, etc.), turbulence or clear air turbulence, in particular, are no longer the cause of tragic accidents in the last 4 decades, marking a significant step forward in ensuring flight safety for modern aviation.

So later on, if unfortunately the glass of water on your table starts to shake, and unfortunately the flight has become less peaceful than it initially is, do not rush to feel nervous or frightened. Why? It’s because you already understand that the turbulence is completely scientifically based: quickly come, but also quickly leave. Instead, be calm, and think about the future that after this flight, you will be able to set foot in the land of your dreams!

* Citation: 

[1] Anonymous. (March 2019). SKYbrary Wiki. Clear Air Turbulence (CAT) – SKYbrary Aviation Safety. Retrieved from https://www.skybrary.aero/index.php/Clear_Air_Turbulence_(CAT) 

[2] Anonymous. (n.d). Turbulence. Retrieved from  https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/turbulence_stuff/turbulence/turbulence.htm  

[3] Page, C. (October 2019). The Points Guy. How pilots keep you safe while flying through strong winds. Retrieved from  https://thepointsguy.com/guide/how-pilots-fly-through-wind/[4] Limer, E. (November 2017). Popular Mechanics. Watch These 7 Airplane Wings Pushed to the Brink and Beyond. Retrieved from https://www.popularmechanics.com/flight/g2428/7-airplane-wing-stress-tests/

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s