هوايي كه هنگام پرواز با آن مواجه هستيم بستگي به نوع وضعيت جو دارد ؛ يعني جو پايدار و ناپايدار. اگر جو پايدار باشد ابرهاي تشكيل شده بيشتر ابرهاي لايه اي يا پوششي بوده و نيز تشكيل مه از حالات ممكنه آن است.
از طرفي ديگر اگر جو ناپايدار باشد در اين صورت با ابرهايي كه داراي فعاليت شديد عمودي هستند مواجه هستيم مانند ابرهاي حاوي طوفان و رعد و برق . بنابراين شناخت پايداري يا ناپايداري جو كمك فراواني براي خلبانان كليه وسايل پروازي در شناخت هوا و نحوه تشكيل ابرهاي مربوطه است.
شرايط پايداري هوا مانند شرايط پايداري يك جسم جامد مي باشد . جسمي كه در حالت تعادل پايدار باشد هر گاه نيروي متناسبي بر آن وارد آيد وضع موجود را تغيير مي دهد ولي به محض حذف نيروي مذكور مجدداً به حالت اوليه اش بر مي گردد . حال يك توده هوا را درون جو در نظر مي گيريم . اگر اين توده هوا از محيط اطراف خود گرمتر باشد بديهي است به طرف بالا صعود مي كند تا جايي كه درجه حرارتش از محيط اطراف خودش كمتر شود. و اگر با محيط اطراف درجه حرارتش مساوي شد در همان جا متوقف گشته و چنانچه سردتر از محيط اطرافش باشد به سمت پائين نزول مي كند.
تغيير آدياباتيكي : هر گاه توده هوايي چنان تغيير كند كه با محيط اطراف خود هيچ گونه مبادله گرمايي انجام ندهد اين تغيير را آدياباتيكي مي گويند . به تعبير ديگر يعني درجه حرارت آن توده هوايي فقط در اثر انبساط و تراكم كم يا زياد گردد.
انواع پايداري
1- پايداري مطلق (positive stability or absolute stability):
با مقايسه كاهش حقيقي دما در لايه هاي مختلف جو ، با كاهش دما نسبت به افزايش ارتفاع در هواي خشك و هواي مرطوب ، درجه پايداري جو قابل تخمين خواهد بود. هنگامي كه ميزان كاهش حقيقي دما با ارتفاع كمتر از كاهش دما با ارتفاع در مرحله آدياباتيكي مرطوب باشد ، هوا را پايدار مطلق گويند .
يك بسته هوا در حالت پايداري مطلق اگر تحت تأثير نيرويي به سمت بالا صعود نمايد نسبت به محيط اطراف خود سردتر شده و به محض آنكه نيروي محركه از ميان برود مجدداً به سمت پائين و به محل اوليه خود بر مي گردد ؛ به همين صورت اگر نيرويي باعث نزول بسته هواي پايدار مطلق شود اين بسته هوا نسبت به محيط خود گرم تر شده و به محض آنكه نيروي محركه خارجي كه باعث نزول آن شده است از بين برود هوا به فوريت به محل اصلي خود صعود مي كند.
2- پايداري خنثي (neutral stability) :
اگر كاهش حقيقي دما با ارتفاع محيط بين كاهش دما با ارتفاع در مرحله آدياباتيكي خشك و مرحله آدياباتيكي مرطوب قرار گيرد هوا به طور مشروط پايدار مي باشد . اگر هوا به حالت اشباء باشد در اين صورت آن هوا ناپايدار و اگر غير از اشباء باشد آن هوا پايدار خواهد بود . به عبارت ديگر پايداري و ناپايداري هوا بستگي به ميزان رطوبت موجود در هوا دارد.
3- پايداري منفي يا نا پايداري (negative stability) :
هنگامي كه كاهش حقيقي دما با ارتفاع در لايه اي از جو بزرگتر از كاهش دما با ارتفاع در مرحله آدياباتيك خشك باشد ، بدون توجه به مقدار رطوبت بسته هوا كه ممكن است داشته باشد، در اين صورت هوا ناپايدار مطلق خواهد بود.
انواع صعود بسته هوايي
الف) صعود اوروگرافيك orographic lifting : اغلب بسته هاي هوايي كه در سطح زمين حركت مي كنند تحت تأثير نيروي محركه خود به بالاي تپه ها و كوه ها صعود مي كنند در اثر حركت سريع اين بسته هاي هوايي بر روي پستي ها و بلند يهاي زمين مانند سلسله جبالها و كوه ها توربولانسهايي تا ارتفاع بين 10000 تا 140000 پا توليد مي شود.
ب) صعود مكانيكي هوا در اثر عبور جبهه هواي سرد : با حركت هواي سرد به جلو و ريزش سريع آن به پائين باعث صعود هواي گرم به بالا و در نتيجه سرد و متراكم شدن آن است و اين زماني است كه جبهه يا حد فاصل بين توده هواي سرد جديد و توده هواي گرم قديم ايجاد شده باشد . اين نوع صعودها را صعود مكانيكي هوا در اثر عبور جبهه سرد گويند حال اگر جو پايدار باشد نسبت به هر گونه انتقال صعودي يا نزولي هوا مقاومت نشان داده و سعي دارد كه در وضعيت جريان افقي نرمال قرار گيرد . اما اگر جو ناپايدار باشد اين محيط آماده براي رشد حركت هوا به صورت صعودي يا نزول مي باشد و اغتشاشات جوي – فعاليتهاي طوفاني و رعد وبرق – بارندگي شديد و تگرگ از نتايج اين وضعيت جوي است.
با توجه به توضيحات فوق نتيجه گرفته مي شود كه پايداري هوا عبارت است از مقاومت جوي در برابر هر گونه حركت عمودي (صعودي يا نزولي) . پايداري هوا بستگي به پخش عمودي وزن هوا (سبكي يا سنگيني نسبت به محيط) و رطوبت آن در زمان خاص در ارتباط با محيط اطراف خود دارد . اگر بسته هوا گرمتر از محيط اطراف خود باشد در اين صورت اين بسته هوا به سمت بالا حركت مي كند و اگر چنانچه بسته هوا سردتر از محيط اطراف خود باشد اين بسته هوايي به سمت پائين سرازير مي شود ؛ اما اگر بسته هوا با محيط اطراف خود هم دما باشد اين بسته هوا در همان جايي كه هست باقي مي ماند.
انواع جريانات عمودي هوا
1- جابجايي حرارتي يا حركت عمودي هوا در نتيجه عمل حرارتي : بسته هوا در اثر گرماي بدست آمده از سطح زمين گرم شده و به سمت بالا صعود مي كند اين دو عمل جابجايي يعني گرم شدن و صعود كردن ، جابجايي عمودي حرارتي يا جابجايي عمودي هوا در اثر تماس آن با سطح زمين و تأثير دماي زمين بر هواست.
2- حركت عمودي هوا در اثر عمل مكانيكي يا به صورت اوروگرافيك يا حركت جبهه هاي سرد.
3- حركت عمودي هوا در اثر همگرايي محيط : اين حركت در اثر عمل همگرايي يا convergence انجام مي پذيرد . ممكن است عمل همگرايي در اثر اختلاف سرعت بادهاي موجود در يك منطقه كه همگي در يك جهت حركت مي كنند به وجود آيد بدين معني بادي كه سرعت آن كمتر است باعث حركت هواهاي ديگر مناطق به سمت آن محيط شده و عمل كنورژانس يا عمل همگرايي انجام شود . ممكن است در اثر ايجاد جريان باد حاصله از گراديان فشار در دو منطقه و حركت هوا به سمت مناطق فشار ، عمل كنورژانس انجام شود كه در اين حالت هوا از جهات مختلف و با سرعتهاي زياد به داخل اين مناطق وارد مي شوند . در اين مورد عمل همگرايي ، هوا را با حجم زياد به سمت بالا حركت مي دهد.