Торнадо атмосферне явище. Що таке природне явище торнадо. Що таке каскад і футляр

Природа «обдаровує» людини самими різними руйнівними стихіями. Однією з них є торнадо.

Торнадо - це суще стихійне лихо, в якому загинули і гинуть сотні людей щороку. Що цікаво, ще в стародавні часи людям вдалося розгадати причину появи вихорів-убивць, але навіть сьогодні з цієї гігантської стихією нам складно впоратися. Ми не навчилися втихомирювати торнадо. А адже загальне число цих «убивць» збільшується щорічно. Чим викликано це? В першу чергу причина збільшення кількості торнадо криється в погіршенні екології, зміні клімату.

Торнадо: причини виникнення

Яким чином утворюється торнадо? Дане питання хвилює багатьох.
Торнадо - це потужний потік повітря, що обертається з неймовірно великою швидкістю. Серед інших найменувань торнадо представлені «тромб», «мезо-ураган» і всім відома назва «смерч». Руйнує будівлі і вбиває людей воронка, що утворюється при смерчі. Всі предмети, що потрапляють в неї, перетворюються на справжні тріски. Видимим торнадо стає завдяки пилу і потрапили предметів.
Торнадо має наступні характеристики:

• підставу торнадного стовпа може досягати чотирьохсот метрів;
• діаметр торнадо може бути від 40 м. (на воді) до 3000 м. (на суші);
• швидкість руху торнадо - 20-60 км / год;
• швидкість обертання повітря в торнадной воронці досягає більше 1200 км / год.

Всі речі, споруди, предмети, які випадково потрапили в торнадо, розриваються за рахунок різниці в тиску між частинами воронки (зовнішньої і внутрішньої).
Достовірного встановлення причин торнадо немає. Вчені лише припускають, що стихія виникає при зіткненні теплого вологого повітря і холодного сухого «купола», який утворюється над холодною водою, сушею. Коли різні по температурі повітряні маси стикаються, виділяється тепло (енергія), створюється область розрідження, і з'являється торнадная воронка.

Торнадо: різновиди

Торнадо можуть бути представлені в різних формах, можуть мати різні розміри.
Найвідоміші торнадо:

• розпливчасті (нагадують густі хмари, з'являються рідко);
• бичеподібна (вони тонкі, з вигляду схожі з батогом, бичем);
• складові (вони являють собою комбінацію з декількох торнадних вихорів, несуть найбільшу загрозу для людей);
• вогняні (ці торнадние вихори утворюються при вулканічному виверженні, вони розносять вогняні маси на кілька десятків тисяч метрів).
• водні (при торканні лійкою води в повітря піднімаються водяні краплі).
• піщані (ці вихори з пилу, будучи аналогами звичайного торнадо, з'являються в пустелі, в діаметрі вони метра два-три).

В основі класифікації торнадо лежать, як правило, місця освіти стихії.

Чому торнадо так небезпечні для жителів планети?

Які асоціації виникають у вас, коли чуєте «торнадо»? Звичайно, в першу чергу це колосальні руйнування великого масштабу.
Торнадо піднімає все, що трапляється на шляху. Вони можуть в повітрі переміщати навіть великі і важкі предмети, включаючи будинки, машини, дерева, на кілька кілометрів. Що вже говорити про людей. Лише справжні щасливчики виживають, опинившись в середині торнадо. Але багато жертв не тільки серед тих, кого засмоктала торнадная воронка, а й серед тих, хто знаходився поруч з торнадо. Найчастіше людей збивають, ранять саме уламки, що вилітають з смерчу.

Варто відзначити, що в даний час люди заздалегідь дізнаються про наближення торнадо. Своєчасні оповіщення від синоптиків рятують багато життів. В іншому випадку кількість жертв було б на порядок більше. Найчастіше в торнадних вихорах гинуть ті, хто за ними ведуть полювання. Є люди, готові ризикувати власним життям заради красивого фото, корисного відео. Зрозуміло справа, торнадо - явище вабить і мало вивчене. Тому багато і хочуть підібратися до нього ближче. Але не варто недооцінювати стихію. Вона не прощає несерйозне ставлення.

Наприклад, в кінці квітня 1989 року в Бангладеш жителі міста Шатурш проігнорували звістка про те, що насувається потужний торнадо. А це був найбільший, найтрагічніший торнадо за весь час існування світу. Не дивно, що він потрапив на сторінки книги рекордів Гіннеса. Торнадо забрав з собою 1300 життів, завдав колосальні руйнування. Чому так сталося? Ключова причина криється в несерйозне ставлення до стихії.
Країною торнадо вважається Америка. На її території щорічно трапляється кілька сотень самих різних торнадо. Найчастіше їх можна побачити у Флориді. Там торнадо виникають щодня в період з травня по вересень. Безумовно, не всі вони смертельно небезпечні, багато і зовсім не торкаються поверхні землі. Але багато торнадо і раніше небезпечні для людей.
Важливий факт: торнадние явища є не тільки на Землі, але і на Венері, Марсі, Юпітері і Нептуні.

До вітрам величезної руйнівної сили відноситься смерч (В США - торнадо). - це сильний атмосферний вихор, що виникає в грозових хмарах і спускається у вигляді темного рукава у напрямку до суші або воді з вертикальною, але частково зігнутою віссю.

виникнення смерчу

Виникнення смерчу можливо і при ясній безхмарним погоді. У верхній і нижній частинах смерч має воронкоподібні розширення. Повітря в смерчі обертається, як правило, проти годинникової стрілки зі швидкістю до 300 км / год, при цьому він піднімається по спіралі вгору, втягуючи в себе пил або воду за рахунок виникає різниці тисків. Тиск повітря в смерчі знижений. Висота рукава може досягати 800-1500 м, діаметр над водою - десятків метрів, а над сушею - сотень метрів. Час існування смерчу - від декількох хвилин до декількох годин. Довжина шляху - від сотень метрів до десятків кілометрів.

Найвища швидкість вітру в смерчі була зафіксована 2 квітня 1958 р штаті Техас (США). Вона становила 450 км / ч.

Смерч виникає зазвичай в теплому секторі циклону, частіше перед холодним фронтом, і рухається в тому ж напрямку, що і циклон. Він супроводжується грозою, дощем, градом. У тих випадках, коли смерч досягає поверхні землі, - руйнування неминучі. Це обумовлюється двома факторами: таранним ударом стрімко мчить повітря і великою різницею тиску внутрішньої і периферійної частин стовпа. Особливо небезпечні смерчі для суден у відкритому морі.

Атмосферні умови, необхідні для виникнення смерчів, включають в себе:

Високу вологість;

Температурну нестабільність і сходження в одній точці теплого вологого повітря на нижніх висотах;

Прохолодного сухого на великих.

Спочатку можна помітити темну обертову воронку, потім настає на якийсь час тиша, а потім несподівано виникає смерч. Повітря в смерчі обертається проти годинникової стрілки і одночасно піднімається по спіралі, стикаючись з поверхнею Землі, втягує пил, воду і різні предмети. Ці руйнування пов'язані з дією стрімко обертового повітря і різким підйомом повітряних мас вгору. В результаті цих явищ деякі об'єкти (автомобілі, легкі будинку, дахи будівель, люди і тварини) можуть відриватися від землі і переноситися на сотні метрів. Така дія торнадо часто викликає руйнування піднятих об'єктів, а людям завдає травми і контузії, які можуть привести до загибелі. Також смерчі призводять до авіакатастроф. Існують смерчі недовго, від декількох хвилин до декількох годин, проходячи за цей час шлях від сотень метрів до десятків кілометрів.

торнадо

торнадо - cмерч гігантської руйнівної сили. Термін зазвичай вживається в США, походить від перекрученого іспанського слова "тронада", тобто гроза.

Торнадо зазвичай возника

ють в теплому секторі циклону, коли внаслідок впливу сильного бічного вітру відбувається зіткнення теплих і холодних повітряних потоків. Починається такий смерч, як звичайна гроза, часто супроводжувана дощем і градом.

Швидкість вітру в торнадо настільки велика, що ніякими анемометрами її виміряти неможливо. У США вона визначається за допомогою радара Доплера. За швидкістю обертання повітря у воронці торнадо класифікуються за шістьма категоріями. Шкала з шістьма категоріями F0-F5 для класифікації американських торнадо, введена професором Теодором Фуджита із Чиказького університету в 1971 р Категорія F1 за шкалою Фуджита відповідає 12 балам за шкалою Бофорта (32 м / с, ураган). Фуджита також ввів категорії F6-F12 (від 142 м / с до швидкості звуку), мабуть, про всяк випадок. Але ніколи зафіксована швидкість вітру в торнадо не перевищувала категорії F5, передбачається, що таких торнадо спостерігатися не буде.

шкала Фуджита

Батьківщиною торнадо вважається США. Саме там, найчастіше, спостерігається це стихійне лихо.

Причиною утворення таких потужних і частих торнадо в США є тепле вологе повітря з Мексиканської затоки.

Повітря стикається на території США з холодним повітрям з Канади і сухим повітрям зі Скелястих гір. За таких умов виникає велика кількість гроз, які несуть в собі загрозу виникнення торнадо. Найбільш руйнівні і смертоносні торнадо утворюються під величезними купчасто-дощовими хмарами, які в США називають supersells, ці хмари обертаються, утворюючи Мезоциклон. Ці хмари часто приносять великий град, шквалистий вітер, сильні грози і зливи, а також і торнадо.

Щороку в США виникає близько тисячі торнадо. Точно сказати складно, оскільки деякі торнадо виникають в малозаселеній місцевості і тому не фіксуються.

В основному сезон торнадо триває з початку весни до середини літа. У деяких штатах пік торнадо припадає на травень, в інших - на червень або навіть липень. Але взагалі торнадо можуть виникати в будь-який час року.

У США навіть існує Алея торнадо. Це історична назва центральних американських штатів, в яких спостерігається найбільша кількість торнадо. Проте, торнадо можуть виникати де завгодно: і на західному, і на східному узбережжі США, а також в Канаді та інших державах.

Більшість торнадо (але не всі!) Мають циклонічних обертання, т. Е. Проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою - у південному. Антіціклоніческіх торнадо обертаються в північній півкулі за годинниковою стрілкою. Вони найчастіше виникають у вигляді водяних смерчів, а також відомо багато випадків одночасного спостереження циклонічних і антіціклоніческіх торнадо під одним і тим же грозою.

У США торнадо прогнозує Національна служба погоди (National Weather Service).Попередження про торнадо розсилаються регіональними відділеннями National Weather Service. Центр передбачення штормів займається несприятливими погодними явищами. Торнадо в Канаді передбачаються Метеорологічної службою Канади.

Зазвичай торнадо обходять стороною великі міста. Просто центр міста розташований на дуже маленькій площі в порівнянні з площею всієї країни. Тому ймовірність того, що торнадо потрапить в центр міста, дуже мала. Наприклад, площа центральній частині Далласа, всього три квадратних миль. Проте, і центри міст можуть страждати від торнадо. Так в Сент-Луїсі торнадо в центрі міста спостерігалися, по крайней мере, чотири рази. Але випадки появи торнадо в великих містах бували неодноразово. Наприклад, торнадо в Оклахома-Сіті 3 травня 1999 року. Завдяки налагодженій системі попередження населення через засоби масової інформації в той день загинуло лише 36 осіб. А ось нанесений збиток перевищив 1 мільярд доларів. Це був найдорожчий торнадо в американській історії. Причому цей торнадо не зачепила центр міста.

За статистикою місто, який найбільше страждає від торнадо - Оклахома-Сіті. Загальна кількість торнадо, які були зареєстровані в цьому місті - понад 100.

Найсильніша торнадо виник в штаті Техас 9 червня 1971 року. Час від часу діаметр торнадо досягав трьох кілометрів !!! Можливо, були й інші, ще більші торнадо, але вони не були зафіксовані.

виникнення торнадо

виникнення торнадо - дивовижна загадка, чомусь про походження цих явищ дивно мало інформації, але ж дрібним або незначним це явище назвати ну ніяк не можна. А пророкування їх появ могло б бути взагалі значним досягненням. У природі освіту вихорів відбувається часто-густо. Кожен бачив освіту воронки в витікає воді з ванни, дивуючись енергії води при її утворенні.

Але ж і величезний торнадо і маленька воронка у ванній - це явища одного порядку, що відбувається за одними і тими ж законами. Правда в цих двох випадках є суттєва відмінність: у воронці торнадо закручена маса піднімається вгору, а в воронці ванни опускається вниз. Звідси можна зробити висновок: рідина або газ легко можна привести в обертання, а освіту вихору, цього красивого конуса відбувається при русі закрученої маси вгору або вниз вздовж осі обертання.

вихор - досить стійко відбувається процес і джерелом енергії для його існування не може бути нічого іншого, як теплова енергія навколишнього середовища. Як рухаються потоки всередині вихору? Тут було б доречно згадати один маленький досвід великого Ейнштейна.

Його якось сильно зацікавив процес, який відбувається при розмішуванні ложкою чаю в звичайній чашці. Виявляється, плаваючі чаїнки при інтенсивному обертанні води якимось незбагненним чином завжди опиняються в центрі обертання. Ейнштейн пояснив це таким чином: природно весь циліндр з води обертається, на воду діє відцентрова сила. Але шари води вгорі і внизу знаходяться в нерівних умовах. Нижні шари відчувають тертя при контакті об дно склянки і обертаються повільніше. Верхні шари обертаються вільно, не відчуваючи особливих проблем при контакті з повітрям. Тому верхній шар обертається швидше, відчуваючи значнішу відцентрову силу. Тому в товщі води з'являється кругова течія, показане синіми кривими стрілками. І все чаїнки збираються до центру і навіть прагнуть піднятися трохи вгору.

хроніка подій

Смерчі спостерігаються у всіх районах земної кулі. Найбільш часто вони виникають в США. Австралії, Північно-Східній Африці. У Північній Америці смерчі відомі під назвою торнадо. Також відомі під назвою тромбів.

У 1925 р в США смерч забрав життя 350 осіб, поранення отримали 2 тис. Чоловік. Загальна сума збитків склала 40 млн. Доларів. Всього ж за цей рік від смерчів в США загинули 689 осіб.

У 1982 р більш 40 смерчів виникли в Чорному морі і перенесли величезна кількість води на сушу. Жертвою смерчів стали п.Джубга і прилеглі населені пункти Краснодарського краю. У морі були змиті будинки, автомобілі, дерева.

Через два роки. але вже на величезній території Волго-Вятського району, утворилася велика кількість руйнівних смерчів. Швидкість обертання вихрових повітряних потоків доходила до 200 км / год, ширина смуги руху - до 500 м, пройдений шлях - до декількох десятків кілометрів. Були зруйновані тисячі будівель, повалено дерева, водонапірні і силосні башти, перервано водо- і електропостачання, зупинено транспорт. У 1988 р на ст.Павловскую Краснодарського краю обрушився смерч шириною до 1 км. В результаті було зруйновано близько 500 будинків. Під час минулого дощу випав град завбільшки з куряче яйце, який пробивав дахи будинків, знищував посіви.

опис

Усередині воронки повітря опускається, а зовні піднімається, швидко обертаючись, створюється область сильно розрідженого повітря. Розрідження настільки значно, що замкнуті наповнені газом предмети, в тому числі будівлі, можуть вибухнути зсередини через різницю тисків. Це явище підсилює руйнування від смерчу, ускладнює визначення параметрів в ньому. Визначення швидкості руху повітря у воронці досі представляє серйозну проблему. В основному оцінки цієї величини відомі з непрямих спостережень. Залежно від інтенсивності вихору швидкість течії в ньому може варіюватися. Вважається, що вона перевищує 18 м / с і може, за деякими непрямими оцінками, досягати 1300 км / год. Сам смерч переміщається разом з породжує його хмарою. Цей рух може давати швидкості в десятки км / год, зазвичай 20-60 км / ч. За непрямими оцінками, енергія звичайного смерчу радіусом 1 км і середньою швидкістю 70 м / с порівнянна з енергією еталонної атомної бомби, подібної до тієї, яку підірвали в США під час іспитів «Трініті» у Нью-Мексико 16 липня 1945. (Недоступна посилання) Рекордом часу існування смерчу можна вважати Меттунскій смерч, який 26 травня 1917 року за 7 годин 20 хвилин пройшов по території США 500 км, убивши 110 осіб. Ширина розпливчатою воронки цього смерчу становила 0,4-1 км, всередині неї була видна бичеподібна воронка. Іншим знаменитим випадком торнадо є смерч Трьох Штатів (Tristate tornado), який 18 березня 1925 року пройшов через штати Міссурі, Іллінойс і Індіана, пройшовши шлях в 350 км за 3,5 години. Діаметр його розпливчатою воронки коливався від 800 м до 1,6 км.

У Північній півкулі обертання повітря в смерчі відбувається, як правило, проти годинникової стрілки. Це може бути пов'язано з напрямками взаємних переміщень мас повітря по сторонам від атмосферного фронту, на якому формується смерч. Відомі й випадки зворотного обертання. На сусідніх з смерчем ділянках відбувається опускання повітря, в результаті чого вихор замикається.

У місці контакту основи смерчевой воронки з поверхнею землі або води може виникати каскад - хмара або стовп пилу, уламків і піднятих з землі предметів або водяних бризок. При формуванні смерчу спостерігач бачить, як назустріч опускається з неба воронці з землі піднімається каскад, який потім охоплює нижню частину воронки. Термін походить від того, що уламки, піднявшись до деякої незначної висоти, не можуть вже утримуватися потоком повітря і падають на землю. Воронку, не торкаючись із землею, може огортати футляр. Зливаючись, каскад, футляр і материнське хмара створюють ілюзію більш широкої, ніж є насправді, смерчевой воронки.

Іноді вихор, що утворився на море, називають смерчем, а на суші - торнадо. Атмосферні вихори, аналогічні смерчів, але утворюються в Європі, називають тромбами. Але частіше все ці три поняття розглядаються як синоніми.

причини утворення

Причини утворення смерчів повністю не вивчені досі. Можна вказати лише деякі загальні відомості, найбільш характерні для типових смерчів.

Смерчі в своєму розвитку проходять три основні стадії. На початковій стадії з грозової хмари з'являється початкова воронка, що висить над землею. Холодні шари повітря, що знаходяться безпосередньо під хмарою, спрямовуються вниз на зміну теплим, які, в свою чергу піднімаються вгору (така нестійка система утворюється зазвичай при з'єднанні двох атмосферних фронтів - теплого і холодного). Потенційна енергія цієї системи переходить в кінетичну енергію обертального руху повітря. Швидкість цього руху зростає, і він набуває свій класичний вид.

Обертальна швидкість зростає з плином часу, при цьому в центрі торнадо повітря починає інтенсивно підійматися вгору. Так протікає друга стадія існування смерчу - стадія сформованого вихору максимальної потужності. Смерч повністю оформляється і рухається в різних напрямках.

Завершальна стадія - руйнування вихору. Потужність торнадо слабшає, воронка звужується і відривається від поверхні землі, поступово назад піднімаючись в материнське хмара.

Час існування кожної стадії різна і коливається від декількох хвилин до декількох годин (у виняткових випадках). Швидкість просування смерчів також різна, в середньому - 40 - 60 км / год (в дуже рідкісних випадках може досягати 210 км / ч).

Місця освіти смерчів

Місця, де можуть утворюватися смерчі, на карті мають помаранчевий колір

Другим регіоном земної кулі, де виникають умови для формування смерчів, є Європа (крім Піренейського півострова), і вся Європейська територія Росії, за винятком півдня Росії, Карелії і Мурманської області, а також інших північних областей.

Таким чином, смерчі в основному спостерігаються в помірному поясі обох півкуль, приблизно з 60-ї паралелі по 45-у паралель в Європі і 30-у паралель в США.

Також смерчі фіксуються на сході Аргентини, ПАР, заході і сході Австралії і ряду інших регіонів, де також можуть бути умови зіткнення атмосферних фронтів.

Класифікація смерчів

бичеподібна

Це найбільш поширений тип смерчів. Воронка виглядає гладкою, тонкої, може бути вельми звивистій. Довжина воронки значно перевершує її радіус. Слабкі смерчі і опускаються на воду смерчевие воронки, як правило, є бичеподібна смерчами.

розпливчасті

Виглядають як кошлаті, що обертаються, що досягають землі хмари. Іноді діаметр такого смерчу навіть перевершує його висоту. Все воронки великого діаметра (понад 0,5 км) є розпливчастими. Зазвичай це дуже потужні вихори, часто складові. Завдають величезної шкоди через великих розмірів і дуже високій швидкості вітру.

складові

Можуть складатися з двох і більше окремих тромбів навколо головного центрального смерчу. Подібні торнадо можуть бути практично будь-якої потужності, однак, найчастіше це дуже потужні смерчі. Вони завдають значної шкоди на великих територіях. .

вогненні

Це звичайні смерчі, породжувані хмарою, утвореним в результаті сильної пожежі або виверження вулкана. Саме такі смерчі вперше були штучно створені людиною (досліди Дж. Дессена (Dessens,) в Сахарі, які тривали в 1960-1962 рр.). "Вбирають" в себе язики полум'я, які витягуються до материнського хмари, утворюючи вогненний смерч. Може розносити пожежа на десятки кілометрів. Бувають бичеподібна. Не можуть бути розпливчастими (вогонь не знаходиться під тиском, як у бичеподібна смерчів.

водні

Це смерчі, які утворилися над поверхнею океанів, морів, в рідкісному випадку озер. Вони "вбирають" в себе воду (чому? Див. Вище) і утворюють водні смерчі. "Вбирають" в себе хвилі і воду, утворюючи, в деяких випадках, вири, які витягуються до материнського хмари, утворюючи водний смерч. Бувають бичеподібна. Не можуть бути розпливчастими (як вогняні: вода не знаходиться під тиском, як у бичеподібна смерчів).

земляні

Ці смерчі дуже рідкісні, утворюються під час руйнівних катоклізмов або зсувів, іноді землетрусів вище 7 балів за шкалою Ріхтера, дуже високі перепади тиску, сильно розряджений повітря. Бичеподібна смерч, розташований "морквиною" товстої частиною до землі, всередині щільної воронки, тонка цівка землі всередині, "друга оболонка" із земляної рідини (якщо зсув). У випадку з землетрусами піднімає каміння, що дуже небезпечно.

кульові

Ще не відомо, як він "влаштований". Ще не довели, що він існує. Може бути вогненним, водним, земляним, повітряним, і, що найнебезпечніше - газовим, що викликає вибухи, як кульова блискавка. Загалом, це об'ємний овал або куля, який з шаленою швидкістю крутиться, потім розплющується, розплющуючи все своє вміст (якщо туди потрапить людина, то, він буде схожий на товстий млинець, або розірваний на частини). Був в Бразилії, під час вогняного смерчу, але через маленьких розмірів (вони приблизно 10 - 50 метрів в діаметрі) його не помітили.

снігові

Це снігові торнадо під час сильної хуртовини.

піщані вихори

піщані вихори

Від розглянутих смерчів треба відрізняти «смерчі» піщані ( «пилові дияволи»), які спостерігаються в пустелях (Єгипет, Сахара); на відміну від попередніх, останні називаються іноді тепловими вихорами. Схожі за зовнішнім своїм виглядом зі справжніми смерчами, піщані вихори пустель ні за розмірами, ні за походженням, ні за будовою і діям нічого спільного з першими не мають. З'являючись під впливом місцевого розжарювання піщаної поверхні сонячними променями, піщані вихори є справжній циклон (барометричний мінімум) в мініатюрі. Зменшення тиску повітря під впливом нагрівання, що викликає приплив повітря з боків до нагрітого місця, під впливом обертання Землі, а ще більше - неповної симетрії такого висхідного потоку, утворює обертання, поступово розростається в воронку і іноді, при сприятливих умовах, що приймає досить значні розміри. Захоплюється вихровим рухом, маси піску піднімаються висхідним рухом в центрі вихору на повітря, і таким чином створюється піщаний стовп, що представляє подобу смерчу. В Єгипті спостерігалися такі піщані вихори до 500 і навіть до 1000 метрів заввишки при діаметрі до 2-3 метрів. При вітрі ці вихори можуть переміщатися, що захоплюються загальним рухом повітря. Протримавшись деякий час (іноді - до 2 годин), такий вихор поступово слабшає і розсипається.

вражаючі фактори

Запобіжні заходи при смерчі

Необхідно сховатися в найбільш міцному залізобетонному будові зі сталевим каркасом, тримаючись біля самої міцної стіни, також - найкращий варіант укриття - підземне сховище або печера. Залишатися в автомобілі або в вагончику, враховуючи велику підйомну силу смерчу, смертельно небезпечно, також небезпечно для життя зустрітися зі стихією поза приміщенням.

Якщо смерч застав людини на відкритому просторі, то потрібно переміщатися з максимальною швидкістю перпендикулярно видимому руху воронки. Або, при неможливості відступу, сховатися в поглибленнях на поверхні (яри, ями, траншеї, кювети доріг, рови, канави) і щільно притиснутися до землі обличчям вниз, укривши голову руками. Це допоможе значно знизити ймовірність і тяжкість травм від несомих смерчем предметів і уламків.

У невеликому одно-дво-поверховому приватному будинку можна скористатися підвалом (тут же на подібний екстрений випадок розумно зараннее помістити запас води та консерви, також свічки або світлодіодні лампи), якщо підвалу немає, то слід триматися у ванній або в центрі маленької кімнати на нижньому поверсі, можна під міцними меблями, але подалі від вікон. Розумним буде - одягнутися в щільний одяг, взявши з собою гроші та документи. Щоб будинок не вибухнув від перепаду тиску, викликаного нагнітанням повітря вихором, з боку наближається смерчу рекомендується щільно закрити всі вікна і двері, а з протилежного боку - відкрити навстіж і зафіксувати. Згідно техніці безпеки бажано перекрити газ і відключити електрику.

Цікаві факти з хроніки смерчів

поточні дослідження

література

• Вараксин А. Ю., Ромаш М. Е., Копейцев В. Н. Торнадо. - М .: Физматлит, 2011. - 344 с. - 300 екз. - ISBN 978-5-9221-1249-9

Примітки

1. Радянський енциклопедичний словник. - М.: "Радянська Енциклопедія», 1981. - 1600 с.
2. Наливкин Д. В. Смерчі. - М.: Наука, 1984. - 111 с.
3. «Смерч» // Етимологічний словник російської мови. / Уклад. М. Р. Фасмер, - М .: Прогрес 1964-1973
4. С.П.Хромов, М.А.Петросянц. Маломасштабні вихори. Метеорологія і кліматологія. Статичний з першоджерела 23 серпня 2011 року Перевірено 8 2009.
5. (Недоступна посилання)
6. Мезенцев В. А., «Земля нерозгадана: розповіді про те як відкривали і продовжують відкривати нашу планету» / рецензент - д-р геогр. наук Е. М. Мурзаев, - М .: Думка, 1983, С. 136-142
7. Г. Любославскій: // Енциклопедичний словник Брокгауза і Ефрона: В 86 томах (82 т. І 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
8. Черниш І. В., «Похідна енциклопедія мандрівника», - М .: ФАИР-ПРЕСС, 2006, С. 289, ISBN 5-8183-0982-7
9. Джон Уайзман «Повне керівництво по виживанню», - М .: АСТ, 2011, С. 549, ISBN 978-5-17-045760-1
10. Костянтин Ранкс «Пустеля Росія», - М .: Ексмо, 2011, С. 185-187, ISBN 978-5-699-46249-0
11. Кравчук П. А. Рекорди природи. - Л.: Ерудит, 1993. - 216 с. - 60 000 прим. - ISBN 5-7707-2044-1
12. (Англ.) National Severe Storms Laboratory VORTEX: Unraveling the Secrets. National Oceanic and Atmospheric Administration (30 жовтня 2006). Процитовано 4 листопада 2012.
13. (Англ.) Micheal H Mogil Extreme Weather. - New York: Black Dog & Leventhal Publisher, 2007. - P. 210-211. - ISBN 978-1-57912-743-5
14. (Англ.) Kevin McGrath Mesocyclone Climatology Project. University of Oklahoma (5 листопада 1998). Процитовано 4 листопада 2012. Перевірено 19 листопада 2009.
15. (Англ.) Seymour, Simon (2001). Tornadoes. New York City, New York: HarperCollins. p. 32. ISBN 978-0-06-443791-2.

Див. також

посилання

• Смерч в Красногорську 3 серпня 2007 року - метеорологічні дані і відео на сайті Meteoweb.ru, 19.07.2008.

СМЕРЧІ І ТОРНАДО.Смерч (синоніми - торнадо, тромб, мезо-ураган) - це дуже сильний обертовий вихор з розмірами по горизонталі менш 50 км і по вертикалі менш 10 км, що володіє ураганними швидкостями вітру більш 33 м / с. Енергія типового смерчу радіусом 1 км і середньою швидкістю 70 м / с, по оцінках С.А.Арсеньєва, А.Ю.Губаря і В.Н.Миколаївського, дорівнює енергії еталонної атомної бомби в 20 кілотонн тротилу, подібній першій атомній бомбі, висадженої США під час іспитів «Трініті» у Нью-Мексико 16 липня 1945. Форма смерчів може бути різноманітною - колона, конус, келих, бочка, бичеподібна мотузка, пісковий годинник, роги «диявола» і т.п., але найчастіше смерчі мають форму обертового хобота, труби або лійки, що звисає з материнської хмари (звідси і їх назви: tromb- по французьки труба та tornado - по іспанськи обертається). Нижче на фотографіях показані три смерчі в США: в формі хобота, колони і стовпи в момент торкання ними поверхні землі, покритою травою (вторинна хмара у вигляді каскаду пилу поблизу поверхні землі не утворюється). Обертання в смерчі відбувається проти годинникової стрілки, як і в циклонах північної півкулі Землі.

У фізиці атмосфери смерчі відносять до мезо-масштабних циклонів і їх потрібно відрізняти від синоптичних циклонів середніх широт (з розмірами 1500-2000 км) і тропічних циклонів (з розмірами 300-700 км). Мезо-масштабні циклони (від грецького meso - проміжний) відносяться до середини діапазону між турбулентними вихорами з розмірами близько 1000 м і менше і тропічними циклонами, що утворюються в зоні конвергенції (сходження) пасатів на 5-му градусі північної широти і вище, аж до 30 -го градуса широти. У деяких тропічних циклони вітер досягає ураганної швидкості 33 м / с і більше (до 100 м / c) і тоді вони перетворюються в тайфуни Тихого океану, урагани Атлантики або віллі-віллі Австралії.

Тайфун - китайське слово, воно перекладається як «вітер, який б'є». Ураган - це транслітеровано в російську мову англійське слово hurricane. У великих синоптичних циклонах середніх широт вітер досягає штормової швидкості (від 15 до 33 м / с), але іноді і тут він може стати ураганним, тобто перевищити межа 33 м / с. Синоптичні циклони утворюються на зональному атмосферному перебігу, направленому в тропосфері середніх широт північної півкулі з заходу на схід, як дуже великі планетарні хвилі з розміром, порівнянним з радіусом Землі (6378 км - екваторіальний радіус). Планетарні хвилі виникають на обертається, сферичної Землі і на інших планетах (наприклад, на Юпітері) під дією зміни сили Коріоліса з широтою і (або) неоднорідного рельєфу (орографії) підстильної поверхні. Першими важливість планетарних хвиль для прогнозу погоди усвідомили в 1930-х радянські вчені Е.Н.Блінова і І.А.Кібель, а також американський вчений К.Россбі, тому планетарні хвилі іноді називають хвилями Блінової - Россби.

Смерчі часто утворюються на тропосферних фронтах - границях розділу в нижньому 10-кілометровому шарі атмосфери, які відокремлюють повітряні маси з різними швидкостями вітру, температурою і вологістю повітря. В області холодного фронту (холодне повітря натекает на теплий) атмосфера особливо нестійка і формує в материнському хмарі смерчу і нижче нього безліч швидко обертаються турбулентних вихорів. Сильні холодні фронти утворюються в весняно-літній та осінній період. Вони відокремлюють, наприклад, холодний і сухе повітря з Канади від теплого і вологого повітря з Мексиканської затоки або з Атлантичного (Тихого) океану над територією США. Відомі випадки виникнення невеликих смерчів в ясну погоду при відсутності хмар над перегрітою поверхнею пустелі або океану. Вони можуть бути абсолютно прозорими і лише нижня частина, запилена піском або водою, робить їх видимими.

Спостерігаються смерчі і на інших планетах Сонячної системи, наприклад на Нептуні і Юпітері. М.Ф.Іванов, Ф.Ф.Каменец, А.М.Пухов і В.Е.Фортов вивчали утворення торнадо-подібних вихрових структур в атмосфері Юпітера при падінні на нього осколків комети Шумейкер - Леві. На Марсі сильні смерчі виникнути не можуть через розрідженості атмосфери і дуже низького тиску. Навпаки, на Венері імовірність виникнення потужних торнадо велика, так як вона має щільну атмосферу, відкриту в 1761 М.В.Ломоносовим. На жаль, на Венері суцільний хмарний шар товщиною близько 20 км приховує її нижні шари для спостерігачів, які перебувають на Землі. Радянські автоматичні станції (АМС) типу Венера і американські АМС типу Піонер і Маринер виявили на цій планеті в хмарах вітер до 100м / с при щільності повітря, в 50 разів перевищує щільність повітря на Землі на рівні моря, однак смерчів вони не спостерігали. Втім час перебування АМС на Венері було коротким і можна очікувати повідомлень про смерчі на Венері в майбутньому. Ймовірно, смерчі на Венері виникають в зоні кордону, яка відділяє темну холодну сторону дуже повільно обертається планети від освітленої і нагрітої Сонцем сторони. На користь цього припущення говорить відкриття на Венері і Юпітері грозових блискавок, звичайних супутників смерчів і торнадо на Землі.

Смерчі і торнадо треба відрізняти від утворюються на атмосферних фронтах шквальних бур, що характеризуються швидким (протягом 15 хвилин) зростанням швидкості вітру до 33 м / с і потім її спадання до 1-2 м / с (також протягом 15 хвилин). Шквальні бурі ламають дерева в лісі, можуть зруйнувати легке будова, а на море можуть навіть потопити корабель. 19 вересня 1893 броненосець «Русалка» на Балтійському морі був перекинутий шквалом і відразу ж затонув. Загинуло 178 осіб екіпажу. Деякі шквальні бурі, що виникли на холодному фронті, досягають стадії смерчу, але зазвичай вони слабкіше і не утворюють повітряних воронок.

Тиск повітря в циклонах знижено, але в смерчі падіння тиску може бути дуже сильним, до 666 мбар при нормальному атмосферному тиску 1013,25 мбар. Маса повітря в торнадо обертається навколо загального центру ( «очі бурі», де спостерігається затишшя) і середня швидкість вітру може досягати 200 м / c, викликаючи катастрофічні руйнування, часто з людськими жертвами. Усередині торнадо є більш дрібні турбулентні вихори, які обертаються зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку (320 м / с). З гіперзвуковими турбулентними вихорами зв'язані самі злі і жорстокі витівки смерчів і торнадо, які розривають людей і тварин на частини або здирають з них шкіру і шкуру. Знижений тиск усередині смерчів і торнадо створює «ефект насоса», тобто втягування навколишнього повітря, води, пилу і предметів, людей і тварин всередину тромбу. Цей же ефект призводить до підйому і вибуху будинків, що потрапляють в депресійну воронку.

Класичною країною торнадо є США. Наприклад, в 1990 в США зареєстровано 1100 руйнівних смерчів. Торнадо 24 вересня 2001 над футбольним стадіоном в Коледж парку в Вашингтоні викликало 3 смерті, поранило кілька людей і викликало численні руйнування на своєму шляху. Понад 22 000 чоловік залишилося без електрики.

У Росії найбільшу популярність здобули московські смерчі 1904 року, описані в столичних журнальних і газетних публікаціях як свідчення численних очевидців. Вони містять всі основні риси типових смерчів російської рівнини, що спостерігаються і в інших її частинах (Тверська, Курська, Ярославська, Костромська, Тамбовська, Ростовська та інші області).

29 червня 1904 над центральною європейською частиною Росії проходив звичайний синоптичний циклон. У правому сегменті циклону виникло дуже велике купчасто-дощова хмара з висотою 11 км. Воно вийшло з Тульської губернії, минуло Московську і пішло в Ярославську. Ширина хмари була 15-20 км судячи по ширині смуги дощу і граду. Коли хмара проходило над околицею Москви, на нижній його поверхні спостерігали виникнення і зникнення смерчевих воронок. Напрямок руху хмари збігалося з рухом повітря в синоптичних циклонах (проти годинникової стрілки, тобто в даному випадку з півдня-сходу на північний захід). На нижній поверхні грозової хмари невеликі, світлі хмари швидко і хаотично рухалися в різні боки. Поступово, на безладні, турбулентні руху повітря накладалося впорядковане середній рух у вигляді обертання навколо загального центру і раптом із хмари звісилась сіра загострена воронка. яка не досягнула поверхні Землі і була втягнута назад в хмару. Через кілька хвилин після цього, поруч виникла інша воронка, яка швидко збільшувалася в розмірах і відвисає до Землі. Назустріч їй піднявся стовп пилу, який ставав все вище і вище. Ще трохи і кінці обох воронок з'єдналися, колона смерчу у напрямку руху хмари, вона розширювалася вгору і ставала все ширше і ширше. В повітря полетіли хати, простір навколо воронки заповнилося уламками будівель і зламаними деревами. На захід від в декількох кілометрах йшла інша воронка, також супроводжувалася руйнуваннями.

Метеорологи початку 20 ст. оцінювали швидкість вітру в Московських смерчах в 25 м / c, але прямих вимірювань швидкості вітру не було, тому ця цифра ненадійна і повинна бути збільшена в два-три рази, про це свідчить характер пошкоджень, наприклад вигнута залізні сходи, носилася по повітрю, зірвані дахи будинків, підняті в повітря люди і тварини. Московські смерчі 1904 супроводжувалися темрявою, страшенним шумом, ревом, свистом і блискавками. Дощем і великим градом (400-600 г). За даними вчених фізико-астрономічного інституту з смерчевого хмари в Москві випало 162 мм опадів

Особливий інтерес представляють турбулентні вихори усередині смерчу, що обертаються з великою швидкістю, так що поверхня води, наприклад, в Яузі або в Люблінських ставках при проходженні смерчу спочатку скипіла і завирувало як в котлі. Потім смерч всмоктав воду всередину себе і дно водойми або річки оголилося.

Хоча руйнівна сила московських смерчів була значною і газети рясніли найсильнішими прикметниками, потрібно відзначити, що за п'ятибальною класифікації японського вченого Т.Фуджіта ці смерчі відносяться до категорії середніх (F-2 і F-3). Найбільш сильні смерчі класу F-5 спостерігаються в США. Наприклад, під час торнадо 2 вересня 1935 у Флориді швидкість вітру досягала 500 км / год, а тиск повітря впала до 569 мм ртутного стовпа. Це торнадо вбило 400 осіб і викликало повне руйнування будівель в смузі шириною 15-20 км. Флориду не даремно називають краєм смерчів. Тут з травня до середини жовтня смерчі з'являються щодня. Наприклад, в 1964 зареєстровано 395 смерчів. Не всі з них досягають поверхні Землі і викликають руйнування.

Але деякі, такі як торнадо 1935 року, вражають своєю силою.

Подібні смерчі отримують свої назви, наприклад, торнадо Трьох Штатів 18 березня 1925. Воно почалося в штаті Міссурі, пройшло по майже прямому шляху через весь штат Іллінойс і закінчилося в штаті Індіана. Тривалість смерчу 3,5 години, швидкість руху 100 км / год, смерч пройшов шлях близько 350 км. За винятком початкової стадії, торнадо скрізь не відривався від поверхні Землі і котилося по ній зі швидкістю кур'єрського потяга у вигляді чорного, страшного, скажено обертового хмари. На площі в 164 квадратної милі все було перетворено в хаос. Загальна кількість загиблих - 695 чоловік, важко поранених - 2027 чоловік, збитки на суму близько 40 млн. Дол., Такі підсумки торнадо Трьох Штатів.

Смерчі часто виникають групами по два, три, а іноді і більше мезо-циклонів. Наприклад, 3 квітня 1974 виникло понад сотні смерчів, які лютували в 11 штатах США. Постраждало 24 тисячі сімей, а нанесений збиток оцінений в 70 млн. Дол. У штаті Кентуккі один з смерчів знищив половину міста Бранденбург, відомі й інші випадки знищення смерчами невеликих американських міст. Наприклад, 30 травня 1879 два смерчі, які слідували один за одним з інтервалом в 20 хвилин, знищили провінційне містечко Ірвінг з 300 жителями на півночі штат Канзас. З Ірвінгскім торнадо пов'язане одне з переконливих свідчень величезної сили смерчів: сталевий міст довжиною 75 м через річку «Велика Блакитна» був піднятий у повітря і закручений як мотузка. Залишки моста були перетворені в щільний компактний згорток сталевих перегородок, ферм і канатів, розірваних і вигнутих самим фантастичним чином. Цей факт підтверджує наявність гіперзвукових вихорів усередині торнадо. Безсумнівно, що швидкість вітру зросла під час спуску з високого і стрімчастого берега річки. Метеорологам відомий ефект посилення синоптичних циклонів після проходження гірських ланцюгів, наприклад Уральських або Скандинавських гір. Поряд з Ірвінгскімі смерчами, 29 і 30 травня 1879 виникли два Дельфосскіх смерчу на захід від Ірвінга і смерч Лі на південний схід. Всього в ці два дні, яким передувала дуже суха і спекотна погода в Канзасі, виникло 9 смерчів.

У минулому, смерчі США викликали численні жертви, що було пов'язано зі слабкою вивченістю цього явища, зараз число жертв від торнадо в США набагато менше - це результат діяльності вчених, метеорологічної служби США і спеціального центру з попередження штормів, який знаходиться в Оклахомі. Отримавши повідомлення про наближення торнадо, розсудливі громадяни США спускаються в підземні сховища і це рятує їм життя. Втім зустрічаються і божевільні люди або навіть «мисливці за торнадо», для яких це «хобі» іноді закінчується загибеллю. Смерч в місті Шатурш в Бангладеш 26 квітня 1989 потрапив в книгу рекордів Гіннеса як найтрагічніший за всю історію людства. Жителі цього міста, отримавши попередження про насування смерчі, проігнорували його. В результаті загинуло 1300 осіб.

Хоча багато якісні властивості смерчів до теперішнього часу зрозумілі, точна наукова теорія, що дозволяє шляхом математичних розрахунків прогнозувати їх характеристики, ще повною мірою не створена. Труднощі обумовлені перш за все відсутністю даних вимірювань фізичних величин всередині торнадо (середньої швидкості і напряму вітру, тиску і щільності повітря, вологості, швидкості і розмірів висхідних і низхідних потоків, температури, розмірів і швидкості обертання турбулентних вихорів, їх орієнтації в просторі, моментів інерції, моментів імпульсу та інших характеристик руху в залежності від просторових координат і часу). У розпорядженні вчених є результати фото і кінозйомок, словесні описи очевидців і сліди діяльності торнадо, а також результати радіолокаційних спостережень, але цього недостатньо. Торнадо або обходить майданчики з вимірювальними приладами, або ламає і забирає апаратуру з собою. Інша складність полягає в тому, що рух повітря всередині торнадо істотно турбулентному. Математичний опис і розрахунок турбулентного хаосу - це дуже складна і досі в повній мірі ще не вирішене завдання фізики. Диференціальні рівняння, що описують мезо-метеорологічні процеси, - нелінійні і, на відміну від лінійних рівнянь, мають не одне, а багато рішень, з яких потрібно вибрати фізично значиме. Тільки до кінця 20 ст. вчені отримали в своє розпорядження комп'ютери, що дозволяють вирішувати завдання мезо-метеорології, але і їх пам'яті і швидкодії часто не вистачає.

Теорія торнадо і ураганів була запропонована Арсеньєвим, А.Ю.Губаря, В.Н.Миколаївського. Відповідно до цієї теорії торнадо і смерчі виникають з тихого (швидкість вітру порядку 1 м / с) мезо-антициклону (наявного, наприклад, в нижній або бічній частині грозової хмари) з розміром близько 1 км, який заповнений (за винятком центральної області, де повітря спочиває), що швидко обертаються турбулентними вихорами, що утворюються в результаті конвекції або нестійкості атмосферних течій у фронтальних областях. При певних значеннях початкової енергії і моменту імпульсу турбулентних вихорів на периферії материнського антициклону середня швидкість вітру починає зростати і змінює напрямок обертання, формуючи циклон. З протягом часу розміри формується торнадо збільшуються, центральна область ( «око бурі») заповнюється турбулентними вихорами, а радіус максимальних вітрів зміщується від периферії до центру торнадо. Тиск повітря в центрі торнадо починає падати, формуючи типову депресійну воронку. Максимальна швидкість вітру і мінімальний тиск в оці бурі досягається через 40 хвилин 1,1 сек після початку процесу утворення торнадо. Для розрахованого прикладу радіус максимальних вітрів складає 3 км при загальному розмірі торнадо 6 км, максимальна швидкість вітру дорівнює 137 м / с, а максимальна аномалія тиску (різниця між поточним тиском і нормальним атмосферним тиском) складає - 250 мбар. В оці торнадо, де середня швидкість вітру завжди дорівнює нулю, турбулентні вихори досягають найбільших розмірів і швидкості обертання. Після досягнення максимальної швидкості вітру торнадо починає загасати, збільшуючи свої розміри. Тиск зростає, середня швидкість вітру убуває, а турбулентні вихори вироджуються, так що їх розміри і швидкість обертання зменшуються. Загальний час існування торнадо для розрахованого С.А.Арсеньєва, А.Ю.Губаря і В.Н.Миколаївського прикладу становить близько двох годин.

Джерелом енергії, що живить торнадо є сильно обертові турбулентні вихори, присутні в первісному турбулентному потоці.

Фактично, в запропонованій теорії є дві термодинамічне підсистеми - підсистема А відповідає середньому руху, а підсистема В містить турбулентні вихори. У розрахунках не враховувалося надходження нових турбулентних вихорів в торнадо з навколишнього середовища (наприклад, терміки - спливаючих нагору, що обертаються конвективних міхурів, що утворюються на перегрітій поверхні Землі), тому повна система А + В є замкнутою і сумарна кінетична енергія всієї системи з часом зменшується з -за процесів молекулярного і турбулентного тертя. Однак, кожна з підсистем є відкритою по відношенню до іншої і між ними може відбуватися обмін енергією. Аналіз показує, що якщо значення параметрів порядку (або, як їх називають, критичних чисел подібності, яких в теорії п'ять) невеликі, то середнє обурення у вигляді початкового антициклону не отримує енергію від турбулентних вихорів і загасає під дією процесів дисипації (розсіювання енергії). Це рішення відповідає термодинамічної гілки - диссипация прагне знищити будь-яке відхилення від стану рівноваги і змушує термодинамічну систему повернутися до стану з максимальною ентропією, тобто до спокою (настає стан термодинамічної смерті). Однак оскільки теорія - нелінійна, то це рішення не єдино і при досить великих значеннях керуючих параметрів порядку має місце інше рішення - руху в підсистемі А інтенсифікуються і посилюються за рахунок енергії підсистеми В. Виникає типова диссипативная структура у вигляді торнадо, що володіє високим ступенем симетрії, але далека від стану термодинамічної рівноваги. Подібні структури вивчаються термодинамікою нерівноважних процесів. Наприклад, спіральні хвилі в хімічних реакціях, відкриті і досліджені російськими вченими Б.Н.Белоусовим і А.М.Жаботінскім. Інший приклад - виникнення глобальних зональних течій в атмосфері Сонця. Вони отримують енергію від конвективних осередків, що мають набагато менші масштаби. Конвекція на Сонці виникає через нерівномірний нагрівання по вертикалі.

Нижні слоіатмосфери зірки нагріваються набагато сильніше, ніж верхні, які охолоджуються через взаємодію з космосом.

Отримані в розрахунках цифри цікаво порівняти з даними спостережень Флоридського торнадо 1935 класу F-5, яке було описано Ернстом Хемінгуеєм в памфлеті Хто вбив ветеранів війни у \u200b\u200bФлориді?. Максимальна швидкість вітру в цьому торнадо оцінювалася в 500 км / год, тобто в 138,8 м / с. Мінімальний тиск, виміряний метеорологічною станцією у Флориді, впало до 560 мм ртутного стовпа. З огляду на, що щільність ртуті 13,596 г / см 3 і прискорення вільного падіння 980,665 м / с 2 легко отримати, що це падіння відповідає значенню 980,665 · 13,596 · 56,9 \u003d 758,65 мбар. Аномалія ж тиску 758,65-1013,25 досягла -254,6 мбар. Як видно відповідність теорії і спостережень хороше. Ця згода можна поліпшити, злегка варіюючи початкові умови, прийняті при розрахунках. Зв'язок циклонів зі зниженням тиску повітря була відзначена ще в 1690 німецьким вченим Г. В. Лейбніц. З тих пір барометр залишається найбільш простим і надійним приладом для прогнозу початку і кінця торнадо і ураганів.

Запропонована теорія дозволяє правдоподібно розраховувати і прогнозувати еволюцію смерчів, однак вона висуває і чимало нових проблем. Відповідно до цієї теорії, для виникнення торнадо потрібні сильно обертові турбулентні вихори, лінійна швидкість обертання яких іноді може перевищувати швидкість звуку. Існують - чи прямі докази наявності гіперзвукових вихорів, що заповнюють виникає смерч? Прямих вимірювань швидкостей вітру в смерчі досі немає і саме їх повинні отримати майбутні дослідники. Непрямі оцінки максимальних швидкостей вітру усередині торнадо дають позитивну відповідь на це питання. Вони отримані фахівцями з опору матеріалів на підставі вивчення вигину і руйнувань різних предметів, знайдених в сліді смерчів. Наприклад, куряче яйце було пробито сухим бобом так, що шкаралупа яйця навколо пробоїни залишилася неушкодженою, як і при проходженні револьверної кулі. Часто спостерігаються випадки, коли дрібні гальки проходять через скла, не пошкоджуючи їх навколо пробоїни. Документально зафіксовані численні факти пробивання летять дошками дерев'яних стін будинків, інших дощок, дерев або навіть залізних листів. Ніяке крихке руйнування при цьому не спостерігається. Встромляються, як голки в подушку, соломинки або уламки дерев в різні дерев'яні предмети (на друзки, кору, дерева, дошки). На фото показана нижня частина материнської хмари, з якого формується торнадо. Як видно, вона заповнена обертовими циліндричними турбулентними вихорами.

Великі турбулентні вихори мають розміри трохи менші, ніж загальний розмір торнадо, але вони можуть дробитися, збільшуючи швидкість обертання за рахунок зменшення своїх розмірів (як фігурист на льоду збільшує швидкість обертання, притискаючи руки до тіла). Величезна відцентрова сила викидає з гіперзвукових турбулентних вихорів повітря і всередині них виникає область дуже низького тиску. Багато в смерчі і блискавок.

Розряди статичної електрики постійно виникають через тертя швидко рухомих частинок повітря одна об одну і відбувається внаслідок цього електризації повітря.

Турбулентні вихори, також як і сам смерч, мають дуже велику силу і можуть піднімати важкі предмети. Наприклад, смерч 23 серпня 1953 року в місті Ростові Ярославської області підняв і відкинув убік на 12 м раму від вантажного автомобіля вагою понад тонну. Уже згадувався інцидент зі сталевим мостом завдовжки 75 м скрученим в щільний згорток. Смерчі ламають дерева і телеграфні стовпи як сірники, зривають з фундаментів і потім в клаптики розривають будинку, перекидають поїзда, зрізають грунт з поверхневих шарів Землі і можуть повністю висмоктати колодязь, невелику ділянку річки чи океану, ставок або озеро, тому після смерчів іноді спостерігаються дощі з риб, жаб, медуз, устриць, черепах і інших мешканців водного середовища. 17 липня 1940 року в селі Мещери Горьковської області під час грози випав дощ зі старовинних срібних монет 16 ст. Очевидно, що вони були витягнуті зі скарбу, закопаного неглибоко в землю і розкритого смерчем. Турбулентні вихори і низхідні потоки повітря в центральній області смерчу вдавлюють в землю людей, тварин, різні предмети, рослини. Новосибірський вчений Л.Н.Гутман показав, що в самому центрі смерчу може існувати дуже вузька і сильний струмінь повітря, спрямована вниз, а на периферії смерчу вертикальна складова середньої швидкості вітру спрямована вгору.

З турбулентними вихорами пов'язані і інші фізичні явища, що супроводжують смерчі. Генерація звуку, чутного як шипіння, свист або гуркіт, звичайна для цього явища природи. Свідки зазначають, що в безпосередній близькості від смерчу сила звуку жахлива, але при видаленні від смерчу вона швидко убуває. Це означає, що в смерчі турбулентні вихори генерують звук високої частоти, швидко згасаючий з відстанню, тому що коефіцієнт поглинання звукових хвиль в повітрі обернено пропорційний квадрату частоти і зростає при її збільшенні. Цілком можливо, що сильні звукові хвилі в смерчі частково виходять за частотний діапазон чутності людського вуха (від 16 гц до 16 кГц), тобто є ультразвуком або інфразвуком. Вимірювання звукових хвиль в торнадо відсутні, хоча теорія породження звуку турбулентними вихорами була створена англійським вченим М.Лайтхіллом в 1950-х.

Смерчі також генерують сильні електромагнітні поля і супроводжуються блискавками. Кульові блискавки в смерчі спостерігалися неодноразово. Одна з теорій кульової блискавки була запропонована П.Л.Капица в 1950-х в ході експериментів з вивчення електронних властивостей розріджених газів, що знаходяться в сильних електромагнітних полях надвисокого частотного (СВЧ) діапазону. У смерчах спостерігаються не тільки світлові кулі, але і світяться хмари, плями, що обертаються смуги, а іноді і кільця. Часом світиться вся нижня межа материнської хмари. Цікаві описи світлових явищ в смерчі, зібрані американськими вченими Б.Вонненгутом і Дж.Мейером в 1968 «Вогненні кулі ... Блискавки в воронці ... Жовтувато-біла, яскрава поверхню воронки ... Безперервні сяйва ... Колона вогню ... Хмари, що світяться ... Зелений блиск ... Світиться колона ... блиск в формі кільця ... Яскраве світиться хмара кольору полум'я ... обертається смуга темно-синього кольору ... Блідо-блакитні туманні смуги ... Кирпично-червоне сяйво ... обертається світлове колесо ... вибухають вогняні кулі ... Вогняний потік ... Сяючі плями ... ». Очевидно, що світіння всередині смерчу пов'язані з турбулентними вихорами різної форми і розмірів. Іноді світитися жовтим світлом весь смерч. Сяючі колони двох смерчів спостерігалися 11 квітня 1965 місті Толедо, штат Огайо. Американський вчений Г.Джонс в 1965 виявив імпульсний генератор електромагнітних хвиль, видимий в смерчі у вигляді світлового круглого плями блакитного кольору. Генератор з'являється за 30-90 хвилин до утворення смерчу і може служити прогностичним ознакою.

Російський учений Качурин Л.Г. досліджував в 70-х роках 20 ст. основні характеристики радіовипромінювання конвективних купчасто-дощових хмар, що утворюють грози і торнадо. Дослідження проводилися на Кавказі за допомогою літакового радіолокатора в СВЧ діапазоні (0,1-300 мегагерц), сантиметровому, дециметровому і метровому діапазоні радіохвиль. Було виявлено, що СВЧ радіовипромінювання виникає задовго до утворення грози. Передгрозова, грозова і послегрозовую стадії відрізняються спектрами напруженості поля випромінювання, тривалістю і частотою проходження пакетів радіохвиль. У сантиметровому діапазоні радіохвиль, радар бачить сигнал, відбитий від хмар і опадів. У метровому діапазоні добре видно сигнали, відбиті від каналів сильних блискавок. У рекордно сильно грозі 2 липня 1976 Аланской долині в Грузії спостерігалося до 135 блискавичних розрядів в хвилину. Збільшення масштабів грозових розрядів відбувалося в міру зменшення частоти їх виникнення. У грозовому хмарі поступово утворюються зони з меншою частотою розрядів, між якими відбуваються найбільші блискавки. Л.Г.Качурін відкрив явище «безперервного розряду» у вигляді суцільної сукупності часто наступних імпульсів (більше 200 в хвилину), амплітуда яких має практично незмінний рівень, в 4-5 разів менший, ніж амплітуди сигналів відбитих від блискавичних розрядів. Це явище можна розглядати як «генератора довгих іскор», які не розвиваються в лінійні блискавки великого масштабу. Генератор має протяжність 4-6 км і повільно зміщується, перебуваючи в центрі грозової хмари - області максимальної грозової діяльності. В результаті цих досліджень були вироблені методи оперативного визначення стадій розвитку грозових процесів і ступеня їх небезпеки.

Сильні електромагнітні поля в торнадо-утворюючих хмарах можуть служити і для дистанційного відстеження шляху руху смерчів. М.А.Гохберг виявив цілком значущі електромагнітні обурення в верхніх шарах атмосфери (іоносфері), пов'язані з утворенням і рухом торнадо. С.А.Арсеньев досліджував величину магнітного тертя в смерчі і висловив ідею придушення торнадо методом запилення материнської хмари спеціальними феромагнітними тирсою. В результаті величина магнітного тертя може стати дуже великий і швидкість вітру в торнадо повинна зменшитися. Способи боротьби з торнадо в даний час знаходяться в стадії вивчення.

Сергій Арсеньєв

література:

Наливкин Д.В. Урагани, бурі, смерчі. Л., Наука, 1969
Вихрова нестійкість і виникнення смерчів і торнадо. Вісник Московського Державного університету. Серія 3. Фізики та астрономія. 2000, № 1
Арсеньєв С.А., Миколаївський В.Н. Народження і еволюція торнадо, ураганів і тайфунів. Російська Академія Природничих Наук. Известия секції наук про Землю. 2003 Випуск 10
Арсеньєв С.А., Губар А.Ю., Миколаївський В.Н. Самоорганізація торнадо і ураганів в атмосферних течіях з мезо-масштабними вихорами. Доповіді Академії Наук. 2004, т. 395, № 6

Вам доводилося коли-небудь спостерігати стовп жене з землі пилу або піску, схожий на танцюючий звивається батіг? Якщо так, радійте - це був не смерч. Те, що ви бачили називається піщаним або курних вихором.


Якщо порівнювати подану їм небезпека з небезпекою справжнього смерчу, вона буде пропорційна небезпеки іграшкового тираннозавра в порівнянні з живим. Енергія, укладена в істинному смерчі, еквівалентна енергії еталонної атомної бомби.

Що таке смерч і звідки він береться?

Що ж таке смерч? Він відомий нам під різними іменами - смерч, торнадо, тромб - і є одним з найнебезпечніших природних явищ. По суті своїй, він є ні чим іншим, як грозовою хмарою, що спустився на землю «потанцювати». Розмах «танцю» у поверхні землі може досягати 3 кілометрів, хоча зазвичай не перевищує 300-400 м.

Як виглядає смерч? Як величезна воронка, що спускається з небес на землю. Навколо нижній її частині видно хмару розкидаються нею предметів, бруду, пилу або води, якщо мова йде про смерчі над водною поверхнею. На відміну від вищезгаданих піщаних або запилених вихорів, смерч являє собою єдине ціле з - це, можна сказати, її хобот, який спустився на землю. Смерч не може від неї відірватися і стати самостійним. Піщані ж вихори взагалі ніякого відношення до хмар не мають.

Причини появи смерчів досі толком не вивчені. Достеменно відомо лише, що дане явище природи може виникнути, якщо вологе тепле повітря стикається з «куполом» холодного сухого повітря, розташованого над холодним ділянкою землі або моря.


Механізм виникнення приблизно такий: в місці зіткнення пар, що міститься в теплому потоці, конденсується, при цьому виділяється тепло, що нагріває повітря в зоні зіткнення, і він, природно, стрімголов мчить вгору. Природа не терпить порожнечі, як відомо, і на його місце затягується тепле вологе повітря і розташований нижче холодний ... І пішло-поїхало. Ми вже порівнювали смерч з атомною бомбою. Виявляється у них не так уже й мало загального бо те, що відбувається не назвеш інакше як ланцюговою реакцією.

Яким же чином формується горезвісний хобот, що спускається до землі? Справа в тому, що холодне повітря, затягує в зону розрідження, ще більше охолоджується і опускається вниз. А з ним опускається і сама зона розрідження, яка, діставшись до низу починає втягувати в себе все що завгодно і піднімати вгору.

Головна небезпека смерчу полягає по-перше, в тому, що він може граючи підняти людину до самих хлябей небесних, а потім, награвшись, відпустити з миром, а по-друге, ділянку розрідженого повітря, різко прийшов до вас в гості, може стати причиною того, що ваш будинок вибухне «від радості» і завалити вас уламками.

Що потрібно робити при смерчі?

Ховатися. Залізобетонний бункер - саме воно! Полезайте в нього - і ніякі смерчі вам не страшні! Якщо ви в автомобілі або якомусь вагончику - вилазьте негайно, інакше відчуєте себе в ролі Еллі з «Чарівника Смарагдового міста». Але з девяностодевятіпроцентной ймовірністю можна прогнозувати, що все закінчиться не так благополучно.


Якщо вас попало зустрітися з цим монстром на відкритому просторі, можете привітати себе з рекордом по невдачі: згадуйте шкільні уроки фізкультури і тисніть на форсажі в напрямку, перпендикулярному його руху. Якщо це не допомогло і він таки наздогнав вас (вони шпарять іноді зі швидкістю 60 км / ч), станьте частиною ландшафту - вожмітесь в якусь западину, улоговину, щілину таким чином, щоб область зниженого тиску не мала можливості вас затягнути. Адже для цього необхідно поступальний рух мас повітря із зворотного боку. Голову обов'язково закрийте руками - хіба мало який «подарунок» зверху прилетить.

Якщо ви в будинку, в якому немає підвалу, сховайтеся в центрі кімнати на першому поверсі. Тримайтеся подалі від вікон. Двері і вікна з боку наближається смерчу повинні бути закриті, а на звороті, навпаки, відкриті і зафіксовані. Це дозволить уникнути вибуху при перепаді тиску. Вимкніть електрику і перекрийте газ.

Чим смерч відрізняється від урагану?

Часто буває, що людина толком не чує різниці між такими поняттями як ураган і смерч. Це абсолютно різні речі! Ураган - це тропічний циклон, що виявляється у вигляді сильного вітру грози і зливи.


Смерч - це між іншим, ми вже докладно описали, що таке смерч. Але, треба сказати, плутанина ця неспроста - ураган може послужити причиною виникнення смерчу.

Чим смерч відрізняється від торнадо?

Нічим. Часто думають, що торнадо і смерч - це різні речі. Нічого подібного - це синоніми. Просто в деяких місцевостях прийнято називати торнадо сухопутний варіант цього явища, а смерчем - морський.