Где создается разрежение в смерче. Торнадо и смерч: что это, как образуется, классификация, как спастись, фото и видео. Область распространения смерчей и ураганов

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..

Торнадо (или смерч) – представляет из себя вихрь в атмосфере, развивающийся внутри кучевого облака, и постепенно опускающегося на землю в виде столба шириной в основании до 400 м. В некоторых случаях его диаметр на суше может доходить до 3-х км, а на воде эта величина как правило не более 30 м.

У внутренней и внешней части торнадо имеется огромная разница в давлении – она может быть до такой степени большой, что попадающие внутрь предметы (в том числе и дома) попросту разрывает на части. Эта область сильно разряженного воздуха, так же как в шприце, когда тянешь за поршень, из-за чего в вихрь всасывается вода, песок и другие разные предметы, которые иногда разлетаются или переносятся на очень большие расстояния.

Почему возникает торнадо и что это такое?

Причины появления торнадо достоверно не удалось установить. Однако считается, что смерчи возникают в тех случаях, когда теплый влажный воздух соприкасается с холодным сухим «куполом», возникшим над холодными участками суши или океана. При соприкосновении выделяется тепло, после этого нагретый воздух поднимается вверх, чем создается область разрежения.

В эту зону втягиваются теплый воздух из облака и нижележащий холодный воздух, как результат происходит выделение значительной энергии и образуется воронка. Скорость движения воздуха в ней согласно некоторым оценкам может доходить до 1300 км/час, сам же вихрь в среднем движется со скоростью от 20 до 60 км/час.

Виды торнадо

Наиболее распространенными считают бичеподобные, тонкие и гладкие, похожие с виду на хлыст или бич

Водяные – образующиеся над поверхностью океанов, морей, в редких случаях озер

Земляные – это редкость, образовываются во время разрушительных катаклизмов или оползней

Снежные – торнадо образующиеся во время сильной метели

Реже можно встретить расплывчатые, похожие на густые облака у земли, и составные, которые состоят из двух-трех вихрей

Огненные. При извержении вулканов, в результате сильного пожара нередко можно наблюдать огненные смерчи, разносящие огонь на десятки километров

В пустынях встречаются своего рода аналоги торнадо – пыльные или песчаные вихри, но, обычно, их диаметр не превышает 3-х метров

Что внутри торнадо? Мнение ученых

Торнадо по сей день остается малоизученным явлением, но ученые полагают, что в центре смерча находится область пониженного давления, не дающая наружному воздуху заполнить внутренность торнадо. Вполне возможно, что внутри есть вертикальные потоки воздуха, хотя достоверно такого рода явления не доказаны.

Всасывающая сила смерча можно объяснить высокой турбулентностью воздушного столба и вертикальной компонентой скорости, стремительно изменяющейся во время движения.

Неистовость торнадо

Погода отнюдь не потеряла способности сеять страх в людских сердцах. Перед ужасной мощью ветра покажутся ничтожными наиболее разрушительные средства ведения войн. Ураганы проносятся через прибрежные регионы, сметая все на своем пути; торнадо корежат ландшафт. Неожиданный порыв ветра может сбросить на землю самый большой самолет. При всех технологиях имеющихся в наше время человек столь же зависим от милости разъяренных ветров, как и его далекий предок. Погода не только почти не предсказуемая, но и имеет неистощимый запас уловок и сюрпризов.

В эпицентре торнадо. Рассказ очевидца

Неистовость торнадо до такой степени неожиданна и безмерна, что уцелевшие редко способны припомнить детали произошедшего. Но 3 мая 1943 г. отставной армейский капитан Рой С. Холл смог выйти со своей семьей из «ока» торнадо и дал четкое описание вихря, разрушившего его дом в Маккини, штат Техас, приблизительно в 50 км северней Далласа.

С началом шторма, Холл закрыл супругу и детей в спальне. И тут же наружная стена комнаты с жутким грохотом ввалилась внутрь. Однако самое страшное ждало еще впереди. Пронзительный визг ветра неожиданно стих. «Было в точности так, - написал в последствии Холл, - как если бы мне уши закрыли ладонями, отсекая все звуки, кроме необычно сильных ударов пульса в ушах и голове. Подобного ощущения я никогда ранее не испытывал». И в этом ледяном безмолвии содрогающийся дом осветился загадочным голубым сиянием.

В тот же миг Холла отбросило на 10 футов, и он оказался под обломками стены до такой степени внезапно, что не мог вспомнить, как туда попал. Он выбрался из-под обломков, прижал к себе 4-х летнюю дочь и ждал, когда его дом, который уже не держался на фундаменте, унесется прочь. И в это время перед ним предстало устрашающее видение.

«Нечто вначале совершало волнообразное движение сверху вниз, а после застыло неподвижно, если не учитывать слабую пульсацию вверх-вниз, - писал позднее Холл. - Оно представляло из себя изогнутую грань, обращенную вогнутостью ко мне; ее нижний обвод располагался почти горизонтально… Это был нижний торец торнадо. В это время мы оказались в самом торнадо!»

Холл посмотрел вверх. То, что он увидал, выглядело как непрозрачная, с гладкой поверхностью стена толщиной около 4-х метров, окружавшая колоннообразную полость. «Она напоминала внутренность эмалированного стояка, - вспоминал Холл. - Она простиралась вверх больше чем на 300 метров, слегка покачивалась и медленно выгибалась на юго-восток. Внизу, у дна, судя по кругу передо мной, воронка составляла около 50 м. в поперечнике. Выше она расширялась и, как видно, была частично заполнена ярким облаком, мерцавшим, как люминесцентная лампа». Вращающаяся воронка качнулась, и Холл увидал, что вся колонна была словно составлена из множества огромных колец, каждое из которых двигалось независимо от остальных и вызывало волну, пробегавшую сверху донизу. Когда гребень каждой волны доходил до дна, вершина воронки издавала звук, походивший на щелканье бича.

Холл с ужасом наблюдал, как вершина торнадо, коснувшись соседнего дома, разрушила его. По словам Холла, «дом словно растворялся, различные его части уносились влево, будто искры от наждачного круга».

В скором времени смерч продолжил свое путешествие на юго-восток. Семье Холла удалось выйти из переделки практически невредимой. Ценой потери дома они получили от «ока» яростной бури редкую возможность посмотреть на жестокое буйство природы в эпицентре его проявлений.

Атмосферная аномалия

Для пилотов и ученых Национального управления океанов и атмосферы» США полет в «око» (область затишья) яростного урагана стал частью их рискованной работы по слежению за тропическими бурями. 1989 год, 15 сентября – на долю членов экипажа НУОА-42, пролетевшего в урагане Хьюго от Антшьских островов до Чарлстона (штат Южная Каролина), выпало больше, чем они могли даже рассчитывать, когда их самолет взял курс прямо к «оку» гигантской бури.

Стоило самолету пронзить стену «ока» всего в нескольких сотнях футов от спокойного центра бури, как на самолет обрушились яростные силы, грозившие разорвать его на части. Один из четырех двигателей отказал, и отважный «Орион» начал падать. Его удалось выровнять и возвратиться в «око», когда до поверхности моря оставалось лишь 200 м. Позднее, проводя анализ этого страшного приключения, ученые пришли к выводу, что самолет залетел в причудливую атмосферную аномалию - в торнадо, который не удалось обнаружить, потому как он вопреки традиционным метеорологическим представлениям пребывал в стене «ока» бури большого масштаба и тем смог замаскировать свою дьявольскую мощь.

Торнадо, в крутящихся витках которого несутся самые яростные ветры на нашей планете, может в один миг разрушить все, чего он прикоснется. В течении XVIII и XIX столетий больше дюжины раз в разгар дня небо над Новой Англией чернело, и проповедники пророчили близость конца света. К счастью, эти так называемые темные дни были не предвестники божественной кары, а следствием капризов погоды.

Удивительные случаи из жизни торнадо

Торнадо прославились не лишь жестокостью, но и чудачествами. Кружащие ветры, скорость которых доходит до 200 миль в час, могут воткнуть соломинку в ствол дерева и заставить деревянную щепку пробить стальной лист. Тем временем мощные внутренние вихри, спрятанные в смерче, как видно, ответственны за то, что одни предметы подвергаются уничтожению, другие же остаются невредимы. А восходящие воздушные потоки могут служить подушкой: бывали случаи, что люди взлетали в воздух только для того, чтобы потом мягко сесть на землю посреди яростной бури.

Вот некоторые из таких случаев :

Смерч, разрушивший в 1974 г. город Ксениа, штат Огайо, совершенно уничтожил дом фермера со всем находящимся в нем, однако пощадил два хрупких предмета: зеркало и ящик с рождественскими украшениями.

1965 год, 11 апреля – торнадо промчались по значительной части Среднего Запада США. Один из них в Кливленде, штат Огайо, поднял подростка с постели, вынес в окно и приземлил, без единых повреждений, на другой стороне улицы. При этом тот так и остался укутанным в одеяло. Другой торнадо в Данлопе, штат Индиана, выхватил восьмимесячного младенца из разрушающегося дома и положил его на земле неподалеку. В Грэнд-Рэпидз, штат Мичиган, мужчина был перенесен с собственной веранды на груду щепок - все, что осталось от дома его соседа.

1958 год, 10 июня – в Эльдорадо, штат Канзас, женщину выкинуло из окна. Она удачно приземлилась в 20-ти метрах от дома. Рядом с ней упала граммофонная пластинка с записью песни «Ненастье».

1955 год, 25 мая – в Юдолле, штат Канзас, мощный порыв ветра выдернул Фреда Дая из туфель и забросил на дерево, где он смог пересидеть бурю. Недалеко от него муж с женой, выйдя из обеспечившей им безопасность спальни, обнаружили, что все другие комнаты дома унесены.

В скором времени после того, как 18 марта 1925 г. через штат Иллинойс промчался торнадо, на землю упала страница из журнала «Литерери дайджест». На ней был снимок и описание смерча 1917 г.

Поверхность воды, к примеру, в реке Яузе и в Люблинских прудах при прохождении смерча вначале вскипела и забурлила как в котле, потом вихрь всосал воду внутрь себя и дно водоема и реки обнажилось!

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

Самые сильные и убийственные торнадо

Самый сильный смерч зафиксировали в 1999 г. в штате Техас (США), когда мощная воронка пронеслась по земле на скорости около 500 км/час и разрушала все на своем пути.

Если говорить о размерах, то крупнейшим можно считать торнадо 2013 г. в штате Оклахома – он двигался на скорости 485 км/час и охватывал территорию порядка 4,2 км. В этом вихре погиб один из самых известных «охотников» за торнадо Тим Самарас вместе со своим сыном и другом Карлом Янгом.

Самый большой и разрушительный торнадо произошел 26 апреля 1989 г. в городе Шатурш (Бангладеш), в результате которого погибло больше 1300 человек (он попал в книгу рекордов Гиннеса как самый трагический).

1935 год, 2 сентября – во время смерча во Флориде скорость ветра доходила до 500 км/час! Это торнадо убило 400 человек и полностью разрушило постройки в полосе шириной 15–20 км.

Среди водяных самых больших смерчей: в заливе Мас-Сачусетс торнадо достигал высоты больше 1000 м., а в диаметре у материнского облака – 250 м., у воды соответственно 70 м. диаметр каскада – 200 м., а высота – 150 м.

К ветрам огромной разрушительной силы относится смерч (в США - торнадо). - это сильный атмосферный вихрь, возникающий в грозовых облаках и спускающийся в виде темного рукава по направлению к суше или воде с вертикальной, но частично изогнутой осью.

Возникновение смерча

Возникновение смерча возможно и при ясной безоблачной погоде. В верхней и нижней частях смерч имеет воронкообразные расширения. Воздух в смерче вращается, как правило,против часовой стрелки со скоростью до 300 км/ч, при этом он поднимается по спирали вверх, втягивая в себя пыль или воду за счет возникающей разности давлений. Давление воздуха в смерче понижено. Высота рукава может достигать 800-1500 м, диаметр над водой - десятков метров, а над сушей - сотен метров. Время существования смерча - от нескольких минут до нескольких часов. Длина пути - от сотен метров до десятков километров.

Самая высокая скорость ветра в смерче была зафиксирована 2 апреля 1958 г. в штате Техас (США). Она составляла 450 км/ч.

Смерч возникает обычно в теплом секторе циклона, чаще перед холодным фронтом, и движется в том же направлении, что и циклон. Он сопровождается грозой, дождем, градом. В тех случаях, когда смерч достигает поверхности земли, - разрушения неизбежны. Это обуславливается двумя факторами: таранным ударом стремительно несущегося воздуха и большой разностью давления внутренней и периферийной частей столба. Особо опасны смерчи для судов в открытом море.

Атмосферные условия, необходимые для возникновения смерчей, включают в себя:

Высокую влажность;

Температурную нестабильность и схождение в одной точке теплого влажного воздуха на нижних высотах;

Прохладного сухого на больших.

Сначала можно заметить тёмную вращающуюся воронку, затем наступает на какое-то время тишина, а потом неожиданно возникает смерч. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки и одновременно поднимается по спирали, соприкасаясь с поверхностью Земли, втягивает пыль, воду и различные предметы. Эти разрушения связаны с действием стремительно вращающегося воздуха и резким подъемом воздушных масс вверх. В результате этих явлений некоторые объекты (автомобили, легкие дома, крыши зданий, люди и животные) могут отрываться от земли и переноситься на сотни метров. Такое действие торнадо часто вызывает разрушение поднятых объектов, а людям наносит травмы и контузии, которые могут привести к гибели. Также смерчи приводят к авиакатастрофам. Существуют смерчи недолго, от нескольких минут до нескольких часов, проходя за это время путь от сотен метров до десятков километров.

Торнадо

Торнадо - cмерч гигантской разрушительной силы. Термин обычно употребляется в США, происходит от искаженного испанского слова "тронада", то есть гроза.

Торнадо обычно возника

ют в теплом секторе циклона, когда вследствие воздействия сильного бокового ветра происходит столкновение теплых и холодных воздушных потоков. Начинается такой смерч, как обычная гроза, часто сопровождаемая дождем и градом.

Скорость ветра в торнадо настолько велика, что никакими анемометрами ее измерить невозможно. В США она определяется с помощью радара Доплера. По скорости вращения воздуха в воронке торнадо классифицируются по шести категориям. Шкала с шестью категориями F0-F5 для классификации американских торнадо, введена профессором Теодором Фуджитой из Чикагского университета в 1971 г. Категория F1 по шкале Фуджиты соответствует 12 баллам по шкале Бофорта (32 м/с, ураган). Фуджита также ввел категории F6-F12 (от 142 м/с до скорости звука), видимо, на всякий случай. Но никогда зафиксированная скорость ветра в торнадо не превышала категории F5, предполагается, что таких торнадо наблюдаться не будет.

Шкала Фуджиты

Родиной торнадо считается США. Именно там, чаще всего, наблюдается это стихийное бедствие.

Причиной образования столь мощных и частых торнадо в США является теплый влажный воздух с Мексиканского залива.

Воздух сталкивается на территории США с холодным воздухом из Канады и сухим воздухом со Скалистых гор. При таких условиях возникает большое количество гроз, которые несут в себе угрозу возникновения торнадо. Самые разрушительные и смертоносные торнадо образуются под огромными кучево-дождевыми облаками, которые в США называют supersells, эти облака вращаются, образуя мезоциклоны. Эти облака часто приносят крупный град, шквалистый ветер, сильные грозы и ливни, а также и торнадо.

Каждый год в США возникает около тысячи торнадо . Точно сказать сложно, поскольку некоторые торнадо возникают в малозаселенной местности и поэтому не фиксируются.

В основном сезон торнадо длится с начала весны до середины лета. В некоторых штатах пик торнадо приходится на май, в других - на июнь или даже июль. Но вообще торнадо могут возникать в любое время года.

В США даже существует Аллея торнадо. Это историческое название центральных американских штатов, в которых наблюдается наибольшее количество торнадо. Тем не менее, торнадо могут возникать где угодно: и на западном, и на восточном побережье США, а также в Канаде и других государствах.

Большинство торнадо (но не все!) имеют циклоническое вращение, т. е. против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке - в южном. Антициклонические торнадо вращаются в северном полушарии по часовой стрелке. Они чаще всего возникают в виде водяных смерчей, а также известно много случаев одновременного наблюдения циклонических и антициклонических торнадо под одной и той же грозой.

В США торнадо прогнозирует Национальная служба погоды (National Weather Service). Предупреждения о торнадо рассылаются региональными отделениями National Weather Service. Центр предсказания штормов занимается неблагоприятными погодными явлениями. Торнадо в Канаде предсказываются Метеорологической службой Канады.

Обычно торнадо обходят стороной крупные города. Просто центр города расположен на очень маленькой площади в сравнении с площадью всей страны. Поэтому вероятность того, что торнадо попадет в центр города, очень мала. Например, площадь центральной части Далласа, всего три квадратных мили. Тем не менее, и центры городов могут страдать от торнадо. Так в Сент-Луисе торнадо в центре города наблюдались, по крайней мере, четыре раза. Но случаи появления торнадо в крупных городах бывали неоднократно. Например, торнадо в Оклахома-Сити 3 мая 1999 года. Благодаря отлаженной системе предупреждения населения через средства массовой информации в тот день погибло только 36 человек. А вот нанесенный ущерб превысил 1 миллиард долларов. Это был самый дорогостоящий торнадо в американской истории. Причем этот торнадо не затронул центр города.

По статистике город, который больше всего страдает от торнадо - Оклахома-Сити. Общее количество торнадо, которые были зарегистрированы в этом городе - более 100.

Самый сильный торнадо возник в штате Техас 9 июня 1971 года. Время от времени поперечник торнадо достигал трех километров!!! Возможно, были и другие, еще большие торнадо, но они не были зафиксированы.

Возникновение торнадо

Возникновение торнадо - удивительная загадка, почему-то о происхождении этих явлений удивительно мало информации, а ведь мелким или незначительным это явление назвать ну никак нельзя. А предсказание их появлений могло бы быть вообще значительным достижением. В природе образование вихрей происходит сплошь и рядом. Каждый видел образование воронки в вытекающей воде из ванны, удивляясь энергии воды при ее образовании.

А ведь и огромный торнадо и маленькая воронка в ванной - это явления одного порядка, происходящего по одним и тем же законам. Правда в этих двух случаях есть существенное отличие: в воронке торнадо закрученная масса поднимается вверх, а в воронке ванны опускается вниз. Отсюда можно сделать вывод: жидкость или газ легко можно привести во вращение, а образование вихря, этого красивого конуса происходит при движении закрученной массы вверх или вниз вдоль оси вращения.

Вихрь - довольно устойчиво происходящий процесс и источником энергии для его существования не может быть ничего другого, как тепловая энергия окружающей среды. Как двигаются потоки внутри вихря? Здесь было бы уместно вспомнить один маленький опыт великого Эйнштейна.

Его как-то сильно заинтересовал процесс, который происходит при размешивании ложкой чая в обычной чашке. Оказывается, плавающие чаинки при интенсивном вращении воды каким-то непостижимым образом всегда оказываются в центре вращения. Эйнштейн объяснил это следующим образом: естественно весь цилиндр из воды вращается, на воду действует центробежная сила. Но слои воды вверху и внизу находятся в неравных условиях. Нижние слои испытывают трение при контакте о дно стакана и вращаются медленнее. Верхние слои вращаются свободно, не испытывая особых проблем при контакте с воздухом. Поэтому верхний слой вращается быстрее, испытывая более значительную центробежную силу. Потому в толще воды появляется круговое течение, показанное синими кривыми стрелками. И все чаинки собираются к центру и даже стремятся подняться немного вверх.

Хроника событий

Смерчи наблюдаются во всех районах земного шара. Наиболее часто они возникают в США. Австралии, Северо-Восточной Африке. В Северной Америке смерчи известны под названием торнадо. Также известны под названием тромбов.

В 1925 г. в США смерч унес жизни 350 человек, ранения получили 2 тыс. человек. Общая сумма убытков составила 40 млн. долларов. Всего же за этот год от смерчей в США погибли 689 человек.

В 1982 г. более 40 смерчей возникли в Черном море и перенесли огромное количество воды на сушу. Жертвой смерчей стали п.Джубга и близлежащие населенные пункты Краснодарского края. В море были смыты дома, автомобили, деревья.

Спустя два года. но уже на огромной территории Волго-Вятского района, образовалось большое количество разрушительных смерчей. Скорость вращения вихревых воздушных потоков доходила до 200 км/ч, ширина полосы движения - до 500 м, пройденный путь - до нескольких десятков километров. Были разрушены тысячи строений, повалены деревья, водонапорные и силосные башни, прервано водо- и электроснабжение, остановлен транспорт. В 1988 г. на ст.Павловскую Краснодарского края обрушился смерч шириной до 1 км. В итоге было разрушено около 500 домов. Во время прошедшего дождя выпал град величиной с куриное яйцо, который пробивал крыши домов, уничтожал посевы.

Смерчи и торнадо считаются самыми опасными природными бедствиями для всех живых существ. Торнадо досконально изучено, но никто до сих пор не научился спасаться и усмирять это бедствие. По мнению ученых торнадо происходят ежегодно и их количество неуклонно растет. Причиной этого могут быть постоянные климатические изменения, а также ухудшение экологии планеты.

Каждое существо и предмет, попавший туда, через некоторое время будет выброшен с огромной высоты и в абсолютно другом месте. Также огромную опасность представляют предметы, прилетевшие из смерча. Даже дома не являются защитой, сильные воздушные потоки могут запросто снести постройку, затягивая массу обломков внутрь.

Что означает слово «торнадо»?

Больше всего явление происходит на североамериканских территориях. Именно оттуда бедствия берут свое название. На испанском языке «торнадо» имеет значение «вращающийся». Вихри ветра стали называться торнадо испанскими колонистами, прибывшими покорять новые территории.

На территориях России явление называлось привычным смерчем. Слово происходит со старорусского «смърчь» или «смьрчь», что означает облако. Таким образом, понятия «торнадо» и «смерч» являются синонимами. Они описывают одно и то же явление.

Интересный факт : один раз был зафиксирован случай, когда вихрь унес тяжелый поезд, весом в 80 тонн. Вихрь оттащил его на 40 метров с путей.

Что представляет собой торнадо и смерч?

В основном смерчи возникают в грозовых тучах. Они представляют собой атмосферные вихри, которые протянулись с небес на землю. Массы воздуха находятся в постоянном движении, формируют собой воронку, затягивающую любой объект на своем пути. Внутренними потоками торнадо притягивается к поверхности, наружные же поднимаются ввысь. Таким образом, внутри смерча воздух сильно разряжен.

Все объекты, попадающие внутрь торнадо, могут взорваться от одновременного воздействия разного давления. В основном такими объектами считаются замкнутые постройки. Торнадо не щадит никого.

Смерчи, как ураганы и бури, относятся к метеорологическим природным явлениям и представляют серьёзную опасность для жизнедеятельности человека. Они приносят значительный материальный ущерб и могут привести к человеческим жертвам.

На территории России смерчи чаще всего возникают в центральных областях, Поволжье, на Урале, в Сибири, на побережьях и в акваториях Чёрного, Азовского, Каспийского и Балтийского морей.

Наиболее опасными районами по риску возникновения смерчей являются побережье Чёрного моря и Центральный экономический район, включая Московский регион.

Смерч - это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности Земли, в виде тёмного облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров.

Иными словами, смерч представляет собой сильный вихрь в виде воронки, спускающейся от нижней границы облаков. Этот вихрь иногда называют тромбом (при условии, что он проносится над сушей), а в Северной Америке его называют торнадо.

В горизонтальном сечении смерч представляет собой ядро, окружённое вихрем, в котором имеются восходящие потоки воздуха, движущиеся вокруг ядра и способные поднимать (всасывать) любые предметы, вплоть до железнодорожных вагонов массой около 13 т. Подъёмная сила в смерче зависит от скорости ветра, вращающегося вокруг ядра. В смерче имеются также сильные нисходящие потоки.

Основной составной частью смерча является воронка, которая представляет собой спиральный вихрь. В стенках смерча движение воздуха направлено по спирали и нередко достигает скорости до 200 м/с (720 км/ч).

Время образования вихря исчисляется обычно минутами. Общее время существования смерча исчисляется также минутами, но иногда и часами.

Общая длина пути смерча может составлять сотни метров и доходить до сотен километров. Средняя ширина зоны разрушений составляет 300-500 м. Так, в июле 1984 г. смерч, зародившийся на северо-западе Москвы, прошёл почти до Вологды (в общей сложности 300 км). Ширина пути разрушений достигала при этом 300-500 м.

Разрушения, производимые смерчем, обусловлены огромным скоростным напором воздуха, вращающегося внутри воронки с большой разностью давлений между периферией и внутренней частью воронки из-за огромной центробежной силы.

Последствия смерча в Ивановской области

Смерч разрушает жилые и производственные здания, рвёт линии электроснабжения и связи, выводит из строя технику, нередко приводит к человеческим жертвам.

В 1985 г. огромной силы смерч возник в 15 км южнее Иванова, прошёл около 100 км, вышел к Волге и затих в лесах близ Костромы. Только в Ивановской области от смерча пострадало 680 жилых домов и 200 объектов промышленного и сельского хозяйства. Более 20 человек погибло. Многие получили ранения. Деревья вырывало с корнем и ломало. Автомобили после действия разрушительной стихии превращались в груду металла.

Для оценки разрушительной силы смерчей разработана специальная шкала, включающая шесть классов разрушений в зависимости от скорости ветра.

Шкала разрушений, вызываемых смерчем

Вот как описал смерчи, пронёсшиеся над штатом Канзас (США) 29 и 30 мая 1879 г., метеоролог Джон Файнли, прошедший по их свежим следам: «В те дни над канзасской прерией сгустилась громадная грозовая туча, породившая десяток смерчей. Самые бешеные из них возникли 30 мая близ городка Рэндолф. Там в 4 ч дня над землёй нависли два чёрных облака. Они столкнулись, слились воедино и сразу стали вращаться с безумной скоростью, плюясь дождём и градом. Уже через четверть часа из этой зловещей тучи к земле опустилась воронка, похожая на гигантский слоновый хобот. Он вращался и изгибался и засасывал в себя всё и вся. Потом рядом появился второй хобот, несколько меньших размеров, но вида такого же устрашающего. Оба они двинулись к Рэндолфу, выдирая из земли траву и кусты и оставляя после себя широкую полосу мёртвой, голой земли. С некоторых фермерских домиков, оказавшихся на пути смерчей, были сорваны крыши. Сараи и курятники засасывались в воронки и уносились в небо или превращались в россыпь ломаных досок» (цит. по: Воробьёв Ю. Л., Иванов В. В., Шолох В. П. Хрестоматия по основам безопасности жизнедеятельности для 7 класса общеобразовательных учреждений. - М.: ACT - ЛТД, 1998).

Прогнозирование смерчей крайне затруднено. Обычно ориентируются на то, что смерчи могут возникнуть в любом из тех районов, где они уже происходили раньше. Поэтому общие меры по снижению ущерба от смерчей принимаются такие же, как от ураганов и бурь.

При получении информации о приближении смерча или обнаружении его по внешним признакам следует покинуть все виды транспорта и укрыться в ближайшем подвале, убежище, овраге или лечь на дно любого углубления и прижаться к земле.

Во время смерча лучше всего спрятаться в надёжном убежище

При выборе места защиты от смерча следует помнить, что это природное явление часто сопровождается выпадением интенсивных ливневых осадков и крупного града. Поэтому целесообразно предусмотреть меры защиты и от этих метеорологических явлений.

Проверьте себя

1. Что представляет собой смерч как метеорологическое явление?
2. Какую опасность представляет смерч для жизни человека?
3. Опишите признаки появления смерча.

После уроков

В дневнике безопасности опишите известные вам случаи появления смерчей, их последствия. Если вы не можете привести примеры, советуем обратиться к помощи средств массовой информации или Интернета.

Практикум

Сформулируйте правила личной безопасности для человека, оказавшегося в зоне действия смерча. Обоснуйте свой ответ.