Реклама на портале

Смерчи: причины возникновения и способы прогнозирования.

На самом деле многие бедствия с которыми мы можем столкнуться, вызваны природными явлениями и человеческой волей.

Если отложить в сторону страх и суеверия, то люди сталкиваются с одной из самых удивительных достопримечательностей в естественном мире. Эти извилистые штормовые колонны могут достигать скорости ветра до 320 км в час уничтожая дома и здания в процессе и называются торнадо или смерчи.

Тем не менее, в некоторых частях мира, эти мощные смерчи являются обычным явлением. Только Соединенные Штаты переживают более 1000 таких природных явлений в год, и о смерчах сообщается на всех континентах, кроме Антарктиды. возможно эти природные явления .

Что такое торнадо

Природное явление торнадо яростно вращающийся столб воздуха, который спускается с грозой на землю. Никакое другое явление погоды не может соответствовать ярости и разрушительной силе. Это природное явление может быть достаточно сильным, чтобы разрушать большие здания, оставляя только голый бетонный фундамент. Кроме того, они могут поднимать 20-тонные железнодорожные вагоны со своих путей, а обычные машины превращать в летающие.

Торнадо — это действительно сложное природное явление и даже не дает объяснения. Они формируются, только если шторм начинает вращаться вертикально, штопор воздуха поднимается высоко в небо. Ученые считают, что вращение начинается из-за сдвига ветра, быстрых изменений скорости или направления ветра на разных уровнях атмосферы.

Представьте себе кусок пластилина между руками. Если перемещать этот пластилин в противоположных направлениях, он между руками поднимается в трубку.

Разница между ураганом, смерч и торнадо

Природное явление торнадо — это быстро вращающаяся колонна воздуха, которая простирается от грозового кучево-дождевого облака до земли. Природное явление часто (но не всегда) видно как воронкообразное облако. Важно никогда не путать с ураганом или другим тропическим циклоном, потому что торнадо и ураганы — это очень разные природные явления. Возможно, единственное сходство между заключается в том, что они оба содержат сильные вращающиеся ветры, которые могут нанести ущерб.

Если ураганы — ядерная боеголовка природы, то торнадо — ее умная бомба.

Разницы между смерчом и торнадо нет, так как смерч — это перевод на русский язык.

Однако существует много различий между смерчами и ураганами. Крупный смерч наблюдается до 4 км в ширину, а большинство < 0.8 км в ширину. Материнские грозовые облака, которые образуют это явление, обычно имеют ширину около 16 км. Однако ураганы, как правило, намного больше, от примерно 160 км до 1600 км в ширину.

Жизнь торнадо коротка, от нескольких секунд до нескольких часов. Напротив, жизненный цикл урагана может длиться от нескольких дней до нескольких недель. Грозовые тучи, которые их производят, требуют сильного вертикального сдвига ветра и сильные горизонтальные изменения температуры. Ураганы процветают в регионах где слабый вертикальный сдвиг ветра и горизонтальное изменение в температуре атмосферы мало. Кроме того, сильные торнадо обычно происходят над землей, в то время как ураганы почти всегда формируются над океаном.

Наконец, самые сильные торнадо могут иметь скорость ветра более 300 км/ч, но даже самые сильные ураганы редко производят скорость ветра более 250 км/ч.

Отдельные тучи принесенные ураганом могут вызвать торнадо, когда ураган подходит к берегу в некоторых случаях, в течение нескольких дней после выхода на сушу. Смерч, скорее всего, произойдет в конкретном квадранте урагана. Некоторые исследования показывают, что выбранный квадрант чаще всего представляет передний правый сектор по отношению к направлению ураганного распространения, но и другие исследования показывают, что северо-восточный квадрант является предпочтительным для образования явления независимо от направления распространения урагана. Несмотря на это, торнадо обычно образуется в той части урагана, где вертикальный сдвиг ветра является самым большим. Если ураган взаимодействует с фронтом или он поглощает неустойчивый воздух, развитие станет более благоприятным. Некоторые ураганы могут не производить торнадо, в то время как другие развивают несколько влияя на Земли.

В целом торнадо, связанные с ураганами, относительно слабы и недолговечны, особенно по сравнению с теми, которые происходят на равнинах США. Тем не менее, последствия этого природного явления, добавленные к воздействию ураганных ветров, могут привести к огромным разрушениям.

Где чаще всего присходит торнадо

Чаще всего это природное явление встречается в Соединенных Штатах когда теплые, влажные ветры уходят на север от Мексиканского залива весной и летом, где они встречаются с холодными, сухими южными Канадскими фронтами.

В весенние и летние месяцы на равнинах преобладают южные ветры. У истоков этих южных ветров лежат теплые воды Мексиканского залива, которые обеспечивают много теплого, влажного воздуха, необходимого для интенсивного развития грозы. Горячий сухой воздух образуется над более высокими высотами на запад и становится крышкой, когда он распространяется на восток над влажным воздухом залива. Сухой воздух и воздух залива встречаются около земли, где граница известная как сухая линия формируется к западу от Оклахомы.

Торнадо — самые сильные смерчи в природе. В среднем ежегодно сообщается о 800 торнадо, в результате чего порядка 80 человек гибнут и 1500 получают ранения. Это глобальное явление, затрагивающее людей на каждом континенте, кроме Антарктиды.

Как формируются торнадо?

Правда в том, что ученые не до конца понимают, как они формируются. Как правило, торнадо развиваются на несколько тысяч метров над поверхностью земли внутри огромного вращающегося грозового облака. Эта гроза содержит очень сильный вращающийся восходящий поток. Именно это вращение и затягивает всё по пути.

Торнадо начинается с воронкообразного облака, простирающегося от грозовых облаков. Воронка из облака становится видимой из-за капель воды, однако в некоторых случаях может казаться невидимым из-за недостатка влаги. Когда воронкообразное облако находится на полпути между базой и землей, то начинается «торнадо».

Скоростные ветры вращаются вокруг небольшого, относительно спокойного центра и высасывают пыль и мусор, делая это природное явление темнее и более видимым.

Какова длина пути торнадо? Как долго они продлятся? Как быстро они двигаются?

Траектории этого природного явления варьируются от 100 метров до 4 километров в ширину и редко превышают 20 километров в длину. Они могут длиться от нескольких секунд до более часа, однако большинство из них не превышает 10 минут. Большинство путешествуют с юго-запада на северо-восток со средней скоростью 50 км в час, но скорость наблюдается в диапазоне от почти без движения до 100 км в час.

Когда и где происходят торнадо?

Большинство торнадо происходит в относительно плоском бассейне между горой и морем, но никакое государство не застраховано. Пиковые месяцы активности явления апрель, май и июнь. Типичное время наступления — достаточно теплый и знойный весенний полдень и 21 час вечера.

Что вызывает торнадо?

Торнадо формируется под определенным набором погодных условий, в которых три очень разных типа воздуха объединяются определенным образом. Рядом с землей лежит слой теплого и влажного воздуха, наряду с сильными южными ветрами. Более холодный воздух и сильные западные или юго-западные ветры лежат в верхней атмосфере. Перепады температуры и влажности между поверхностью и верхними уровнями создают то, что мы называем нестабильностью. Это необходимый ингредиент для образования природного явления. Третий слой горячего сухого воздуха устанавливается между теплым влажным воздухом при низких уровнях и прохладным сухим воздухом. Этот горячий слой действует как крышка и позволяет теплому воздуху становиться еще более нестабильным. Сложные взаимодействия между восходящим потоком и окружающими ветрами могут заставить восходящий поток начать вращаться и природное явление торнадо рождается.

Что такое шкала ущерба Фуджита?

Доктор Теодор Фудзита исследовавший это явление разработал шкалу повреждений, чтобы обеспечить оценки силы на основе опросов повреждения. Поскольку очень трудно произвести прямые измерения, оценка ветров, основанная на повреждении, является лучшим способом их классификации. Новая усовершенствованная шкала устраняет некоторые ограничения, выявленные метеорологами и инженерами с введением шкалы Фуджиты в 1971 году. Диапазон интенсивностей остается, как и прежде, от нуля до пяти, причем «EF0» является самым слабым, связанным с очень небольшим ущербом, а «EF5» представляет собой полное разрушение, что было в Гринсбурге, штат Канзас, 4 мая 2007 года, классифицированный как «EF5». Шкала EF была принята 1 февраля 2007 года.

Постоянная бдительность и быстрое предупреждение имеют решающее значение, так как это природное явление может нанести удар практически в любом месте в любое время. Большинство торнадо, резкие в начале, недолговечны и часто скрывается под дождем или в темноте. Лучший способ справиться с ними — это готовность.

Какое было самое большое торнадо в мире?

Самое большое торнадо в мире произошла 18 марта 1925 года в США. 747 человек погибли и 2027 получили ранения в штатах Миссури, Иллинойс и Индиана, когда несколько твистеров возникли в этот день. Самый большой из этих торнадо, названный «три-государства», взял 695 жизней и был классифицирован как F5. Он переместился на 300 км по земле со скоростью в 100 км в час. Это продолжалось на земле в течение 7 часов 20 минут.

Каковы самые сильные ветры?

С помощью радара метеорологи зафиксировали, что 3 мая 1999 года один Твистер имел ветры с скоростью 480 км в час на высоте 30 метров. Ученые обнаружили, что сильнейшие ветры обычно происходят на высоте около 100 метров над землей. Однако большинство этого природного явления не имеют скорости ветра свыше 150 км в час.

Хотя они могут произойти в любое время дня и ночи, большинство смерчей формируются в конце дня. К этому времени солнце нагрело землю и атмосферу достаточно, чтобы произвести грозы.

Обычные гладкие смерчи. Формы гладких смерчей не­обыкновенно разнообразны и быстро изменяются у одного и того же смерча. Характерной особенностью служит резкое ограничение, устойчивая гладкая поверхность, от­личающая смерчи от всех других атмосферных воздуш­ных образований. Вторая особенность - значительная длина и небольшой диаметр. Третья особенность - более или менее вертикальное положение.

В зависимости от соотношения длины и ширины мож­но выделить две группы смерчей: 1) змееобразные и 2) воронкообразные, хоботообразные и колонноподобные.

Змееобразные смерчи сравнительно редки. Кроме длинного извивающегося тела, напоминающего змею или бич, они отличаются наиболее горизонтальным положе­нием.

Очень длинный и тонкий смерч наблюдался в 1937 г. в штате Небраска (фото 9). И хотя в нижней части он был полупрозрачен и почти невидим, но вызвал образо­вание высокого и снизу широкого каскада пыли, Смерч опустился из полусферического черного облака.

Изучение ряда смерчей показало, что змееобразные формы рождаются в конечной стадии развития смерчей. Они разрываются, и смерч исчезает. Так, смерч у Пеша­вара в Пакистане 5 апреля 1933 г. в конце начал утон­чаться, стал змееобразным и наконец нитеподобным, очень длинным, сильно изогнулся, разорвался в середине и прекратил свое существование.

Хоботообразные, колонноподобные и воронкообразные смерчи наиболее многочисленны. Они обычно называются воронками. Типичный хоботообразный смерч наблюдался в Ленинграде 15 августа 1925 г.- явление для города чрезвычайно редкое. Если и замечаются иногда неболь­шие воронки в нижней части мощного грозового облака, то, как правило, эти зародышевые смерчевые образования не получают дальнейшего развития. Смерч 1925 г. про­явил себя во всей красе. Около 4 ч дня небо затянулось облаками, слышались раскаты грома от отдаленной грозы восточнее города. В 4 ч 2 мин в самом центре города можно было видеть, как из грозового облака, проходив­шего на восток-юго-востоке, спустилась воронка, напоми­навшая изогнутый хобот слона. Через 1-2 мин смерч стал уже похож на песочные часы: наиболее тонкая часть его была посредине.

Существовал смерч всего несколько минут. Быстро исчезла нижняя его часть, а к 4 ч 5 мин и верхняя, пре­вратившаяся в тонкий завиток, вошла в облако. Нижний конец смерча нельзя было наблюдать, так как его закры­вали дома. Судя по отсутствию каких-либо разрушений, он, вероятно, не доходил до земли.

В США преобладают небольшие смерчи, имеющие форму узкой и длинной, резко ограниченной воронки, расширяющейся у материнского облака и суживающейся к земле, где она сопровождается небольшим каскадом пыли. Воронка обычно светлее облака и хорошо видна из­дали. Это дает возможность жителям спрятаться в спе­циальные смерчевые погреба.

Эффектный хоботообразный смерч был сфотографи­рован 24 июня 1930 г. в штате Небраска (фото 2).

Типичный хоботообразный смерч…

Расплывчатые смерчи. Наиболее своеобразны разруши­тельные низкие широкие смерчи с нерезкими, расплыв­чатыми очертаниями. Благодаря последней особенности их иногда называют облаками, облачными массами. Нередко они имеют черный цвет.

Низкий смерч, ширина которого больше высоты, про­шел 15 марта 1938 г. над штатом Иллинойс. В результате пострадало 18 кварталов, погибло 10 человек, ущерб составил 500 тыс. долл. Высота смерча достигала 150-250 и.

Следует отметить известный смерч Трех Штатов 18 марта 1925 г. По числу жертв и принесенным убыткам он считается наиболее разрушительным. Начавшись в штате Миссури, смерч прошел почти прямо через Илли­нойс и закончился в штате Индиана. Характерной его особенностью было отсутствие резких очертаний. В Ин­диане он пересек территорию в виде темной массы с вет­ками деревьев. Один из очевидцев описывал его как «туман», катившийся на него крутящейся и кипящей мас­сой. Сила шторма все время была одинаковой. Если бы этот смерч случился в Европе, его, конечно, назвали бы бурей. Длина его пути оказалась 350 км, наибольшая ширина - 800-1600 м, скорость движения - от 115 до 96 км/ч, длительность - 3,5 ч. Характерными особен­ностями смерча были почти прямолинейное движение на северо-восток и отсутствие скачков, кроме того, он не отрывался от земли. Поэтому полное разрушение произо­шло на огромной площади - 426 км 2 .

Форма смерча была своеобразна: он имел вид непра­вильного, бешено вращавшегося облака. Вначале време­нами виднелась воронка, но очень скоро она скрылась в облаке, наполненном пылью и обломками.

Весьма интересен и другой знаменитый смерч мэттун­ский, прошедший над штатами Иллинойс и Индиана 26 мая 1917 г. Длина его пути была громадна - около 500 км, продолжительность 7 ч 20 мин, ширина 400- 1000 м. На всем протяжении он обладал обычной ворон­кой, но на расстоянии 15 км между городами Мэттун и Чарлстон воронки не было: по земле ползло черное кру­тящееся плотное облако, вызывавшее наибольшие разру­шения. Погибло около 110 человек. Наблюдатель-метео­ролог высказал предположение, что облако ползло так близко над землей, что для воронки не было места.

20 июня 1957 г. на город Фэрго надвинулось большое грозовое облако. Оно шло низко, но еще ниже, у его основания, обособилось небольшое облако. Оно повисло почти над землей. Скоро из его боковой части отошла широкая воронка. Через несколько минут она достигла земли, начав интенсивные разрушения. Облако все время шло очень низко, и воронка постоянно изменяла очерта­ния, сохраняя столбообразную форму, неправильную и расплывчатую. Она становилась то шире, то уже, спускалась все ниже, и наконец облако легло на город. Стало темно, как ночью. Страшный рев и свист ветра, грохот и треск ломающихся зданий и деревьев, обломки, несущие­ся в воздухе с невероятной скоростью,- такой представ­лялась картина смерча. Хорошо еще, что ширина полосы разрушений не превышала 1-1,5 км. К счастью, через несколько минут облако начало подниматься, снова обра­зовался громадный, широкий и низкий смерч с расплыв­чатыми очертаниями. Он становился все выше и уже, очертания его уплотнились, и через полчаса после его возникновения воронка приняла обычную хоботообразную форму, резко ограниченную. Еще через несколько минут началась последняя стадия существования смерча. Обла­ко шло уже на большой высоте, воронка удлинялась, изо­гнулась и стала тонкой, как веревка. Но и она шла по земле, причиняя разрушения, правда небольшие. Затем воронка разорвалась и ушла в облако. Общая длина пути смерча составила около 12 км. Смерч шел медленно, при ярком освещении и был заснят фото- и кинокамерами. На кадрах киносъемки хорошо видно, как расплывчатая громадная воронка становилась все ниже, наконец исчез­ла и материнское вращающееся облако легло на землю.

Другой расплывчатый смерч прошел 8 июня 1966 г. над городом Топика (Канзас). Он произвел в городе страшные разрушения. Пострадали не только обычные одно- и двухэтажные дома (иногда от них не оставалось ничего), но и громадные корпуса университета. Длина зоны разрушений 12 км. Убытки исчислялись суммой более 100 млн. долл., погибло 17 человек.

Групповые смерчи. Если смерчевое кучево-дождевое облако имеет небольшие размеры, несколько километров в поперечнике, то оно образует один смерч, реже - два-три. Громадные облака, с поперечником 30-50 км и более, часто являются родоначальниками группы смерчей иног­да значительных размеров.

11 апреля 1965 г. в центральных штатах США произо­шло небывалое - возникло сразу 47 смерчей. Они произ­вели колоссальные разрушения и вызвали гибель 257 че­ловек. Среди этих смерчей был редчайший двурогий, рас­плывчатый, с двумя соединенными воронками (фото 11).

Описанный смерч Трех Штатов рассматривается как единое образование, но огромные размеры смерчевого об­лака, 30X50 км в поперечнике, длительность существова­ния и разнообразие воронок позволяют предположить, что была группа воронок, возникавших друг за другом.

Скотсблаффская группа смерчей 27 июня 1955 г. вклю­чала 13 воронок, достигших земли, и значительное число зачаточных, висевших в воздухе. И она родилась из одно­го грозового облака.

Ирвингская группа 30 мая 1879 г., детально описан­ная Файнли, состояла не менее чем из 10 смерчей, вы­звавших громадные разрушения. Точные размеры смер­чевого облака неизвестны, но, судя по положению путей отдельных смерчей, они были большими, около 30 км в поперечнике.

Наиболее изучены пути смерчей группы Фэрго 20 июня 1957 г. Пять смерчей возникли из одного облака протяженностью около 130 км. Длина пути отдельных смерчей не превышала 20 км, ширина материнского обла­ка была в среднем 15-20 км.

Как уже говорилось, анализ смерчей показывает, что ведущим является кучево-дождевое грозовое облако, а смерчи - лишь вторичное образование, им создаваемое.

Основное явление, все определяющее,- это возникно­вение внутри облака спирального вихря, типа водоворота. Судя по наблюдениям, его диаметр не больше несколь­ких километров. Располагается материнский вихрь в ниж­ней части кучево-дождевого облака, не поднимаясь выше 3 км. Это подтверждается тем, что переносимые им орга­низмы часто не замерзают и остаются живыми.

Материнские вихри порождают не только смерчи и во­ронки, устремляющиеся книзу; есть воронки, которые взмывают ввысь, иногда пробивая плотную облачность. С этими башенными вихрями связано образование необы­чайно крупного града, нередко сопровождающего смер­чевое облако.

Как видим, группа смерчей представляет сложное атмосферное явление. В него входят сравнительно немно­гочисленные воронки, доходящие до земли, десятки зача­точных воронок, повисающих в воздухе, затем многие десятки, а иногда и сотни материнских вихрей, висящих в нижней части смерчевого облака, и наконец десятки башенных облаков-вихрей, обусловливающих выпадение града.

Водяные смерчи. 9 сентября 1954 г. у Туапсе во второй половине дня над морем нависли свинцово-черные тучи. Они медленно двигались к берегу. Неожиданно из сере­дины одного из облаков стал опускаться огромный серый хобот; навстречу ему поднялся столб водяных брызг и пыли. Потом все слилось в один водяной столб. Гигантский волчок, постепенно утолщаясь, приближался к бере­гу. Казалось, что море соединилось с небом и вода сама бежит вверх по необыкновенному шлангу. Не дойдя до берега, смерч начал постепенно ослабевать ив 16ч 59 мин распался. Он наблюдался всего 19 мин. Черноморские смерчи нередко выходят на берег, не теряя, а, наоборот, увеличивая свою силу.

Летом 1796 г. петербургский профессор Волке ехал на пассажирском парусном судне из Кронштадта в Любек. У выхода из Финского залива во время полного штиля на северо-западе появилось черно-синее грозовое облако. Оно низко ползло над морем. Вдруг из него появились два отростка. Поднялся небольшой ветер, и две водяные колонны, соединявшие море с облаком, быстро двинулись к судну. В основании колонн вода каскадом поднялась вверх на 3-4 м. Испуганные пассажиры бросились в каю­ты, спрятался и профессор. С сильным шумом смерч про­шел вдоль судна, облив его водой и оставив своеобразный сернистый запах. Повреждений почти не было. Волке вы­шел из каюты и с удивлением увидел, что по морю несут­ся уже шесть водяных колонн. Ученый оставил довольно детальное описание происшествия, опубликованное в 1802 г.

Не все водяные смерчи кончаются так благополучно. В 1880 г. у берегов Бискайского залива из громадного грозового облака над морем возникла мощная водяная колонна. Пройдя некоторое расстояние, она набрала силу и, выйдя на берег, обрушилась на деревню. В один момент вся деревня обратилась в груду развалин. Деревья были вырваны с корнем, в полосе шириной около 300 м, соот­ветствующей пути смерча, все перемешалось.

Как правило, водяные смерчи слабее, двигаются мед­леннее и существуют не так долго, как наземные.

Формы и размеры водяных смерчей разнообразны. Одни почти перпендикулярны, высоки, с громадным кас­кадом, другие обладают мощной, широкой воронкой, поч­ти одинаковой ширины на всем протяжении. Это настоя­щий водяной насос, легко поднимающий в материнское облако массы морской воды со всеми обитающими в ней организмами. Вероятно, такой смерч поднял в облако медуз, выпавших вместе с дождем в Кавалерово, в 50 км от берега.

В 1896 г. над Атлантическим океаном у берегов Мас­сачусетса из одного громадного грозового облака, двигав­шегося высоко над морем, 3 раза спускались громадные воронки. Одна из них была перетянута посередине и при высоте в 900 м имела диаметр у облака 120 м, в середи­не - 30 м, у воды - 45 м. Диаметр колоссального каска­да достигал 180 м, а высота - 90 м. Другая воронка была не меньше, но типичной хоботообразной формы. Ее высо­та 900 м, диаметр у облака 180 м, в середине 90 м и у воды 45 м. Каскад был еще больше; 230 м шириной и 180 м высотой. Эта воронка перед исчезновением чрезвычайно удлинилась, изогнулась, сделалась тонкой, как веревка, и разорвалась. Три воронки существовали всего 45 мин.

Очень редки низкие, широкие, расплывчатые смерчи, образующиеся, когда облако опускается к самой воде. У берегов Калифорнии такой смерч имел высоту всего 30 м, но ширину в 7 раз большую - 210 м.

Обобщив данные о нескольких сотнях водяных смер­чей, интересную сводку составил В. Е. Гард . Он подчеркивает чрезвычайную изменчивость водяных смерчей. Они то прозрачные, небольшие трубы, 2-3 м в диаметре, рассеивающие лишь тончайшую водяную пыль; то мощные столбы, выливающие на суда потоки воды и уносящие с палубы разные предметы; то громаднейшие воронки в десятки и даже сотни метров в поперечнике, ломающие мачты, переворачивающие суда и вызывающие громадные разрушения на берегу.

Значительно колеблется скорость вращения в воронке и соответственно количество морской воды, засасываемой вверх. У многих смерчей они невелики, что породило мнение, будто водяные смерчи состоят только из пресной воды, бывшей в облаке. Эта точка зрения не учитывает существования громадных мощных воронок, засасываю­щих в облако большие количества морской воды. Такие смерчи вызывают дожди с соленой водой, медузами, кра­бами и морскими рыбами.

Зарисовки стадий развития смерчей сделаны еще В. Рейдом (фото 13). 1. Начало. Над морем нависло огромное грозовое черное облако. В его средней части обособилось в виде низкой ступени материнское вращающееся облако с тонкой и острой воронкой посере­дине (для масштаба сбоку нарисовано большое трехмачто­вое парусное судно). 2. Полное развитие. Воронка удли­нилась, расширилась, приняла хоботообразную форму и достигла воды. Сформировался большой, высокий каскад. 3. Конец. Воронка, тонкая и узкая, втягивается в облако. Под ней еще сохраняется каскад, но скоро он упадет в море.

Одной из особенностей водяных смерчей является то, что часто они появляются группами (две-шесть воро­нок). Три воронки наблюдались у берегов Алжира (фото 12).

Водяной каскад - характерная черта этих смерчей. Каскады чрезвычайно изменчивы по форме и размерам. Редки воронки почти без каскадов, как у адриатического смерча 1950 г., но и у него почти правильная цилиндри­ческая воронка, возможно, внизу дополнена каскадом, тесно прижатым и слившимся с ней. Без него она была бы хоботообразной. Каскад высотой в несколько сот мет­ров тоже сравнительно редок. Каскады, плотно облекаю­щие воронку и образующие футляр, поднимающийся поч­ти до облака, тоже редки (фото 10). Наиболее распро­странены каскады средних размеров.

Подавляющее большинство смерчей связано с морем. В умеренных и субтропических широтах они образуются повсеместно. Их нет лишь в приполярных бассейнах и мало в тропиках, вблизи экватора.

Число морских смерчей велико и, вероятно, выше, чем наземных, но указать его точно невозможно, так как учет смерчей отсутствует.

Смерчи возникают как над соленой водой, так и над пресной. Площадь пресноводных бассейнов (озер и рек) неизмеримо меньше площади морских. Естественно, что и число пресноводных смерчей невелико. Известен ряд слу­чаев, когда смерчи появляются или исчезают над больши­ми озерами. Еще больше случаев, когда смерчи пересе­кают реки и озера.

Водяные смерчи над большими озерами аналогичны морским: они не отличаются ни формой, ни размерами и также связаны с низкими грозовыми облаками. В августе 1898 г. на озеро Эри надвинулось черное, низкое, плотное, высоко уходящее вверх облако. Вдруг часть нижней по­верхности его начала вращаться и опустилась вниз в виде воронки. Под концом воронки, на поверхности озера, вода начала как будто кипеть, брызги поднялись в воздух, и скоро каскад конической формы стал вытягиваться вверх. Через несколько минут каскад и воронка соедини­лись, образовав серый столб около 3 м в диаметре. Он быстро вращался и медленно двигался вперед вместе с облаком. Затем рядом с ним возникли шесть других смерчей и двинулись по озеру то прямо, то изгибаясь.

Интересный водяной смерч наблюдался на озере Иссык-Куль 14 октября 1928 г. Он был средних размеров, высотой в несколько сот метров, почти прямой, колонно­подобный, с небольшим каскадом (рис. 2). Иссык-кульский смерч обладал двумя особенностями, хорошо видимыми на рисунке. Первая - это длинная и узкая го­ризонтальная часть; она имела вид светлой тонкой изги­бающейся трубы. Вторая особенность - боковая развет­вляющаяся воронка с самостоятельным каскадом. Неясно, как вторичная, более тонкая воронка разветвляется ввер­ху и соединяется с основной колонной. По-видимому, она существовала самостоятельно, располагаясь сзади глав­ной воронки и соединяясь не с ней, а прямо с материнским облаком. Разветвление воронки вверху уникально; оно не наблюдалось ни у одного не только водяного, но и у на­земного смерча. Не исключена и ошибка автора рисунка. Упомянем знаменитый лорейнский смерч 1924 г. Появился он в 20 км к западу от озера Эри. Скоро он достиг больших размеров. Разрушив часть города Сандаски, смерч переместился на поверхность озера и спокойно двинулся по ней, следуя за материнским облаком. Над озером он прошел 40 км и, видимо, ослабел. У противо­положного берега он приблизился к большой моторной лодке. Сидевшие в ней люди рассказывали: «Мы увидали очень черное облако шириной около 2-3 км; оно шло очень быстро и было полно молний. Недалеко от нас из него выскочила воронка и быстро достигла воды; при этом навстречу ей вода поднялась в виде конуса. Баро­метр резко упал. Смерч прошел близко от нашей кормы, облив нас водой. Он содрал навес, плотно прибитый гвоз­дями, и засосал вверх. Со страшным ревом смерч двинул­ся прямо к городу Лорейну, сопровождаясь сильным лив­нем и громадными волнами».

На небольшой город Лорейн, стоящий на берегу озе­ра, смерч обрушился с новой силой. Он двинулся вдоль одной из главных улиц. Деревянные дома разрушились почти полностью, каменные же и кирпичные устояли, но у всех были сорваны крыши, а иногда и верхний этаж. Широкая улица почти сплошь была завалена обломками строений, битым стеклом, железными листами крыш. Автомобили, стоявшие на улице, были повреждены падав­шими на них обломками, многие сдвинуты с места и пере­вернуты. Смерч за несколько десятков секунд погубил 73 человека и принес убыток в 13 млн. долл.

Из города смерч прыжками двинулся дальше на севе­ро-восток, везде сея гибель и разрушения. За озером он прошел еще 20 км. Скорость движения была значитель­ной - около 160 км/ч. Воронка то достигала земли, то поднималась, иногда исчезала в облаке, иногда конец ее летел по воздуху. Скачки были различными, до 2-3 км и больше. Как уже говорилось выше, передвижение скач­ками нередко наблюдается и у наземных смерчей.

Огненные смерчи. Так называются смерчи, чьи мате­ринские облака созданы сильным огнем, массовым выде­лением тепла. Основными причинами выделения тепла служат вулканические извержения и громадные пожары. Они создают очень большие облака. Когда они движутся недалеко от поверхности земли, в них появляются вихре­вые движения. Эти движения, в свою очередь, формируют вращающиеся материнские облака, из которых и свисают воронки смерчей. Новые облака обычно недолговечны и на расстоянии 5-6 км от источника тепла изменяются или исчезают. Поэтому и смерчи, связанные с ними, кратковременны и обычно небольших размеров.

В 1963 г. посреди моря, недалеко от Исландии, нача­лось подводное извержение вулкана. Скоро конус его под­нялся выше уровня моря, образовав остров, получивший имя Сартси. Извержения продолжались. Каждый интен­сивный выброс вулкана давал громадные плотные кучевые облака, иногда низко свешивавшиеся над водой. В них возникали вихревые движения, порождающие смер­чи. Смерч длился несколько минут и прошел очень не­большое расстояние.

Смерчи, связанные с облаками, выброшенными вулка­нами, наблюдались также при извержении вулканов Миод-8ин в Японии и Парикутин в Северной Америке.

Классическим примером смерчей, возникших во время громадных пожаров, являются смерчи в Калифорнии в апреле 1926 г. При грозе с сильным ветром молния уда­рила в нефтехранилище громадных размеров. Произошел сильный взрыв, и нефть запылала. Затем зажглись сосед­ние нефтехранилища. Нефть горела пять дней. Макси­мальной силы пожар достиг на второй день, тогда на­блюдалось наибольшее количество смерчей. Все смерчи возникали вблизи пожара и не шли далее 4-5 км от него. Их возникновение было одинаково. Во время вспыш­ки огня поднималось особенно большое черное и плотное дымовое облако. Ветром его относило в сторону, и оно нависало над землей. На его нижней поверхности появля­лись вихревые спиральные токи воздуха, создававшие материнское облако небольших размеров. Из него и от­висали воронки смерчей.

Вначале смерч состоял из одного воздуха и был не­видим. На его существование указывал только каскад пыли там, где конец воронки касался земли.

Число огненных смерчей, созданных калифорнийским пожаром, значительно. Некоторые из них достигали боль­шой силы; один поднял в воздух на 1-1,5 м деревянный дом и перенес его в сторону на 50 м, полностью разру­шив; другой дом был поднят на 9 м, перемещен на 30 м и тоже превращен в груду обломков.

Пожары сопровождаются смерчами сравнительно ред­ко. Гораздо чаще они вызывают образование смерч-вих­рей и вертикальных вихрей, описанных ниже.

Смерч-вихри . Эти вихревые образования заслуживают особого названия. В полном развитии они близки к смер­чам, обладая воронкой, вверху связанной с облаком. Раз­личие заключается в том, что это облако у смерч-вихрей отнюдь не материнское, а потомковое. Начальные стадии развития у смерчей и смерч-вихрей противоположны: у смерчей образуется материнское облако и из него обо­собляется воронка, непрерывно с ним связанная и за ним следующая, у смерч-вихря возникает вертикальный вихрь, или воронка, а из нее и над ней образуется облако, Это облако по отношению к воронке является ее потомком. У смерча облако рождает воронку, у смерч-вихря воронка создает облако.

Существенны различия и в строении. У смерча осно­вой служит громадное кучево-дождевое грозовое облако. Оно достигает десятков километров в поперечнике и более 10 км высоты.

У смерч-вихря основой всего служит воронка - верти­кальный вихрь-, начинающийся над каким-либо источни­ком выделения тепла. Вращение внутри воронки значи­тельно слабее, и ее очертания расплывчатые. Облако, возникающее над ней, невелико. Разрушительная сила смерчей громадна, у смерч-вихрей она значительно меньше.

Образуются смерч-вихри по-разному. Бывают смерчи, которые в конце своего пути отрываются от материнского облака и выбегают вперед. Буквально в одну минуту над обособившимся смерчем появляется новое облако. Оно поднимается на высоту до 10 км. В новом облаке несколь­ко часов бывают видны интенсивные электрические раз­ряды.

В 1877 г. в Южно-Китайском море в непосредственной близости к шедшему кораблю на поверхности воды появи­лись брызги, как от выпрыгивающих летучих рыб. Скоро количество брызг увеличилось, они сконцентрировались, начали прыгать зигзагами, и вдруг из них образовался крутящийся столб шириной около 10 м и высотой 6 м. Столб быстро рос, и с его боков вода каскадами падала вниз. Сначала над столбом не было облака, но через не­которое время, когда высота столба стала значительной, над ним появилось облако. Оно было небольшое и серое, во, постепенно увеличиваясь, уплотнилось и стало черным. Водяной столб соединил его с морем, приняв форму водя­ного смерча. Все это происходило недалеко от корабля и непрерывно наблюдалось.

Большие лесные пожары, сжигания скирд соломы, куч хвороста часто вызывают образование громадных вращаю­щихся огненно-дымовых колонн. Над этими колоннами почти всегда возникают кучевые облака больших или меньших размеров. Иногда они настолько велики, что сами становятся материнскими облаками настоящих смер­чей. Получается интересная картина. В безоблачном небе стоит большое высокое кучевое облако. С одной стороны, оно все время питается поднимающимся с земли смерч-вихрем, с другой - из него спускается на землю настоя­щий смерч.

Огненно-дымовых смерч-вихрей так много, что в 1963 г. для них предложили название «фумулюс», а для создаваемых ими облаков - «кумулофумус» . Вихри и облака по существу представляют единое целое, наименование которого «смерч-вихрь».

Заслуживает внимания опыт по получению ис­кусственных смерч-вихрей. Французский исследователь Дж. Дессен , наблюдая пожар, сопровож­давшийся смерч-вихрем, решил, что если природа создает их, то может создать их и человек. Он разработал проект и построил чрезвычайно мощную нефтяную горелку, на­звав ее «метеотрон», т. е. создатель погоды. Идея опыта заключалась в том, чтобы при помощи большего или меньшего числа метеотронов возбудить огненный вихрь, а над ним облако таких размеров, чтобы оно могло изме­нять, формировать погоду.

Для создания искусственного облака он выбрал Саха­ру, где, как известно, облаков не так много. Группа из 15 метеотронов, расположенных кругом, дала огненный вращающийся столб, настоящий вихрь, диаметром в 40 м. Вверху огненный столб переходил в дымовой, венчавший­ся новообразованным кучевым облаком. Но все же облако было мало.

Тогда число метеотронов увеличили до 40. Возникший гигантский огненно-дымовой вихрь создал громадное чер­ное кучево-дождевое облако. Оно не уступало по величине облаку над пожаром калифорнийских нефтехранилищ. Ре­зультаты сказались сразу: из облака пошел дождь, а на его подветренной стороне появились материнские обла­ка - ступени. Образовались короткие и небольшие ворон­ки, скоро они достигли земли, став настоящими смерчами.

Опыты Дессена производились в 1960-1962 гг. Они показали, что человек в пустыне может создавать дожди и смерчи. Это исключительно интересно, но масштабы по­лученного дождевого облака по сравнению с масштабами всей Сахары были микроскопическими. Человек доказал, что он способен изменить погоду в пустыне, но цена это­го изменения слишком высока: расходы велики и не оп­равдываются полученным дождем.

Во всем мире и во все века возникали смерчи - удивительные физические явления, когда из грозовой тучи вниз спускается бешено вращающаяся воронка длиной 1-2 км и диаметром 50-100 м. Смерч, как мы видим из строк знаменитой поэтессы, символизирует для человека нечто темное, ужасающее, разрушительное, опасное. И это не случайно, известно, что энергия типичного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с, равна энергии эталонной атомной бомбы в 20 килотонн тротила, подобной первой атомной бомбе, взорванной США во время испытаний «Тринити» в Нью-Мексико 16 июля 1945 (по оценкам С.А. Арсеньева, А.Ю. Губаря и В.Н. Николаевского). Достигнув Земли, смерч с ревом и грохотом уничтожает все на своем пути, причем способен пройти за 5-7 часов путь длиной 500 км, порой увеличиваясь в диаметре и оставляя полосу разрушений шириной 2 км. В течение года на земном шаре возникает около 1000- 1500 смерчей, больше половины из них - в США.

1.1 Определение понятия.

Смерч - восходящий вихрь из чрезвычайно быстро вращающегося в виде воронки воздуха огромной разрушительной силы, в котором присутствуют влага, песок и другие взвеси. Восходящие вихри быстро вращающегося воздуха, имеющие вид темного столба диаметром от несколько десятков до сотен метров с вертикальной, иногда и загнутой осью вращения. Смерч как бы "свешивается" из облака к земле в виде гигантской воронки, внутри которой давление всегда пониженное, поэтому проявляется эффект "всасывания". Средняя скорость ветра от 15-18 м/с, до 50м/с, ширина фронта 350-400 м. Длина пути - от сотен метров до десятков и сотен километров. Иногда смерчи сопровождаются осадками в виде града, проливного дождя.

Форма смерчей может быть многообразной – колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола» и т.п., но чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и их названия: tromb – по-французски труба и tornado – по испански вращающийся).

Торнадо существует от нескольких минут до нескольких часов, а наибольшая траектория их измеряется несколькими сотнями километров. Ширина зоны разрушения соответствует размерам самих торнадо, обычно до 2-3 км. Разность давления между центром вихря и его периферией иногда достигает 150-200 мб.

Движение воздуха в системе смерчей и торнадо обычно происходит против часовой стрелки, но не исключены и движения по часовой стрелке. Одновременно совершается подъем воздуха по спирали. На соседних участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается. Под влиянием большой скорости вращения внутри вихря развивается центробежная сила, вследствие которой давление в нем понижается. Это приводит к тому, что при перемещении вихря в его систему как бы всасывается все, что встречается на пути (вода, песок или различные предметы: камни, доски, крыши домов и т. п.), которые затем выпадают из облаков иногда на значительном расстоянии. Именно с этим связаны так называемые цветные, или кровавые дожди, которые образуются благодаря втягиванию в систему вихря окрашенных частичек породы и смешиванию их с каплями дождя. Если вихрь возникает на море или озере, то его называют смерчем. Смерчи часто вместе с водой всасывают в свою систему рыбу, которую облако может выбросить уже на берегу.

Т.к. радиус воронки смерча у земли уменьшается, то скорость у поверхности земли достигает сверхзвуковых величин. Внутри смерча разряжение воздуха так велико, что здания рассыпаются из-за напора, находящегося в них воздуха. Удивительна способность смерчей вонзать продолговатые предметы (соломинки, палки, обломки и др.) в деревья, стены домов, землю и т. п.

Давление воздуха в циклонах понижено, но в смерчах падение давления может быть очень сильным, до 666 мбар при нормальном атмосферном давлении 1013,25 мбар. Масса воздуха в торнадо вращается вокруг общего центра («глаза бури», где наблюдается затишье) и средняя скорость ветра может достигать 200 м/c , вызывая катастрофические разрушения, часто с человеческими жертвами. Внутри торнадо есть более мелкие турбулентные вихри, которые вращаются со скоростью, превышающей скорость звука (320 м/с). С гиперзвуковыми турбулентными вихрями связаны самые злые и жестокие проделки смерчей и торнадо, которые разрывают людей и животных на части или сдирают с них кожу и шкуру.

Смерчи редко возникают по одному - чаще "семьями", по несколько вихрей одновременно. В отдельных случаях создаются "семьи" из нескольких десятков вихрей, удаленных друг от друга на сотни метров или даже десятки километров. Путь смерча бывает прерывистым: это случается, когда "хобот" вихря отрывается от земли, чтобы обрушиться на нее с новой силой. .

1.2 Причины образования смерчей

Физическая природа смерча совершенно не исследована, нет ответа на вопросы, почему он устойчив, откуда черпает свою энергию, почему он способен, например, полностью уничтожить в саду целый ряд яблонь и оставить висеть нетронутыми яблоки на яблонях соседнего ряда и т.д. Не было среди исследователей согласия даже в вопросе о скорости ветра в смерче: косвенные свидетельства, такие как воткнутые в бревна и щепки соломинки, говорили о сверхзвуковых скоростях, а прямые локационные измерения давали однозначный результат - даже для сильных смерчей скорость равна 300 км/час.

Возникают смерчи и торнадо следующим образом. Из центральной части мощного грозового облака, нижнее основание которого принимает форму опрокинутой воронки, опускается гигантский темный хобот, который вытягивается по направлению к поверхности Земли или моря. Здесь навстречу ему приподнимается широкая воронка из пыли или воды, в открытую чашу которого хобот как бы погружает свой конец. Образуется сплошной столб, перемещающийся со скоростью 20-40 км/ч. Наиболее узкая часть этого столба приходится примерно на середину, высота его достигает 800-1500 м. Из грозового облака может опуститься несколько смерчевых воронок.

Смерчи в своём развитии проходят три основных стадии. На начальной стадии из грозового облака появляется начальная воронка, висящая над землёй. Холодные слои воздуха, находящиеся непосредственно под облаком устремляются вниз на смену тёплым, которые, в свою очередь поднимаются вверх. (Такая неустойчивая система образуется обычно при соединении двух атмосферных фронтов - тёплого и холодного). Потенциальная энергия этой системы переходит в кинетическую энергию вращательного движения воздуха. Скорость этого движения возрастает, и он приобретает свой классический вид.

Вращательная скорость растёт с течением времени, при этом в центре торнадо воздух начинает интенсивно подниматься вверх. Так протекает вторая стадия существования смерча - стадия сформировавшегося вихря максимальной мощности. Смерч полностью оформляется и движется в различных направлениях.

Завершающая стадия - разрушение вихря. Мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако.

Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем - 40 - 60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч). .

Существует две разновидности смерчей по происхождению: торнадо, причиной возникновения которых стали сильнейшие грозы, и торнадо, появившиеся вследствие других факторов. Как правило, торнадо появляются в результате грозы и часто наиболее опасны. Супершторм – продолжительная (более одного часа) гроза продолжающаяся за счет, восходящего воздушного потока, наклонного и беспрестанно вращающегося. Ширина этого потока достигает 10 миль в диаметре и 50000 футов в высоту требуется от 20 до 60 минут для формирования торнадо. Ученые называют это вращение мезоциклон, когда он определяется на радаре Доплера. Торнадо – крайне небольшая часть этого масштабного круговращения. Наиболее мощные торнадо возникают в результате сильных гроз.

Торнадо второго вида образуются без участия восходящих крутящихся воздушных потоков. Такой торнадо – представляет собой вихрь пыли и мусора, образующийся возле самой поверхности земли, вдоль линии фронта ветра без той страшной крутящейся воронки. Другой вариант торнадо – смерч, или иначе ураган. Это явление характеризуется узкой веревочнообразной воронкой, которая образуется, когда грозовая туч еще только формируется, и нет восходящего закручивающегося потока воздуха. Водяной смерч аналогичен «сухопутному» только возникает он над водой.

Наиболее благоприятная обстановка для зарождения воронки выполняется при выполнении трех условий. Во-первых, мезоциклон должен быть образован из холодных сухих масс воздуха. В этом случае по его высоте возникает особенно большой температурный градиент, близкий к адиабатическому значению. Во-вторых, мезоциклон должен выйти в район, где в приземном слое толщиной 1-2 км скопилось много влаги при высокой температуре воздуха 25-35 о С, т.е. создано состояние неустойчивости приземного слоя, готового к образованию ячеек с восходящими и нисходящими потоками. Проходя над этими районами, за короткое время мезоциклон засасывает в себя влагу с больших пространств и забрасывает ее на высоту 10-15 км. Температура внутри мезоциклона по всей высоте скачком повышается за счет принесенного влагой тепла, накопленного не только насыщенным паром, но и водяными каплями. Третье условие - это выбрасывание масс дождя и града. Выполнение этого условия приводит к уменьшению диаметра потока от первоначального значения 5-10 км до 1-2 км и увеличению скорости от 30-40 м/с в верхней части мезоциклона до 100-120 м/с - в нижней части..

1.3 Места образования смерчей

Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся в Европе, называют тромбами, а в США - торнадо. Торнадо и смерчи, как и тропические циклоны, зарождаются при наличии большого запаса энергии неустойчивости в атмосфере. Эти условия создаются, когда внизу находится очень теплый и влажный воздух, а в верхней тропосфере - холодный.

Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим климатом и арктическим климатом, однако смерчи могут сопровождать только те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов.

Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США, меньше - в восточных штатах США. Здесь их насчитывают около 200 в год. Скорость движения торнадо также велика, иногда она достигает 100 км/ч. На юге Северной Америки торнадо возникают в течение всего года, с максимумом весной и минимумом зимой.

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Аппенинского полуострова), и вся Европейская территория России, за исключением юга России и Карелии и Мурманской области, а также других северных областей.

Таким образом, смерчи в основном наблюдаются в умеренном поясе обоих полушарий, приблизительно с 60-й параллели по 45-ую параллель в Европе и 30-ую параллель в США.

Также смерчи фиксируются на востоке Аргентины, ЮАР, западе и востоке Австралии и ряда других регионов, где также могут быть условия столкновения атмосферных фронтов.

1.4 Классификация смерчей

Бичеподобные

Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Слабые смерчи и опускающиеся на воду смерчевые воронки, как правило, являются бичеподобными смерчами.

Расплывчатые

Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 0,5 км) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Наносят огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.

Составные

Составной торнадо в Далласе1957 г.

Могут состоять из двух и более отдельных тромбов вокруг главного центрального смерча. Подобные торнадо могут быть практически любой мощности, однако, чаще всего это очень мощные смерчи. Они наносят значительный ущерб на обширных территориях.

Огненные

Это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Именно такие смерчи впервые были искусственно созданы человеком (опыты Дж. Дессена (Dessens, 1962) вСахаре, которые продолжались в 1960-1962 гг.).

По интенсивности и степени разрушений смерчи делятся на семь категорий:

1. Скорость ветра 18-32 м/с. Слабые разрушения: повреждаются печные трубы, заборы, деревья.

2. Скорость ветра 33-49 м/с. Умеренные разрушения: срываются покрытия с крыш, движущиеся автомобили сбрасываются с дороги.

3. Скорость ветра 50-69 м/с. Значительные разрушения: срываются крыши с домов, переворачиваются грузовики, вырываются с корнем деревья.

4. Скорость ветра 70-92 м/с. Сильные разрушения: крыши и часть стен разрушаются, переворачиваются вагоны, в лесу с корнем вырывается большая часть деревьев, поднимаются над землей и перемещаются тяжелые автомобили.

5. Скорость ветра 93-116 м/с. Опустошительные разрушения: разрушаются тяжелые здания, строения со слабым фундаментом переносятся на другое место, автомашины разбрасываются в стороны, крупные предметы носятся в воздухе.

6. Скорость ветра 117-142 м/с. Сверхопустошительные разрушения: поднимаются тяжелые здания, переносятся и разрушаются автомобили, огромные предметы перемещаются по воздуху на большие расстояния с большой скоростью, деревья разламываются на части.

7. Скорость ветра от 143 м/с до скорости звука и больше. Полное разрушение.

В западной метеорологии интенсивность смерчей (торнадо) оценивают по шкале Фуджита-Персона, названной так по имени ученых, исследовавших это явление. По этой шкале интенсивность оценивается по трем показателям: скорости ветра в смерче F, длине пройденного пути L и ширине полосы разрушений W..

Смерч или торнадо - удивительное и грозное природное явление, которое нередко превращается в масштабное стихийное бедствие. Оно может быть разным по скорости, размеру, продолжительности, характеру и форме. По сути, это движение воздуха, который сам по себе не виден. Та ужасающая картина, которую мы можем наблюдать - это не сам вихрь, а песок, вода, мусор, предметы и все то, что он поднял в воздух. Говоря кратко, смерч - это атмосферный вихрь, возникающий из-за разности температур воздуха, воды или суши, но изучить его до такой степени, чтобы спрогнозировать, а тем более предотвратить или укротить, человек пока не смог.

Ответить исчерпывающе на этот вопрос ученые пока не могут. На сегодняшний день изучены лишь определенные тенденции возникновения их типичных форм.

Кратко причиной возникновения смерчей являются резкие перепады температур воздуха над землей (сушей) и в верхних слоях атмосферы. Описание природного явления смерч можно разделить на три этапа.

1 этап - зарождение

Оно может происходить как на земле, так и в высоких слоях атмосферы, обычно на высоте 3-4 км, там, где, по докладам ученых, лежит ось воздушных потоков и где они чаще всего меняют силу и направление. В небе их источником является грозовое облако, представляющее собой контрастно холодную массу. Это провоцирует устремление теплых воздушных масс вверх, что при большой скорости их движения создает зону разрежения, и возле облака образуется сначала небольшая воронка.

2 этап - лавинообразное развитие

В небольшой поначалу вихревой поток мгновенно втягиваются новые слои теплого снизу и холодного сверху воздуха, что делает процесс лавинообразным и приводит к увеличению вихревых потоков с большим потенциалом энергии. Потенциальная тепловая энергия переходит в кинетическую. Движется она в сторону более холодных воздушных масс, которые, попадая в зону разрежения и низкого давления, охлаждаются еще больше, мощность торнадо нарастает, сметая все на пути.

3 этап - угасание

По мере уменьшения объемов воздуха с контрастными температурами мощность смерча ослабевает, его извивающаяся змейка становится все уже, затем отрывается от земли и, поднимаясь вверх, постепенно уходит обратно в материнское облако.

«Сердце» торнадо

Так называют область сильно разреженного воздуха в центре вихревого потока. Попадание в нее наиболее опасно, поскольку из-за крайне низкого давления попавшие в нее предметы попросту взрываются.

У человека возникает компрессионный синдром, как при разгерметизации самолета на большой высоте, его органы могут разорваться от внутреннего давления. На периферии воронки люди и предметы могут подниматься на большую высоту, наибольшую опасность представляет огромная скорость движения, при которой причиной гибели и увечий служат столкновения и падения. Но в истории известно немало случаев, когда подхваченные вихрем люди, машины и целые строения переносилось на большие расстояния и практически без повреждений опускались на землю.

Их будет больше

Для возникновения вихревого потока нужен колоссальный запас энергии. Источником ее является солнце, а к локальному выделению приводит обычно накопленный в воздухе водяной пар. По мере увеличения температуры воды в мировом океане увеличивается и концентрация водяного пара, что приводит к росту количества этих стихийных бедствий. Как следствие, прогнозируется не только рост случаев торнадо, но и возрастание их мощности.

Сколько длится смерч?

Продолжительность смерча и каждой его стадии непредсказуемы. Может пройти несколько минут, а может несколько часов, хотя последнее скорее является исключением. В истории зафиксированных наблюдений рекорд в этом отношении принадлежит торнадо, который случился в 1917 году и вошел в историю как Мэттунский. Он свирепствовал 7часов 20 мин. Количество его жертв составило, как минимум, 110 человек, а протяженность разрушений - 500 км.

Нет у вихревых потоков и стабильной скорости, обычно она составляет 40-60км/час, но бывает и гораздо больше. Измерения зафиксировали максимальный порог в 210 км/час, но данные не являются точными, ибо измерить практически эту скорость очень сложно из-за огромной разрушительной мощности. Данные высчитываются теоретически.

Передвигаться смерч при этом может на значительные расстояния, при этом, возникнув из облака, всегда движется вместе с ним.

Что такое каскад и футляр?

Поскольку то, что мы видим, это не сам смерч, а то, что он поднял в воздух, размеры воронки обычно кажутся большими, чем они есть на самом деле. Поднятые вверх тяжеловесные предметы центробежной силой выносятся на периферию, где мощности потока уже не хватает для их удержания, и они разлетаются в стороны, образуя так называемый каскад, который захватывает нижнюю часть. Если он не соприкасается с землей, а наблюдается в верхней части, его называют футляр. Именно они создают видимость большого диаметра вихря.

По описанию характера природного явления - ничем. Иногда принято считать, что первый возникает над сушей, а второй над водной поверхностью. На самом деле это лишь разновидности одного и того же, а их называния обусловлены лишь языковыми ассоциациями. У славян от древнерусского корня слова «смерть» (смерч), на американском континенте - от «tornado» (вращение, вращающийся).

Разновидности смерчей

Наблюдаемое природное явление классифицируется по форме, характеру зарождения и другим признакам.

Бичеподобные

Их можно наблюдать чаще всего. Ствол воронки гладкий, достаточно тонкий, прямой или извивающийся. Длина ее значительно превышает ширину. Разрушения от них обычно менее сильные, наблюдать их часто можно над поверхностью воды.

Расплывчатые

Как понятно из названия, эти вихри не имеют четких очертаний и больше похожи на взлохмаченное кружащееся облако. Диаметр их таков, что может значительно превышать высоту и захватывать значительные территории. К этой категории обычно относят торнадо, чей охват превышает 0,5 км. Они является опаснее бичеподобных и часто несут с собой катастрофические последствия.

Составные

Еще более опасная разновидность, представляющая собой несколько столбов, которые образуются возле основного торнадо. Захватывают большие территории и бывают более продолжительными по времени.

Огненные

Это самые страшные, но, к счастью, очень редкие смерчи. Зарождаются они на больших пожарищах или при извержении вулкана. Большие пласты раскаленного и, как следствие, разреженного воздуха стремительно поднимаются вверх, смешиваясь с холодными потоками и образуя огненные вихри, которые не только рушат, но и сжигают все на своем пути. Они способны разносить пожары на десятки километров, не оставляя после себя ничего живого.

Водяные

Возникают над водоемами без сильного течения (моря, озера) в местах, где над холодной водой сильно прогревается воздух. Опускаясь до поверхности, воронка вовлекает в себя и раскручивает толщу воды, разбивая ее на водяную пыль, которая поднимается высоко в воздух. Это самые короткие вихри, которые «живут» не более нескольких минут.

Земляные

Возникают чрезвычайно редко, ибо для их зарождения требуется сочетание нескольких природных факторов. В основе такого торнадо лежит такой катаклизм, как оползень или землетрясение. Если смерч возникает в этом месте, он поднимает столб земли, который имеет бичеподобную форму. Но этим дело не ограничивается. Снаружи этот столб облекается в еще одну оболочку (каскад или футляр), которые состоят из земляной жижи (если причиной был оползень) или камней, которые могут быть поистине огромными, если происходит землетрясение. Такие смерчи чрезвычайно опасны для людей.

Снежные

Возникают в зимнее время во время схода лавин или сильных метелей.

Песчаные

Имеют принципиальное отличие в характере образования воздушных завихрений, которые приводят к неконтролируемому процессу. Происходит это не высоко над землей в грозовом холодном облаке, а на земле из-за сильно раскаленного песка, над которым воздух перегревается до критических температур и создает область разреженного давления. Устремляющиеся сюда холодные массы поднимают песок и образуют внушительного диаметра песчаный столб, движущийся в сторону холодных масс и не имеющий над собой материнского облака. Описаны случаи, когда песчаный смерч держался до 2 часов. Затухание в этом случае происходит не вверх, а вниз.

Невидимые

Это разновидность бичеобразных торнадо, которые либо не доходят до земли и не вовлекают в себя пыль, мусор, песок и т.д., либо опускаются на совершенно гладкую поверхность, например, каменистую скалу. Опасны тем, что практически не видны, однако, и возникают они в местах, где редко наносят ущерб людям.

Чем отличается смерч от урагана?

Ураган представляет собой движение не вертикальной и спиралеобразной, а горизонтальной прямолинейной направленности. Причиной его является разница температур не в разных слоях атмосферы в зависимости от их высоты, а температурные перепады возле земной поверхности.

  • Каждый торнадо имеет не только индивидуальную форму и цвет, но и свой звук, который зависит от характера и рельефа местности и от набора предметов, которые он несет.
  • Наиболее частое место образования этого природного явления - Североамериканский континент, особенно в США. Здесь ежегодно фиксируется более 800 случаев их возникновения. Поэтому при постройке дома во многих штатах предусматривают специальное убежище под землей.
  • Изменение климата приводит к тому, что торнадо появляются там, где они не возникали никогда прежде, несмотря на то, что у них есть излюбленные места, как и у землетрясений.
  • Наибольшее их количество зарождается между 45 и 60 параллелями, в то время как в США они охватывают гораздо большую площадь и доходят до 30 параллели.
  • Ночные смерчи - явление редкое. В основном они возникают в дневные и вечерние часы.
  • Весной и летом, т.е. в период, когда температура повышается или стабильно высока, их появление случается в 5 раз чаще, чем в остальное время года. Любимые месяцы этого катаклизма - май и июль.
  • Чтобы обогнать вихревой поток со средними показателями, нужно развить скорость не менее 100 км/час.

  • Есть случаи не только выживших, но почти не пострадавших людей, которые побывали в «сердце» смерча.
  • Именно это явление является причиной невероятных дождей из денег, лягушек, пауков, рыб и прочего невероятного для дождя содержимого.
  • Однажды на небольшое рыболовецкое судно, вышедшее на промысел в Охотское море, с неба рухнула корова, унесенная откуда-то смерчем. Судно пошло ко дну, но экипаж был спасен.
  • Смерчи возникают не только на Земле. Например, наблюдаемое на поверхности Юпитера так называемое Большое Красное Пятно - не что иное как чудовищное торнадо, которое бушует на этой планете уже более 300 лет.
  • Невозможно спрятаться от крутящегося вихря на поверхности земли. Для этого подходят только подземные убежища.
  • В нашем полушарии вихревые потоки движутся по часовой стрелке, тогда как в противоположном полушарии - наоборот.
  • Возникают они только в облачную погоду с грозовыми тучами.
  • Случались смерчи с диаметром нижнего основания «хобота» в несколько километров.
  • Воздух в центре воронки неподвижен и спокоен, но дышать там практически нечем из-за его сильной разреженности.

    • Природное явление смерч

    1 (20%) 1 проголосовавших

По телевизору часто рассказывают, что где-то случился смерч, где-то - торнадо. Все это - мощные вихри, которые сметают все на своем пути. Попасть в них не пожелаешь и врагу. Но, рассматривая фото и видео этих явлений, так и хочется узнать о них поподробнее.

Что такое смерч, что такое торнадо?

Смерч и торнадо - это мощные воронкообразные вихри, которые вращаются с бешеной скоростью. Они опускаются из кучево-дождевого облака в виде конусообразных воронок, которые сужаются по направлению к земле.

Высота смерча может достигать 10 км. Диаметр самой широкой части воронки бывает больше 50 км. Приближаясь, вихрь издает звук, напоминающий грохотание поезда или шум водопада. По пути своего движения он втягивает в себя все предметы - и мелкие, и крупные.

Как образуется смерч и какие есть виды?

Там, где образуется смерч, должны быть грозы и перепады давления. Неудивительно, что от этого стихийного бедствия больше всего страдают жители тропиков. Вначале на небе появляется черная грозовая туча. Шторм постепенно усиливается. С одной или сразу нескольких сторон тучи образуется вихревая воронка.

В разных полушариях смерч имеет свои особенности. К северу от экватора воронка закручивается по часовой стрелке, к югу - против часовой стрелки. Вихревой поток движется со скоростью 30 м/с и более. «Хобот» достигает земли и раскручивается в гигантскую воронку.

Смерч движется с места на место, как легковой автомобиль. Он питается большими объемами теплого или холодного воздуха. Когда их не остается, воронка начинает растворяться в воздухе. «Хобот» поднимается от земли и улетает все выше.

Разглядывать смерч интересно, потому что он может принять любую форму:

    - Бичеподобную . Воронка выглядит как очень узкий «хобот».

    - Расплывчатую . Напоминает вихревое облако.

    - Составную . Один огромный смерч, окруженный несколькими вихрями поменьше.

    - Огненную . Образуется на месте пожара или извергающегося вулкана.

    - Водяную . Возникает над морем или океаном.

    - Земляную . Образуется на месте землетрясения или оползня. Воронка затягивает грязь, камни, песок.

    - Снежную . Возникает зимой во время метели. В воронку попадает много снега.

    - Песчаную . Появляется на земле под действием солнечных лучей. Ветер поднимает в воздух столб песка и образует похожую на смерч воронку.

Чем отличается смерч от торнадо?

Возможно, это кого-то разочарует, но практически ничем не отличается смерч от торнадо. По сути это просто два синонима, которые обозначают одно и то же атмосферное явление.

Вихри чаще всего возникают в Северной Америке. Когда их увидели испанцы, приехавшие на материк после открытия Нового Света, они и произнесли слово «торнадо». В переводе с испанского оно означает «вращающийся», а ведь именно так ведет себя воронка.

Иногда смерчем называют вихрь, который образуется на воде, а торнадо - воронку, закрутившуюся на земле. Но это все - только разница в употреблении двух слов. По сути они обозначают одно стихийное бедствие - мощный и разрушительный вихрь.

Как выглядит смерч и торнадо

Хотите увидеть вихрь своими глазами? Почему бы и нет! На фото ниже можно узнать, как выглядит смерч. Образовавшийся на воде, он стремительно приближается к суше. Не позавидуешь морякам и людям, решившимся на прогулку по берегу. Хорошо, что такие вихри живут всего несколько «минут» и тают прямо на глазах.

Сходным образом выглядит торнадо. В Америке это частое явление, поэтому некоторые настолько осмелели, что останавливаются в пути и наблюдают за стихийным бедствием. Когда образуется торнадо, оно еще и заявляет о себе громыханием, но фотографии, к сожалению, звуков не передают.