Смерчи
(тромбы, торнадо)
Циркуляция атмосферы включает в себя и смерчи.
Смерч – атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря, в верхней части имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаком.
Внешний вид и основные характеристики смерчей
Смерч выглядит устрашающе. Из очень темной, почти черной тучи опускается к земной поверхности сужающийся книзу хобот; он представляет собой вихрь. Вместе с тучей этот хобот-вихрь движется со скоростью поезда вдоль земной поверхности, случайным образом меняя направление движения.
Можно рассматривать смерч как часть грозового облака, быстро вращающуюся вокруг вертикальной оси. Впрочем, эта часть облака весьма специфична. Она не только быстро вращается, но и при этом, подобно сверхмощной вытяжной трубе, втягивает в себя и поднимает вверх воду, песок, камни, а также различные предметы, нередко тяжелые. Поэтому такой удивительной части грозового облака дают отдельное название – смерч. А все остальное облако, откуда опустился смерч, называют материнским облаком, подчеркивая тем самым происхождение смерча.
Термин «смерч» происходит от русского слова «сумрак» – ведь смерчи рождаются из грозовых облаков мрачного вида, создающих при своем появлении сумерки.
Если смерч возникает над морем, его называют водяным смерчем (или просто смерчем).
Смерчи над сушей называют тромбами (от французского tromb, означающего «труба»).
В Северной Америке тромбы принято называть торнадо (от испанского tornados, означающего «вращающийся»).
водяным смерчем
(или просто смерчем)
Тромбы
В метеорологии для смерчей используют название маломасштабные вихри
Тем самым подчеркивается локальный характер смерчей, их отличие от
вихрей среднего масштаба – тропических циклонов, диаметр которых составляет 300-500 км,
вихрей крупного масштаба – внетропических циклонов и антициклонов диаметром 1000-3000 км.
Диаметр вихря, образуемого водяным смерчем, составляет 30-200 м, а образуемого тромбом – 100 м-1 км.
Внешний вид смерчей может быть различным. Часто смерч напоминает свисающий из материнского облака хобот. Но можно видеть конус, широкую вверху и узкую у поверхности воронку, которая может принимать форму бокала. Смерч бывает похож на простую колонну, которая может слегка расширяться вверху и внизу и даже превращаться в подобие песочных часов.
Смерч характеризуется двумя скоростями – скоростью его перемещения вдоль земной поверхности и скоростью вращения частиц воздуха, участвующих в вихревом движении.
Первая соответствует скорости перемещения материнского облака. Она изменяется от нуля (когда смерч на какое-то время зависает неподвижно) до 150 км/ч (40 м/с). В среднем она составляет 20-50 км/ч (5-15 м/с).
Вторая скорость (скорость вихревого движения) значительно больше – от 50 м/с до 200 м/с.
Смерчи очень недолговечны
Водяные смерчи существуют обычно несколько минут. Тромбы (торнадо) могут существовать до нескольких десятков минут и даже нескольких часов. Смерчи, как правило, имеют хорошо наблюдаемую боковую стенку. За ней (внутри смерча) давление значительно ниже, чем снаружи. Оно опускается до 800 гПа и даже до 600 гПа. Логичен вопрос: как измеряют давление внутри смерча? Сразу заметим, что бесполезно пытаться поместить туда измерительный прибор. И дело не в том, что практически невозможно угадать ту точку земной поверхности, над которой пройдет неожиданно опустившийся из грозового облака смерч. Даже если бы это удалось, ураганные вихри внутри смерча тут же уничтожили бы измерительный прибор. Смерч наблюдают и изучают его последствия, т. е. характер и степень произведенных им разрушений. И уже на этом основании делают более или менее достоверные выводы о динамике вихрей внутри смерча.
Смерчи наблюдаются во многих странах – в США, Австралии, Новой Зеландии, Японии, Индии, Аргентине, а также в Южной Африке и Европе. Они появляются во время грозы или перед грозой в жаркие весенние или летние дни. В течение года на земном шаре возникает около 1500-2000 смерчей. Примерно половина из них приходится на территорию США.
В США существует так называемая аллея торнадо – полоса наиболее частых смерчей, проходящая через штаты Техас, Оклахома, Канзас, Миссури. Она начинается от побережья Мексиканского залива и проходит к северу и северо-востоку между Скалистыми и Аппалачскими горными хребтами. Влажный и теплый летний муссон с залива встречается здесь с прохладными воздушными массами, дующими от Скалистых и Аппалачских гор.
При прохождении достаточно мощного смерча возникает полоса серьезных разрушений на местности шириной до 100-200 м. На своем пути смерч вырывает с корнями деревья, разрушает дома, мосты, металлические опоры линий электропередачи. Он поднимает на десятки и сотни метров тяжелые объекты (людей, животных, автомобили, крыши домов) и отбрасывает их в сторону или переносит на некоторое расстояние, которое тем больше, чем легче объект. Песок, камни и относительно мелкие предметы втягиваются смерчем внутрь облака и выпадают затем оттуда, после того как смерч истощит свою энергию. Смерч может полностью высосать пруд или небольшое озеро, оголить на время дно реки.
Все это указывает на то, что область внутри смерча является зоной глубокой депрессии и характеризуется мощными вихревыми движениями, направленными по винтовой линии от земной поверхности к материнскому облаку. То, что область внутри смерча имеет значительно более низкое давление по сравнению с давлением вне этой области, подтверждается характером разрушений домов, задетых смерчем. Они взрываются изнутри. В момент прохождения смерча давление воздуха внутри дома внезапно оказывается существенно больше, чем снаружи (т.е. давление внутри смерча). Возникновение резкого перепада давлений разрывает дом (иначе говоря, взрывает его изнутри). Но одного лишь низкого давления в смерче недостаточно, чтобы он мог действовать подобно мощной вытяжной трубе. Сам по себе перепад давлений не смог бы поднять воду по трубе смерча выше 10 м (напомним известный опыт Торричелли). Для подъема воды (и не только ее) на высоту материнского облака необходимо мощное восходящее вихревое движение воздушной массы внутри трубы смерча.
Как можно судить об огромной скорости вихря внутри смерча? В настоящее время предпринимаются попытки локационных измерений этих скоростей. Они подтверждают значения скорости порядка 100 м/с. Но еще до этих исследований было установлено, что скорости могут быть в полтора-два раза больше. Эти данные получили специалисты по сопротивлению материалов, изучавшие изгибы и разрушения различных предметов, «обработанных» смерчем.
Следует обратить внимание на то, что область произведенных смерчем разрушений нередко оказывается четко отграниченной. Известен случай, когда налетевший смерч поднял в воздух корову, а женщина, доившая ее, так и осталась сидеть на месте и возле нее стояло ведро с молоком. Подобных удивительных случаев наблюдалось немало. Из двух находящихся рядом объектов один уносится смерчем, а другой остается совершенно невредимым. Это означает, что вихри в смерче весьма четко локализованы. Вне стенки смерча, снаружи, они отсутствуют. Таковы обычные смерчи, их называют гладкими смерчами. Заметно реже появляются расплывчатые смерчи, обладающие нерезкими, расплывчатыми очертаниями. Ограничимся лишь упоминанием о них.
Но оставим разрушения, производимые смерчами, и познакомимся с наблюдениями самих смерчей, сделанными очевидцами. Сохранилось описание смерча, появившегося на окраине Москвы в июне 1904 г.:
«Огромная грозовая туча надвинулась, и наступили сумерки. На нижней поверхности тучи беспорядочно двигались небольшие светлые облака. Постепенно в этих беспорядочных движениях стало проявляться вращение значительной массы облака вокруг общего центра. С земли поднялась пыль и вместе с травой и листьями, крутясь, устремилась вверх, к этому центру. Вдруг из тучи свесилась серая остроконечная воронка, которая быстро увеличилась в размерах и отвисла к земле. Еще немного, и окончание воронки соединилось с концом столба пыли, поднимавшегося с земли навстречу воронке. Образовалась колонна смерча, протянувшаяся от тучи до земли. В воздух полетели обломки строений и сломанные деревья. Начался сильный дождь».
Заслуживают внимания свидетельства редких случайных наблюдателей, над головой которых прошел, не касаясь земли, хобот смерча. В штате Канзас в США в 1930 г. невольно оказался таким наблюдателем один из фермеров. Вот как он писал позднее:
«Конец воронки повис прямо над моей головой. Из конца воронки шел гудящий звук. Я взглянул вверх и к своему удивлению увидел само сердце смерча. В его середине была полость диаметром 30-70 м, которая шла кверху на расстояние около километра. Стены полости были образованы вращающимися облаками, а сама она была освещена блеском молний, перескакивающих с одной части стены на другую. Полость казалась пустой…»
А вот свидетельство другого наблюдателя, случайно оказавшегося под воронкой смерча (штат Техас, 1951 г.):
«Воронка прошла в шести метрах над моей головой. Ширина внутренней полости была около 150 м, толщина стенки — всего 3 м. Стенка быстро вращалась. Вращение было видно до самого верха и, очевидно, уходило в тучу. Когда смерч прошел надо мной и, опустившись, коснулся дома соседа, он в одно мгновение смахнул его».
Источник
Смерч (торнадо)
Смерч – это ужасающее, необычное, поражающее воображение природное явление, обладающее невероятной разрушительной силой. Огромная воздушная воронка легко поднимает людей, автомобили, вырывает деревья, разрушает постройки до основания. По действию стихия похожа на ураган, но последствия ее разгула гораздо серьезнее.
Что представляет собой явление?
Смерч или торнадо – возникающий в грозовых облаках атмосферный вихрь, протягивающийся до земной поверхности. Воздушная масса вращается с невероятной скоростью, формируя воронку. От облака внутренние потоки воронки вытягиваются к земле, а наружные – поднимаются. В результате образуется область, где воздух разрежен.
Попадающие в эту область объекты, имеющие достаточный уровень давления внутри себя, обычно под воздействием разности давлений взрываются. Под такими объектами в данном контексте подразумеваются, прежде всего, закрытые постройки.
Описываемое явление природы имеет следующие характеристики:
- форма – самая разная (конусо-, бочко-, бокало-, рогообразная, в виде песочных часов, извивающегося шнура, но чаще всего воронкообразная);
- период существования – от пары минут до нескольких часов;
- разность центрального и периферического давления – до 200 мб;
- скорость перемещения – до 1000 км/ч;
- направление движения – в северном полушарии против часовой стрелки, в южном – по часовой;
- область разрушения – до 3 км;
- диаметр воронки – от нескольких десятков метров до 2 км;
- цвет – разный, определяется освещенностью захваченного пространства, влажностью воздуха, расположением Солнца.
Атмосферный вихрь, находящийся перед Солнцем, выглядит темнее, а если Солнце за спиной очевидца, то светлее. Когда воздух насыщен влагой, торнадо лучше виден. Опаснейшим считается вихрь, возникший при низкой влажности воздуха и почвы, поскольку он может быть совершенно прозрачным и незаметным. Его замечают, только когда в воздушный поток попадают предметы. Также опасен смерч, что появляется при пылевой буре или сильном дожде: своевременно заметить его сложно.
Из-за глобальных климатических изменений торнадо стали фиксировать в регионах, для которых это явление раньше не было характерно. Если смотреть по широтам, то наиболее часто смерчи отмечаются в полосе между 45 и 60°, но на Североамериканском континенте зона появления простирается до 30°. США страдают от природной стихии чаще всего, каждый год в стране фиксируют около 800 вихрей. Поэтому во многих штатах частные дома оборудованы подземными укрытиями. В 1965 году метеорологические службы США зафиксировали в шести штатах 37 одновременно возникших торнадо.
В весенние и летние месяцы, когда показатели температуры воздуха стабильно высокие, смерчи появляются в несколько раз чаще, чем в холодное время года. Наиболее активны воздушные вихри в мае и июне. Появляются они исключительно в грозу в дневное и вечернее время. Ночью смерчи отмечаются редко.
Ниже приводятся интересные факты о торнадо:
- Сила ветрового потока такова, что небольшие и легкие предметы, попавшие в воронку, пронзают насквозь встречающиеся на пути деревья и стены построек.
- Бывали случаи, когда здания не разрушались, а целиком переносились на значительные расстояния или разворачивались на фундаменте.
- Некоторым людям удавалось выжить, даже остаться невредимыми, находясь в центре вихря. Внутри воздушного столба зона покоя, но дышать там сложно, так как воздух разрежен.
- Нередко смерчи переносят на значительные расстояния необычные объекты, которые затем падают на землю. Очевидцы рассказывают о дождях из лягушек, насекомых, рыб, монет и прочего.
- Однажды торнадо поднял над землей и отбросил на 40 метров поезд, весящий более 80 тонн.
- Был случай, когда вихрь не смог оторвать от земли хорошо закрепленный стальной мост длиной более 70 метров. Тогда он закрутил его в спираль.
Как образуется смерч или торнадо?
Ученые неплохо осведомлены, что такое торнадо, исследования активно ведутся не одно десятилетие. Но, несмотря на то, что строение смерча хорошо изучено, раскрыть точные причины образования смерчей пока не удается. Точно можно сказать только то, что зловещая воронка – один из вариантов движения воздуха.
Грозовое облако, откуда берется воронка, находится на высоте 3 – 4 км от земной поверхности. На этой высоте располагается ось потоков воздуха: отмечаются мощные восходящие потоки, резкие и сильные порывы ветра.
Теплая и влажная воздушная масса, формирующая облако, сталкивается с холодным потоком, образовавшимся над земной или водной поверхностью. При столкновении происходит конденсация влаги, образуются дождевые капли. Теплая воздушная масса устремляется вверх, где создает область разреженности. В эту область втягиваются и теплый воздух облака, и холодный, находящийся под облаком.
Процесс сопровождается выделением большого количества энергии, достаточной для формирования устремленной вниз воронки, втягивающей в себя все, что может оторваться от земли. Достигнув земли, вихрь не находится на одном месте, а беспрерывно движется, поглощая холодный приземный воздух. Осадков обычно нет, в редких случаях выпадает мелкий дождь.
Когда поступление холодных и теплых воздушных потоков иссякает, «труба» начинает сужаться. Вскоре она отрывается от земли, растворяется в облаке, из которого вышла.
Классификация смерчей
Выделяются следующие виды смерчей:
- Бичеподобные – самые часто наблюдаемые, наименее разрушительные, нередко наблюдаемые над водой. Воронка гладкостенная, узкая, иногда извивается:
- Расплывчатые – широкие, похожие на спустившееся на землю и вертящееся облако. Это сильный смерч, захватывающий значительный участок земной поверхности, несущийся с невероятной скоростью:
- Составные – состоящие из нескольких «шнуров», перемещающихся вокруг главной «трубы». Торнадо этого вида самые разрушительные, так как атакуют сразу несколько участков территории:
- Огненные торнадо появляются из тучи, возникшей в результате либо сильного природного пожара, либо извержения вулкана. Опасны тем, что способствуют распространению огня на многие километры:
- Водяные смерчи возникают над океанической, морской, реже озерной поверхностью, когда вода холодная, а воздух над ней теплый:
- Земляной – редкий вид, появляющийся вследствие серьезной природной катастрофы, чаще всего землетрясения. Обычно тонкий и изогнутый, причем радиус стенок расширяется ближе к земле. В центральной части столба кружатся почвенные комки, ниже – грязевая масса:
- Снежный смерч является следствием сильной зимней метели:
- Песчаный – редкий и уникальный по причинам происхождения вид. Возникновение торнадо отмечается не в облачном слое, а в приземной части. Солнечные лучи разогревают песок так, что давление на данном участке снижается, в эту область стекаются воздушные массы. Песок под воздействием ветра начинает вращаться, формируя крупную воронку, способную к перемещению и длительному существованию:
Существует классификация торнадо по силе поражающих факторов. Выделяются следующие разновидности вихрей:
- Слабо разрушающие (скорость до 30 м/с). Возможно повреждение крыш, ограждений, деревьев.
- Умеренно разрушающие (до 50 м/с). Срывающие кровлю, переворачивающие машины.
- Значительно разрушающие (до 70 м/с). Разваливающие небольшие постройки, переворачивающие крупные транспортные средства, вырывающие деревья.
- Сильные (до 90 м/с). Разрушающие стены зданий, поднимающие автомобили, поезда, водные суда.
- Сильнейшие (до 115 м/с). Разрушающие и поднимающие большие здания, подхватывающие и разбрасывающие транспортные средства, прочие крупные объекты.
- Сверхсильные (до 145 м/с). Огромные строительные и транспортные объекты переносятся на значительные расстояния с огромной скоростью.
- Полностью разрушающие (скорость от 145 м/с). Разметающие в щепки все, что попадается на пути.
Способы защиты от смерча
К сожалению, зная, что такое смерч, специалисты пока не могут заблаговременно прогнозировать его появление. Предупреждение об опасности население получает за 10 – 15 минут до стихии. Но и этого времени бывает достаточно, чтобы выжить при торнадо.
Говоря о том, какую опасность представляет смерч для жизни человека, первым делом нужно отметить разрушение жилища и образование завалов. Если здание большое, то найти под завалами людей проблематично. Вторая опасность – подъем в воздух и удар о землю. Выжить в этом случае фактически невозможно.
Вариант, как спастись от смерча, всего один – уход в подземное укрытие. Торнадо – явление наземное, поэтому зона безопасности – объекты ниже уровня земли. Лучшая защита от смерча – уход в метро, подвал, подземный гараж. Если вихрь несильный, то можно укрыться в крепком кирпичном или бетонном здании.
Если на суше спасение находят в подземелье, то при появлении жуткой воронки над морем морякам остается уповать на чудо и крепость корабля.
Правила поведения во время стихии следующие:
- нельзя оставаться в автомобиле или автобусе (для вихря транспорт – любимая мишень);
- запрещается выбегать из укрытия на открытые пространства;
- если укрыться негде, а воронка настигает, то нужно бежать не вперед (вихри нередко перемещаются быстрее автомобиля), а в сторону;
- хороший вариант действия на открытом пространстве – найти углубление в земле, лечь в него, скрутиться, закрыть голову руками.
Сильнейшими и самыми разрушительными торнадо в человеческой истории считаются следующие три:
- Разрушивший до основания городок Уичито-Фолс (Техас) в апреле 1958 года. Этот смерч записан в Книге Гиннесса как мощнейший, имевший сумасшедшую скорость ветра (от 450 км/ч).
- Разрушивший Маникганж – плотно заселенный регион Бангладеш в апреле 1989 года:Этот смерч считается самым страшным и гибельным в истории цивилизации. Погибли 1300 человек, более 12 тысяч получили ранения.
- Обрушившийся на три штата США в марте 1925 года. Этот торнадо является самым большим в истории, он состоял из восьми воронок.
Этот смерч считается самым страшным и гибельным в истории цивилизации. Погибли 1300 человек, более 12 тысяч получили ранения.Есть и другие известные случаи ужасающей стихии. Большие разрушения и многочисленные человеческие жертвы остались после торнадо, прокатившихся в 1969 году по Бангладеш, в мае 2013 года по штату Оклахома, в июне 2015 года по долине Янцзы в Китае.
В чем отличие торнадо от смерча?
Смерчи и торнадо – одно и то же явление. Некоторые первым словом называют надводные образования, а вторым – надземные. В действительности разницы нет. Один и тот же атмосферный вихрь смерчем предпочитают называть в русскоговорящих странах, а торнадо – в США. Кстати, испанское слово «tornado» означает «вращение».
Смерч – удивительное, поражающее воображение явление. Спирально движущийся воздух становится грозной стихией, наносящей огромный ущерб. Явление пока не изучено так хорошо, чтобы метеорологи могли заблаговременно его спрогнозировать или предотвратить.
Источник
