Vol à voile - Définition et Explications

Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

Développement des connaissances météorologiques

Les pilotes de planeurs s'appliquent à reconnaître les formations nuageuses sous lesquelles il existe des masses d'air ascendantes. Ces matérialisations sont appelées cumulus, ce sont des nuages blancs de type cotonneux à la base plate qui matérialisent le sommet de puissants thermiques, ou bien des nuages lenticulaires, perpendiculaires à la direction du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) marquant la zone de dépression de l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.).

Cependant, sous certaines conditions météorologiques, il se peut que des ascendances ne soient pas matérialisées du tout : le pilote tourne alors son regard vers le sol, à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) de contrastes favorables au déclenchement d'ascendances thermiques, ou d'un relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) favorable aux ascendances dynamiques.

Les ascendances thermiques ont pour origine une zone où l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser...) près du sol est plus chaud que l'air environnant. Un train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises), et...) ou un camion (Le camion est un véhicule routier de plus de 3,5 tonnes, destiné à transporter des marchandises. Le camion se distingue du véhicule léger sur le plan technique (charge à l'essieu nettement plus importante,...), voire le planeur (Un planeur est un aérodyne qui est, par définition, dépourvu de moteur. Il existe toutefois des versions dotées d'un moteur d'appoint escamotable appelées motoplaneur. La pratique du planeur est le vol...) lui-même peuvent déclencher l'ascendance. Par contre, les ascendances dynamiques, à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément...) des ascendances thermiques sont déclenchées par le vent, souvent au sommet des montagnes ou plus généralement sur les crêtes. Les deux sont utilisées de manière analogue, et appelées familièrement " pompes ".

L'art du vol à voile

Faire du vol à voile consiste principalement à passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) dans des masses d'air dont les vitesses d'ascension sont plus élevées que la vitesse (On distingue :) de chute propre du planeur et gagner ici de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) potentielle (sans perdre d'énergie cinétique). Les masses d'air ascendantes, ou "ascendances" étant généralement très localisées, les pilotes doivent décrire des cercles à l'intérieur pour les exploiter au maximum. Le terme souvent employé est "spiraler", bien qu'en toute rigueur la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) décrite par le planeur dans une ascendance soit hélicoïdale. Les pilotes parlent souvent de "faire le plein", l'objectif étant d'atteindre la plus haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique...) possible pour une ascendance donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.). L'image illustre aussi le fait que l'énergie potentielle du planeur —ou son altitude, ce qui revient au même— peut être considérée comme son carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.). Un pilote débutant "fait le plein" tous les 7 à 8 km, si les conditions le permettent. Un pilote confirmé, qui exploite mieux les performances du planeur, peut espacer les reprises d'altitude jusqu'à 25 km. Il se contente, lorsqu'il traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et...) une ascendance mais estime avoir encore assez d'énergie pour poursuivre sa route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.), de réduire sa vitesse pour profiter au mieux de l'ascendance, sans pour autant s'arrêter et décrire des cercles sur place.

Les masses d'air ascendantes les plus connues sont :

  • les courants aériens thermiques ou bulles de convection (La convection est un mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de matière dans le milieu, par opposition à la conduction...) qui sont le résultat des différences de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid...) de l'air ;
  • les ascendances dues à l'effet de pente lorsque le vent frappe les contreforts d'un relief le forçant à passer par-dessus, le gain d'altitude dépasse rarement 700 m au-dessus du sommet des reliefs ; ces ascendances sont appelées ascendances dynamiques
  • les ascendances du vol d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) dépendant des reliefs et de la météo et qui permettent des gains d'altitude très importants autorisant ainsi les records d'altitude à plus de 13 000 m ;
  • Albatros.gif
    dans de rares occasions, les pilotes de planeurs ont pu expérimenter le plané de gradient de vent, lorsque le planeur peut prendre de l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est...) en passant répétitivement entre différentes masses d'air dotées de vitesses horizontales différentes. Cependant, de telles zones de fort « gradient de vent » sont habituellement trop proches du sol pour être utilisées en toute sécurité par une machine. Ainsi le plané de gradient de vent est surtout pratiqué par les oiseaux et en particulier par un des plus remarquables planeurs qu'est l'albatros, que l'on peut observer lors de longues migrations, faire des chandelles, tourner et plonger vers les gradients de vent proches de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.).

L'exploitation des effets du vent sur le relief —effet de pente, onde ou gradient de vent— est désignée sous le terme générique de vol orographique.

Vol thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...)

Schéma d'une colonne d'air chaud. En (1), l'air s'échauffe près du sol. Il s'élève en (2) avant de refroidir par condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut...) et formation d'un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) (A). L'air entre alors en expansion et redescend (3).

En vol de thermique, le pilote recherche des colonnes d'air ascendantes qui résultent de l'échauffement du sol par le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile...). L'air en contact avec le sol est alors réchauffé et, par dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation...), sa masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume.) diminue. Le mouvement est assez rapide pour qu'il se fasse sans échange de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) avec l'air environnant. On peut alors considérer qu'il s'agit d'une dilatation adiabatique (En thermodynamique, une transformation est dite adiabatique (du grec adiabatos, « qui ne peut être traversé ») si elle est effectuée sans qu'aucun échange de chaleur n'intervienne entre le...). L'air se refroidit, mais si le gradient de température de l'air ambiant est supérieur à 1°C / 100 m, alors la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...) d'air en mouvement se trouve toujours plus léger que l'air qui l'entoure et a donc tendance à s'élever. La masse d'air est instable.

Si le gradient de température est inférieur à 1°C / 100 m, au contraire tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) mouvement de l'air vers le haut a tendance à être contrarié par sa dilatation adiabatique, qui l'amène à une température inférieure à celle de l'air ambiant. La masse d'air est alors stable. C'est pourquoi les masses d'air très homogènes ne sont pas favorables à la convection, même s'il fait très chaud. Ceci est typique en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire...) du nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) d'une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus...) préorageuse. Comme le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée mélange. Les...) de l'air ne peut pas se faire avec les couches supérieures, la température augmente à basse altitude par un phénomène de bouchon. Ensuite, des orages violents éclatent lorsque le bouchon cède. Les conditions les plus favorables se rencontrent derrière les fronts froids, lorsqu'une masse d'air froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) passe sur un sol encore chaud; ce que les météorologues appellent un ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de traîne.

Les bulles d'air chaud les plus probables se trouvent dans les zones de contrastes thermiques telles que les champs moissonnés récemment, des parkings de supermarché, les routes et autoroutes, et surtout les gravières et secteurs rocheux. Si l'on est certain de ce principe physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...), il n'en reste pas moins vrai qu'il est difficile d'associer un aspect du sol avec la certitude de la présence d'un « thermique ».

Comme le vol de thermique nécessite une colonne d'air chaud, son exploitation n'est possible en règle générale, dans les latitudes moyennes, que du printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant l'été et suivant...) à la fin de l'été. Il y a peu de thermiques en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.), compte tenu du faible ensoleillement pour les déclencher et du faible potentiel d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une...) thermique de la neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés...) (environ 1%). Toutefois, dans les Alpes du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), il est possible de trouver des thermiques toute l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). Dans le sud des États-Unis, lorsque le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) est ensoleillé en hiver, il y a des ascendances thermiques parfaitement exploitables en milieu de journée.

Cumulus

Aux autres latitudes, les masses d'air possèdent des caractéristiques de gradient de température (différence de température entre deux altitudes) qui neutralisent le phénomène de la convection.

Lorsque le vélivole trouve un thermique, généralement sous sa matérialisation (en fait un nuage appelé cumulus, de forme cotonneuse et à base plate), il se met à décrire des spirales ((voir page de discussion)) et tente de trouver la meilleure zone de montée. Celle-ci l'élèvera jusqu'à ce qu'il rencontre la base des nuages (ou 500 pieds au-dessous aux USA), dans lesquels il ne pourra entrer pour des raisons légales (en planeur, seul le vol VFR est autorisé, soit le vol à vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) dans des conditions de vol à vue) ou bien à proximité de la couche d'inversion où la température cesse de décroître suivant l'adiabatique sèche. En pratique les ascendances deviennent inutilisables lorsque l'indice de soulèvement (lift index) devient supérieur à -1.5 degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :).

L'ascendance se poursuit dans le nuage et même se renforce, la condensation de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) absorbant un surcroît de chaleur (chaleur latente de changement d'état) ce qui accentue la différence de masse volumique entre l'air sec du nuage et l'air humide de l'ascendance. Un planeur qui s'approche trop près peut être obligé de sortir ses aérofreins pour ne pas se faire "aspirer". Il n'est pas exceptionnel d'observer une vitesse verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) de 2 m/s même à plus de 120 km/h, sous un nuage, et ceci sous des latitudes moyennes (nord de la France). L'exploitation optimale de l'ascendance peut être de prendre alors de la vitesse (150 km/h voire davantage) pour ne pas pénétrer dans le nuage mais accumuler de l'énergie cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.), qui peut, une fois sorti de l'ascendance, être convertie en énergie potentielle en réduisant la vitesse.

Vol de pente

Schéma d'une pente, en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé...) la zone ascendante

En situation de vol de pente, en revanche, le pilote recherche les masses d'air ascendantes qui résultent d'un mouvement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...) dû à l'action du vent sur le relief. Le vol de pente fonctionne sous tous les climats et par tous temps mais uniquement en certains lieux dès lors que l'intensité du vent est suffisante (~15 km/h). Ces reliefs doivent être suffisamment étendus afin d'éviter d'être contournés par le vent. Les ascendances ainsi générées peuvent se prolonger jusqu'à 500 ou 700 m suivant la forme de la pente et la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) du vent. Souvent, les pratiquants utilisent les deux principes : le vol de thermique et le vol de pente. On parle alors de vol en thermo-dynamique. Les pentes exposées au soleil sont aussi de bons déclencheurs de thermiques.

Vol d'onde

Vol d'onde avec une première onde sur le relief (A) puis une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc...) qui comporte des nuages lenticulaires (B)
Altocumulus lenticulaire

Le vol d'onde est une variante de vol orographique permettant au planeur de monter beaucoup plus haut que le vol de pente. En effet, sous le vent du relief, et sous certaines conditions, se produisent un ou plusieurs ressauts, du fait de l'élasticité de l'air. Ces ondes peuvent atteindre de grandes altitudes, largement supérieures à celle du relief générateur. Ces zones de ressauts sont parfois matérialisées par des nuages particuliers, les altocumulus lenticulaires, nuages de forme très régulière, parfois en pile d'assiettes, anormalement immobiles alors que le vent souffle avec intensité. Le record absolu d'altitude de 15 447 m a été réalisé lors d'un vol d'onde. Le record absolu de distance de 3 008 km de Klaus Ohlmann a aussi été réalisé en vol d'onde en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de...) du Sud.

Pour des raisons de sécurité il n'existe plus de record de durée.

Page générée en 0.950 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique