Строение смерча. Что такое смерч? Описание явления

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

Обсудить

Наверняка, наблюдая за разнообразными стихийными явлениями, человек не раз задавал себе вопрос об одном из самых опасных из них - смерче.

Что такое смерч? Это сильный вихрь, своего рода гигантская воздушная воронка, образующаяся под кучевыми облаками по причине разности атмосферного давления и всегда развивающаяся по вертикальной спирали.

Что такое смерч?

Смерч несложно узнать по облачному темному столбу, высота и диаметр которого имеют пугающие размеры и могут достигать нескольких километров. Такое стихийное явление всегда опускается из тучи в виде воронки конусообразной формы, сужающейся к поверхности земли. Вращаясь с бешеной скоростью, она поглощает предметы, попадающиеся ей на пути.

Приближение смерча сопровождается ужасным нарастающим звуком, по своей силе напоминающим грохот огромного товарного состава или водопада. По своей энергии сила смерча приравнивается к разрыву атомной бомбы, взорванной в 1945 году американцами при проведении испытаний в Нью-Мехико.

Смертельная воронка

Вращение потоков воздуха внутри смерча происходит против часовой стрелки, создавая при этом очень низкое атмосферное давление, буквально разрывающее в клочья все, что попадает в смертоносную воронку. Хотя иногда, вопреки всем правилам, смерчи сохраняют жизнь живым организмам. Куры, пойманные торнадо и испытавшие на себе, что такое смерч, вырываются из него живыми, правда, полностью без перьев. В Америке были зафиксированы случаи, когда смерч разрывал на куски дом, оставляя нетронутым буфет с посудой. Существует предположение, объясняющее такие ситуации. Внутри смертельной воронки формируется определенный центр - «глаз смерча» (как именуют его специалисты), вокруг которого происходит вращение всей массы воздуха, развивающего скорость около 200 метров в секунду. Вероятно, именно в такой вакуум попадают уцелевшие предметы и выжившие жертвы.

Разница между смерчем и торнадо

Смерч, торнадо - в чем разница между двумя опасными природными стихиями? В названии и территориальном расположении. Торнадо присущ американским землям, где бушует в полную силу, причем в разных штатах с различной частотой. Так, при среднем ежегодном количестве 700 на Аляске в 1953 году был зафиксирован один-единственный смерч; торнадо в Канзасе в этот же период бушевало более 1200 раз. Чаще всего от данного явления страдают такие штаты, как Огайо и Техас. Самый мощный торнадо свирепствовал над Средним Западом в марте 1925 года, унеся жизни 689 человек. Австралия после США занимает второе место, правда, количество смерчей здесь менее внушительное: в год около 15 штук.

Америка - страна торнадо

Почему именно Америка полюбилась такой устрашающей природной стихии? Потому что на данной территории наиболее высокая вероятность встречи теплого влажного воздуха (который свойственен Мексиканскому заливу) с холодным сухим воздухом, размещающимся над холодными участками моря и земли (в данном случае это территория Канады и скалистые горы).

Поэтому на территории Америки чаще всего возникает большое количество ливней, шквалистых ветров, гроз, несущих в себе угрозу образования смертельных торнадо.

Как образуется смерч?

Как происходит возникновение смерча? Сначала на горизонте появляется зловещая грозовая туча; при этом на улице становится очень душно и жарко. Далее начинает моросить дождик и поднимается несильный ветер, который по достижении тучи направляется резко вверх. Если при этом посмотреть на вершину тучи, можно увидеть, как она начинает видоизменяться, закручиваясь вихрем вверх, затем опадая вниз, в то время как ее пробуравливают мощные потоки воздуха. Затем происходит резкое падение температуры, после чего наступает знобящий невыносимый холод. Из нависших туч на землю опускается «столб», который вращается с огромной скоростью. Смерч, являясь неотъемлемой частью тучи, не может оторваться от нее и существовать самостоятельно.

С поверхности земли в это время навстречу ему движется гигантский атмосферный вихрь. При столкновении двух столбов происходит образование одного, соединяющего землю и небо. Катясь с оглушительным ревом, буря-смерч втягивает в себя все, что попадается на пути: дома, деревья, автомобили, людей.

Разрушительная сила торнадо

Продолжительность этого страшного действа составляет минут 10, после чего все затихает. На поверхности земли как напоминание о неистовом бушевании природы остается полоса в несколько километров, по которой как будто проехал гигантский бульдозер. Атмосферный вихрь настолько страшен по своей силе, что способен переносить на большие расстояния тяжелые предметы. Скорость ветра достигает 1000 км/час, с такой же скоростью перемещаются по воздуху вырванные из земли деревья, куски металла, превращаясь в смертельно опасное оружие. Те, кому довелось на себе испытать, что такое смерч, рассказывали, что на месте его действия находили будто вбитые в стволы деревьев гвозди. Очень низкое давление в середине смерча может стать причиной взрыва дома, если основание вращающейся воронки коснется постройки. Метеорологи благодаря современному оборудованию способны предсказать точную дату и время образования такого стихийного бедствия. Следует знать, что самым безопасным местом в доме является его северо-восточный угол либо середина входной двери; на улице - это канава или ров. Во время смерча следует держаться подальше от оконных проемов. Окна и двери со стороны приближающейся стихии требуется закрыть, а с противоположной стороны открыть и таким образом зафиксировать. Это позволит при перепаде давления избежать взрыва. Обязательно следует перекрыть газ и отключить электроэнергию.

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..

К счастью, мало кто из жителей нашей страны знает, что такое смерч. Конечно же, мы не имеем в виду небольшие завихрения, возникающие порой на полях и пустынных дорогах. Речь идет о гигантских атмосферных вихрях, которые, как правило, появляются в грозовом облаке и спускаются практически до самой земной поверхности в виде хобота или облачного рукава диаметром в несколько десятков, а то и сотен метров. Несмотря на то, что существуют они недолго, от них можно ожидать немало бед. Давайте рассмотрим поподробнее, что это за явление.

Что такое смерч?

Попробуйте представить себе возникшую из-за разности давления огромную воздушную воронку, которая крутится с невероятной скоростью и втягивает при этом в свой центр все, что оказалось поблизости. В Америке о том, что такое смерч, многие знают не понаслышке. Там это явление принято называть торнадо. Существуют и синонимы: мезо-ураган и тромб, но они употребляются гораздо реже. Вращение внутри такого вихря идет против часовой стрелки, подобно тому, как это происходит в циклонах, возникающих в северном полушарии нашей планеты.

Характеристики смерча

По вертикали одна такая воронка может достигать десяти, а по вертикали - пятидесяти километров. в ней нередко превышает 33 м/с. Рассказывая о том, что такое смерч, следует обязательно отметить, что он обладает невероятной мощью. По оценкам таких экспертов, как А. Ю. Губарь, С. А. Арсеньев и В. Н. Николаевский, энергия среднего торнадо радиусом в километр и скоростью около 70 м/с сопоставима с энергией атомной бомбы, испытанной США в июле 1945 года в Нью-Мексико. По своей форме смерчи бывают не только в виде воронок. Порой торнадо напоминает своим видом бочку, конус, бокал, бичеподобную веревку, колонну, рога дьявола, и т.д. Но чаще всего он возникает в форме трубы, воронки или хобота, который свисает с материнского облака. Взгляните на смерч, фотография которого представлена ниже. Выглядит устрашающе, не так ли?

Порой число жертв таких явлений достигает нескольких сотен человек. Наиболее страшным и известным смерчем за всю историю Америки считается Tristate. Пронесшись 18 марта 1925 года по территории трех Иллинойс, Индиана), он забрал с собой 747 человеческих жизней…

Где появляется смерч и что служит причиной его возникновения?

Торнадо часто формируется на тропосферных фронтах, там, где проходят границы раздела с разными температурой, скоростями и влажностью воздуха. В зоне столкновения холодного и теплого крайне неустойчива и способствует зарождению в материнском облаке торнадо, а ниже нескольких меньших по размеру турбулентных вихрей. Чаще всего это бывает в осенний и весенне-летний период. К примеру, холодные фронты отделяют сухой и холодный воздух из Канады от влажного и теплого воздуха из Атлантического океана или Иногда такое столкновение происходит над морской поверхностью, и тогда появляется морской смерч.

Он может быть почти полностью прозрачным и лишь по нижней, запыленной водой части, можно догадаться о грозящей судну опасности. Смерч бывает не только на Земле, но и на других планетах нашей системы, к примеру, на Юпитере и Нептуне. На Марсе торнадо появиться не может из-за низкого давления и слишком разреженной атмосферы. А вот на Венере ситуация прямо противоположная, и поэтому вероятность появления смерчей там очень высока.

СМЕРЧ и ТОРНАДО

Смерч - это очень сильный, вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, cо скоростью ветра внутри вихря более 120 км/час. Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а образовавшиеся на суше — торнадо. Но, по сути, слова "смерч" и "торнадо" - синонимы.

На верхнем фото - смерч (зарождается на воде), на нижнем фото - торнадо (зарождается на суше).

Механизм образования смерчей полностью не изучен до сих пор. Учебники и энциклопедии указывают лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для смерчей.

Энергия среднего смерча радиусом 1 км и средней скоростью 250 км/час равна энергии первой в мире атомной бомбы!

Форма смерчей может быть многообразной: колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола»...

Чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и название tornado - по-испански - вращающийся).

Вращение в смерчах происходит против часовой стрелки. В центре смерча образуется область сильного разряжения воздуха, так же как в шприце, когда тянешь за поршень. Из-за этого в смерчи всасывается вода, песок и другие различные предметы (камни, доски, крыши домов), которые разлетаются иногда на очень большие расстояния.

Никто не знает почему, но смерчи образуются не везде на Земле, а чаще в одних и тех же местах. Например, в США сухопутные смерчи - торнадо - обычное явление!

В России наибольшую известность получили московские смерчи начала прошлого века. Сейчас в Москве и Московской области смерчей практичеки не бывает, а тогда случались огромные смерчи, которые засасывали даже целые избы! Остались фото, на которых видна изогнутая в спираль железная лестница, разрушенные дома и сорванные крыши. Очевидцы рассказывали о поднятых в воздух людях и животных.
Московские смерчи 1904 года сопровождались темнотой, страшным шумом, ревом, свистом и молниями, дождем и крупным градом - каждая градинка весила по полкилограмма!

Особый интерес представляют вихри внутри смерча, вращающиеся с большой скоростью, так что поверхность воды, например, в реке Яузе и в Люблинских прудах при прохождении смерча сначала вскипела и забурлила как в котле, затем смерч всосал воду внутрь себя и дно водоема и реки обнажилось!

Хотя разрушительная сила московских смерчей была значительной, нужно отметить, что по пятибалльной классификации японского ученого Т. Фуджита эти смерчи относятся к категории средних (F-2 и F-3).

Наиболее сильные смерчи класса F-5 наблюдаются в США. Например, во время торнадо 2 сентября 1935 во Флориде скорость ветра достигала 500 км/час! Это торнадо убило 400 человек и вызвало полное разрушение построек в полосе шириной 15-20 км.

КАТЕГОРИИ