01
Voar sem motor
Você está vendo um planador. Ele tem asas longas, manche e pedais como um avião, mas não tem motor. Um guincho ou um avião rebocador o leva a algo entre 300 e 1200 m de altura, e dali em diante ele fica por conta própria. Como nada o empurra, ele está sempre afundando no ar, só que devagar.
Então o único jeito de subir é encontrar ar que suba mais rápido do que o planador afunda. Em ar calmo, um planador moderno afunda só uns 0,5 m/s; assim, um ar que sobe a 2 m/s o leva para cima a 1,5 m/s. Os pilotos encontram ar subindo sobre o chão aquecido pelo sol, em encostas de montanha com vento e nas ondas que se formam atrás das montanhas. Pulando de uma área para outra, um planador vai muito longe: o recorde mundial de distância livre é de 3.009 km.
O modelo voa um circuito de 45 minutos, acelerado. O planador sobe numa térmica sobre um campo quente até uma nuvem, plana até uma crista, sobe ao longo da encosta e depois na onda acima dela, e volta em alta velocidade. O cenário está comprimido e o planador foi desenhado muito maior do que na realidade, mas as alturas, velocidades e taxas de subida dos mostradores são reais. As alturas contam a partir do fundo do vale.
Arraste o modelo para ver de outros ângulos e role sobre ele para dar zoom. Conforme você lê, a vista acompanha o texto.
02
Por que ele não cai
Três forças atuam sobre um planador em voo, desenhadas como setas na cena. O peso o puxa direto para baixo. O arrasto, o empurrão do ar, o segura para trás. No modelo, a seta do arrasto está desenhada muito mais longa do que na realidade para que você possa vê-la: com 1 : 50, o arrasto é cinquenta vezes menor que o peso. A sustentação vem das asas. Cada asa encontra o ar num pequeno ângulo e o desvia para baixo, e, ao empurrar o ar para baixo, a asa é empurrada para cima. O ar que passa por cima também acelera, então a pressão acima da asa fica menor do que embaixo. São duas formas de ver o mesmo efeito.
Sem motor, o planador desce por uma rampa suave. Como sua trajetória se inclina para baixo, uma pequena parte do peso o puxa para a frente ao longo dela. A gravidade é o seu motor, e a altura, o seu combustível. A distância que ele percorre para a altura que perde é a sua razão de planeio. Com 1 : 50, ele avança 50 m para cada metro que desce; então, a partir de 1000 m de altura, em ar calmo, percorre 50 km.
Escolha um planador acima. O de instrução é um Schleicher ASK 21, um biplace com asas de 17 m, que plana a 1 : 34. Os de competição são o Jonker JS3 com asas de 15 m ou 18 m, a 1 : 50 e 1 : 57. O segredo são as asas longas e finas: elas geram sustentação com muito pouco arrasto. Para comparar, um grande avião de passageiros consegue algo entre 1 : 15 e 1 : 20, uma asa-delta cerca de 1 : 15 e um parapente cerca de 1 : 10.
Agora mexa no controle de velocidade. Um JS3 plana melhor entre uns 105 e 120 km/h, perto do limite de baixo quando está leve. O peso não muda a rampa: com até uns 200 L de água nas asas, ele plana pela mesma rampa, só que mais rápido, perto do limite de cima. Voando mais rápido ainda, a razão de planeio piora, porque o afundamento cresce mais rápido do que a velocidade. Mesmo assim, o JS3 de 18 m afunda só uns 1,4 m/s a 200 km/h, o que ainda dá 1 : 40.
03
Ar quente sobe
O sol não aquece o chão por igual. Campos escuros, cidades e encostas voltadas para o sol esquentam mais rápido do que a grama ou o chão úmido, e aquecem o ar acima deles. O ar quente é mais leve que o ar mais frio ao redor, então se solta e sobe, numa coluna contínua ou numa fileira de bolhas. Os pilotos de planador chamam esse ar que sobe de térmica.
Uma térmica costuma ter de 150 a 300 m de largura. Ela sobe mais rápido no meio e se inclina com o vento. Abaixo de 1 m/s é fraca, de 1 a 2,5 m/s é média e a partir de 3 m/s é forte. A nossa sobe a uns 2,7 m/s sobre o campo escuro, inclinada na direção da crista.
Para ficar dentro dela, o piloto voa em círculos, inclinado uns 45° a 90 km/h. Cada volta leva uns 16 s e tem uns 127 m de diâmetro, fechada o bastante para ficar perto do centro, onde a subida é mais forte. O normal é inclinar entre 30 e 45°. Mais do que isso, o planador afunda mais rápido, então os pilotos raramente vão muito além.
Mesmo dentro da térmica o planador continua afundando, só que mais devagar do que o ar à sua volta sobe. A subida líquida é a subida do ar menos o afundamento do planador. Os mostradores exibem os três: ar subindo, afundamento próprio e subida líquida, aqui uns 2,2 m/s. Assim o nosso planador vai de 500 m a 1500 m em sete minutos e meio.
04
As nuvens mostram onde o ar sobe
O ar que sobe esfria cerca de 1 °C a cada 100 m. O ar também carrega vapor d’água invisível. O seu ponto de orvalho é a temperatura em que esse vapor vira gotinhas minúsculas. Enquanto uma térmica sobe, sua temperatura cai depressa e seu ponto de orvalho só um pouco, até os dois se encontrarem. Ali o vapor se condensa e um cúmulo cresce em cima da térmica.
A base plana da nuvem marca a altura em que isso acontece, e todas as nuvens daquele dia têm a base mais ou menos na mesma altura. Uma regra prática dá essa altura: cerca de 125 m para cada grau de diferença entre a temperatura no chão e o ponto de orvalho. No nosso dia a diferença é de 12 °C, então a base fica a 1500 m. Experimente o controle.
Nem toda térmica tem nuvem. Num dia seco, o ar nunca esfria até o ponto de orvalho e as térmicas ficam invisíveis. Essas térmicas azuis podem ser igualmente fortes. Em outros dias, as nuvens se alinham com o vento em longas fileiras chamadas ruas de nuvens, espaçadas cerca de três vezes a altura das nuvens. Um planador pode seguir uma rua por um longo trecho quase sem circular.
Nuvem demais é má notícia. Quando as nuvens se espalham, fazem sombra no chão e as térmicas enfraquecem ou morrem. Sob uma boa nuvem, os pilotos procuram a parte mais escura e mais bem definida da base, onde a subida costuma ser melhor, e saem logo abaixo dela. A vista pausa quando o nosso planador se aproxima da base. Clique em reproduzir para continuar.
05
Vento contra a montanha
Quando o vento encontra uma crista longa, não consegue atravessá-la, então é empurrado encosta acima, pelo lado virado para ele. Essa faixa de ar subindo é a ascendente de encosta, e ela continua acima da crista. Uma crista longa funciona melhor. Em volta de um morro isolado, o ar quase sempre passa pelos lados.
O nosso planador chega logo acima da crista, que fica a 1100 m do fundo do vale. É ali que a subida é melhor. Ele voa de um lado para o outro ao longo da encosta a 90 km/h e, em cada ponta, sempre vira para longe da encosta, nunca na direção dela. Aqui o ar sobe a uns 1,5 m/s, então o planador sobe a cerca de 1 m/s, de 1150 m a 1400 m.
A ascendente de encosta precisa de um vento constante de uns 28 km/h ou mais, soprando quase de frente para a encosta, com até 30 a 45° de desvio. O nosso sopra a 30 km/h. A subida pode chegar a duas ou três vezes a altura da crista. Ela não precisa de sol, só de vento, então continua funcionando no fim da tarde, quando as térmicas perdem força.
Uma crista longa e reta é uma estrada para planadores. Ao longo das cristas dos Apalaches, no leste dos Estados Unidos, pilotos bateram recordes mundiais voando ao longo das montanhas e voltando. Veja na cena o ar subindo pela encosta e o planador virando para longe dela a cada curva.
06
Surfando a onda de montanha
O vento que atravessa uma montanha nem sempre se acalma do outro lado. Se o ar é estável, ele passa a subir e descer atrás da montanha, como a água de um riacho passando por cima de uma pedra. As cristas das ondas podem ficar de 3 a 30 km umas das outras, e ficam paradas sobre o chão enquanto o vento passa por elas. Essa é a onda de montanha, e ela pode levar um planador muito mais alto do que qualquer térmica.
Sob a primeira crista fica o rotor, uma faixa de ar agitado e revolto, às vezes marcada por uma nuvem de rotor esfarrapada. Acima dele, o escoamento é suave. No alto de uma onda pode se formar uma nuvem lenticular, em forma de lente. Ela fica no mesmo lugar, mesmo com o vento passando direto por ela.
O nosso planador passa da encosta para o lado ascendente da onda e vira de frente para o vento. O vento fica mais forte com a altura e aqui em cima sopra mais ou menos tão rápido quanto o planador voa, então ele fica parado sobre o mesmo ponto do chão. O ar sobe a uns 2,8 m/s e o planador a uns 2,3 m/s, de 1400 m a 2500 m em oito minutos. É uma onda suave. Subidas de onda de 1,5 a 6 m/s são comuns, e em 2 de setembro de 2018 o planador Perlan 2 subiu em ondas sobre a Argentina até 22.657 m (74.334 ft), o recorde mundial de altitude em planador.
Os pilotos que sobem muito em onda respiram oxigênio de um cilindro, porque lá em cima o ar é rarefeito. Na volta, o nosso planador cruza o lado descendente da onda, onde o ar desce a uns 2,5 m/s e o mostrador de ar subindo fica abaixo de zero. Em ar que desce vale a pena voar rápido, então ele passa a 200 km/h, cai para uns 1560 m em quatro minutos e depois volta planando com calma sobre o vale.