מהם כיסי אוויר?

טיסות יכולות להיות חוויה נעימה, אך לפעמים מפחיד למצוא את עצמך תלוי באוויר בתוך גליל פח רועד. כל מי שמרבה לטוס נקלע בשלב זה או אחר לטיסה לא יציבה, שבה המטוס מיטלטל מצד לצד או עולה ויורד במפתיע. התופעות הללו מכונות לרוב "כיסי אוויר", אם כי הכיסים עצמם מתארים סוג מסוים מאוד של זעזוע.

כדי להבין מהם בעצם אותם כיסי אוויר, צריך להבין כיצד בעצם מתרחש הפלא הגדול של טיסת מטוס, שהוא כבד מן האוויר. והמפתח לזה הוא חוק ההתמדה של ניוטון שקובע ש"גוף שסכום הכוחות עליו הוא אפס – יתמיד בתנועתו". כלומר, על מנת לשמור את המטוס בגובה כלשהו מעל פני הקרקע יש להפעיל עליו כוח נגדי שישתווה לכוח המשיכה המנסה להוריד אותו מטה. כדי להמריא, או להתרומם לגובה רב יותר, יש להפעיל כוח רב יותר באותו כיוון.

ככלל, במהלך הטיסה פועלים על המטוס ארבעה כוחות עיקריים, בארבעה כיוונים ניצבים זה לזה: כוח המשיכה, שפועל כלפי מטה; כוח העילוי, שפועל כלפי מעלה; דחף קדימה שמפעיל המנוע בכיוון הטיסה; וכוח גרר שפועל בכיוון הנגדי ומאט את תנועת המטוס.

על מנת לאפשר טיסה קדימה, צריך שכוח העילוי יהיה זהה בגודלו לכוח המשיכה המופעל על המטוס ושהדחף יהיה גדול מהגרר. הגורם לכוח העילוי הוא מבנה הכנף. כל עיצובי הכנפיים נשענים על עיקרון זהה – יצירת הפרש לחצים בין האוויר העובר מתחת הכנף לזה שעובר מעליו. פרופיל הכנף בנוי כך שכאשר הכנף חותכת את האוויר, האוויר העובר בצדה התחתון מפעיל על שטח הכנף כוח רב יותר מזה שעובר מעליה. אם סוכמים את הכוח שמופעל על כל שטח הכנף מקבלים את כוח העילוי.

מהסיבה הזו, ככל שהמטוס טס מהר יותר, הכנף עוברת דרך יותר אוויר, וכוח רב יותר מופעל על המטוס, ולכן הוא מתרומם גבוה יותר. קיימים כמובן גורמים נוספים, כמו מדפי אוויר בקצות הכנפיים, השפעת התאוצה והתגברות כוח הגרר עקב מערבולות, אך זהו הבסיס ההכרחי להבנת הפלא.

בעיה מלחיצה
בהסבר הפשוט הזה מובלעת ההנחה שהמטוס טס בסביבה שלחץ האוויר בהקבוע. על מנת שתנועת הכנף באוויר תיצור הפרש לחצים, צריך שלחץ האוויר הרגיל יהיה זהה בשני צדדיה. אם לחץ האוויר מתחת לכנף נמוך מזה שמעליה, לא יווצר הפרש לחצים, והמטוס ייפול מטה בהשפעת כוח המשיכה, עד שהכוחות יתאזנו מחדש. מכאן גם נובע המושג "כיס אוויר", שמדמה את אזור הלחץ הנמוך למעין כיס ריק שלתוכו המטוס צונח.

הגורמים המשפיעים על לחץ האוויר הם רבים – את חלקם הטייס יכול לראות בעצמו – כמו סוגים מסוימים של עננים שמעידים על אזורי סערה והטייס יכול לעקוף אותם. אחרים ניתנים לחיזוי, כמו מבנה הקרקע (למשל טיסה מעל רכסי הרים), זרמים קבועים, ונתונים מטאורולוגיים הנמצאים בידי הטייס. חלק נוסף אינו ניתן לחיזוי, כמו שינויי טמפרטורה פתאומיים, רוחות חזקות או תופעות מזג אוויר נקודתיות.

תכנון מסלולי טיסה הוא עניין מסובך למדי. בדרך כלל הטייסים מנסים להימנע מאזורים שלחץ האוויר בהם אינו יציב. עם זאת, המטוס ערוך להתמודד עם נפילות וטלטולים קלים, ובמקרים רבים הטייס יעדיף לחצות בכל זאת אזור בעייתי כדי לא להאריך את המסלול יותר מדי.

ברוב המקרים הטייס יודע על קיומו של ה"מכשול" ולעתים אף רואה בעיניו את העננים או את הסימנים לשינויי לחץ ומערבולות, ומתכונן בהתאם. לרשויות התעופה יש נהלים מסודרים לטיסה באזורים שלחץ האוויר בהם אינו יציב. הם כוללים הגבלות על המהירות ועל הפעלת הטייס האוטומטי ודורשים ערנות של שני הטייסים, ישיבה במקום של כל הנוסעים ואנשי הצוות וחגירת חגורות בטיחות.

מהמורה נסתרת
קיימים גם מקרים שבהם קיימות באוויר "מערבולות בלתי נראות" (Clear-air turbulence), שהטייס ומכשיריו אינם יכולים לחזות. לרוב מדובר בנקודות בודדות של שינויי לחץ, ולא במערכות גדולות. אפשר להקביל את זה לשקע קטן בכביש, שהמכונית חולפת עליו במהירות גבוהה. אמנם תרגישו זעזוע, ואולי הקפה יישפך לכם מהכוס המונחת לידכם, אך הטלטול עובר מיד ולא משפיע על המשך הנסיעה. כשתופעות כאלה מתחוללות באוויר, הטייס מנמיך את המהירות לזו שמאושרת באזורי מערבולות ומבקש מהנוסעים להיחגר במושביהם.

כמו תמיד, קיימים גם יוצאים מן הכלל. בטיסות אחדות, כמו זו שנחתה לא מזמן באבו-דאבי, נפצעו כשלושים נוסעים כשהמטוס נתקל ב"כיס אוויר" בדרכו לנחיתה. טיסה 911 של בריטיש (1966) נתקלה בכיסי אוויר כה חמורים שגרמו להתרסקות המטוס ולמותם של כל הנוסעים ואנשי הצוות. במקרה הזה נראה שתרמה לבעיה העובדה שהמטוס טס מעל הר פוג'י ביפן, מקום שבו יש סיכוי רב להיווצרותם של כיסי אוויר בלתי נראים.

כיום פועלת רשות התעופה האירופית לפתח גלאי לייזר למערבולות, שיותקן במטוסים ויסייע להם לזהות מבעוד מועד את אותן "מערבולות נסתרות", ולשנות את הנתיב בהתאם.

לפי מחקר שהתפרסם לאחרונה, תופעת המערבולות הבלתי נראות מתגברת בשנים האחרונות, ומדענים טוענים שיש לכך קשר ישיר לשינויי האקלים. כך או כך, נראה שמוטב לנו להיערך לאפשרות שהטיסות יהפכו פחות ופחות חלקות.

על כל פנים, גם אם המטוס שלכם מתחיל לרעוד באמצע הטיסה, אין לכם סיבה לדאוג: שינויי לחצים הם חלק בלתי נפרד מפעולת המטוס התקינה. כפי שמסביר סרטון הבטיחות בתחילת כל טיסה, חשוב שתניחו את המטען שלכם בתא האטום שמעל הראש, ותסגרו אותו היטב – נפילת מטען היא אחד הגורמים העיקריים לפציעות במקרה של מערבולות. ואם אתם כבר יושבים במקומותיכם, עדיף שתיחגרו בחגורת הבטיחות, על כל צרה שלא תבוא.

טיסה רגועה ונעימה!