Що відбувається в серці бурі

Торнадо – не легкий вітерець

Особливістю торнадо і причиною значних його наслідків стає та обставина, що торнадо насправді є цілим комплексом потужних і швидких смерчів. «Двигуном» торнадо стає воронка, швидкість вітру в якій досягає максимальних значень. У свою чергу, воронка торнадо – це комплекс кількох локальних смерчів, які і затягують всередині все, що трапляється на шляху прямування даного феномена. Саме цим пояснюється та ірраціональна, як може здатися, картина, що спостерігається при наслідках найбільш потужних і великих торнадо.

На фотографіях і відеозйомці з повітря очевидно, що «дорога» торнадо насправді неоднорідна: в ній спостерігаються окремі «смуги». Стоять поруч будинки можуть бути пошкоджені настільки нерівномірно, що від одного залишається лише фундамент, а другий стоїть практично неушкоджений. При цьому енергія окремих смерчів, що входять до складу торнадо, підсумовується і досягає величезних значень. Вчені підрахували, що потужність середнього торнадо дорівнює енергії, яка виділяється при вибуху атомної бомби потужністю 20 кілотонн. Зрозуміло, цього достатньо, щоб руйнувати будівлі, перекидати поїзда, не рахуючи автомобілі і більш дрібні об'єкти. До того ж в областях формування торнадо створюються сильні електромагнітні поля, що призводить до великої кількості електричних розрядів, у тому числі і кульових блискавок.

Що може накоїти торнадо

Розмови про механізм дії та енергетичному потенціалі торнадо можуть здатися абстрактними і теоретичними. Набагато наочніше буде навести кілька історичних прикладів тих наслідків, до яких призвели торнадо:

на початку минулого століття активно висвітлювався в американській пресі торнадо 1913 року, один з численних смерчів на знаменитій Алеї торнадо. Журналістів особливо вразили приклади того, наскільки виборчим може бути торнадо. В одному випадку він забрав двох коней, тоді як запряжена ними віз і людина на ній залишилися неушкодженими. Подібна історія трапилася і з жінкою, доившей корову – тварина було винесене смерчем в хмари, тоді як сільська мешканка не постраждала;

одним з найвідоміших є Торнадо Трьох штатів, що обрушився на Міссурі, Іллінойс і Індіана в березні 1925 року. Цей торнадо пройшов шлях довжиною понад 300 кілометрів і зруйнував абсолютно всі на площі близько 200 квадратних кілометрів. При цьому загинули майже 700 осіб, понад двох тисяч були важко поранені;

влітку 1984 року руйнівний торнадо пройшов по Центрально-Європейської частини СРСР. Фактично 9 червня 1984 року на території сучасної Росії було три смерчу, самим руйнівним з яких виявився так званий Івановський. Швидкість вітру в ньому досягала 100 метрів на секунду, торнадо пройшов в околицях Іванова, зруйнувавши багато будови в різних населених пунктах. В результаті загинули близько 60 людей, постраждали понад 800 осіб.

Чим страшний торнадо

Насправді питання про те, чим конкретно небезпечний торнадо, не такий вже тривіальний. Бо як без чіткого знання характеру небезпеки неможливо виробити ефективну систему заходів і захисту – а від цього напряму залежить здоров'я та життя. Торнадо, зрозуміло, небезпечний і сам по собі – якщо людина виявиться затягнуть у смерч на відкритій місцевості, він може просто загинути від падіння з великої висоти. Але все ж головну небезпеку торнадо для людини полягає в захоплених вихором і летять з високою швидкістю предмети, що утворилися при руйнуванні будівель і споруд.

Крім того, в населених пунктах торнадо призводять до виникнення пожеж і до несправності енергетичних комунікацій, що також несе загрозу людському життю. Тому фахівці рекомендують при виникненні небезпеки торнадо сховатися в безпечному притулок, розташованому нижче рівня землі (будь-які приміщення підвального типу). Крім того, слід уникати перебування поблизу від місць, де можуть бути несправні електричні прилади та комунікації, а також утворитися області скупчення газу.

На щастя, таке явище природи, як смерч, в цілому для України нехарактерно. Але і унікальним його назвати не виходить. Набір факторів, які можуть породити смерч, найбільш вірогідні на заході, півдні та в центрі країни. "Статистика свідчить: за півстоліття на території України найбільше смерчів фіксується у другій половині літа в Причорномор'ї, Запорізькій, Київській, Дніпропетровській, Черкаській, Волинській та Львівській областях", — розповідає начальник відділу контролю та координації аварійно-рятувальних формувань Державної служби України з надзвичайних ситуацій Юрій Адамов. Так, влітку 2013 року відразу кілька рухаються в море "стовпів" заввишки до 30 м спостерігали на Чорному морі між містами Одеса та Південний. На щастя, на сушу вони не вибралися: смерчі утворилися над водною поверхнею і там же розсіялися.

У зв'язку з глобальним потеплінням клімат змінюється на всій планеті, і метеорологи відзначають, що в Україні смерчів стає більше, географія їх розширюється і виникають вони раніше розпалу літа. В кінці вересня минулого року в місті Костопіль на Рівненщині пройшовся смерч, посносивший даху у безлічі будівель і выкорчевавший дерева на своєму шляху. А в цьому році відзначений вихор, що виник 1 березня.

НАРОДЖЕННЯ СМЕРЧУ

-Гігантська воронка формується при зіткненні двох великих повітряних мас з різною температурою і вологістю. Причому шар теплого повітря розташовується нижче шару холодного.

-Початкова воронка, яка формується під грозовою хмарою, витягується до поверхні землі.

-Якщо складаються сприятливі умови (перепади температур, напрямки вітрів і т. д.), смерч набуває характерну форму і досягає поверхні землі.

-Коли умови в атмосфері змінюються, воронка звужується і починає втягуватися вгору, до хмари.

З НЕБА: жаби і гроші
Великі смерчі, як потужні пилососи, можуть підняти в повітря навіть дуже важкі предмети. Коли воронка слабшає, вся ця видобуток падає вниз, найчастіше разом з дощем. Збіг обставин породжує різні курйозні події.
Так, відзначено масове падіння дрібної риби і жаб, рачків і павуків. В цьому плані відзначилася навіть Одеса, правда, жаби і раки там з неба не сипалися. Кілька десятків років тому смерч вичистив вуличний лоток з апельсинами, а потім просипав цитрусові на землю трохи в стороні від лотка.
Класика жанру — "криваві дощі" після смерчів. Вони ще з давніх часів здорово лякали не дуже освічену публіку: червоні опади завжди сприймалися як кара за гріхи і знамення кінця світу.
Причини, з якої краплі дощу забарвлюються в червоний колір, різні. Може бути, винен пісок, підхоплений вітром, наприклад, у Сахарі, або розплодилися в теплій воді мікроорганізми червоного кольору, затягнуті смерчем. Вистачає й інших курйозів.
1890 р. В одному з сіл Тульської губернії смерч прихопив з собою розстелені на лузі для відбілювання полотна. Пропажа виявилася в сусідньому селі, де була сприйнята як божественне знамення.
1904 р. На Москву з півдня насунулася незвичайна, прямо як з "Майстра і Маргарити", хмара. Виник під нею смерч підхопив городового. Роздягнений, побитий градом бідолаха все-таки вцілів після падіння на землю.
1933 р. На Далекому Сході над селищем Кавалерово пройшов дощ з медуз.
Влітку 1940 р. над селом Мещери в тоді ще Горьківської області вибухнула страшна гроза. З першими краплями дощу на землю посипалися срібні гроші! Мещерські селяни зібрали близько тисячі монет епохи Івана Грозного. Швидше за все, сильні зливи вимили з землі горщик з монетами, а пройшов над цим місцем смерч підняв їх у повітря. Коли воронка ослабла, гроші полетіли на землю. Де саме смерч "відкопав" скарб, невідомо.
1954 р. На містечко Девенпорт (США) пролився блакитний дощ. Колір дощовим краплям надала пилок американського тополі і в'яза, втягнена в хмару смерчами.

Що таке Алея торнадо?

Це історична назва центральних американських штатів, в яких спостерігається найбільша кількість торнадо. Тим не менш торнадо можуть виникати де завгодно: і на західному, і східному узбережжі США, а також у Канаді та інших державах.

Як довго триває торнадо?

Торнадо може тривати від декількох хвилин до години і більше. Але більша частина з них існує не більше десяти хвилин.

Як торнадо в північній півкулі відрізняються від торнадо в південній півкулі? Вони відрізняються напрямком обертання. Більшість торнадо (але не всі!) Мають циклонічні обертання, тобто проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою - у південному. Антіціклоніческіе торнадо обертаються в північній півкулі за годинниковою стрілкою. Вони найчастіше виникають у вигляді водяних смерчів, а також відомо багато випадків одночасного спостереження циклонічних і антіціклоніческіх торнадо під одним і тим же грозою.

 

Торнадо - це вузький, що обертається з величезною швидкістю стовп повітря, що простягається до землі аж від підстави грозової хмари. Людина не завжди зможе розпізнати торнадо з першого погляду, бо воно складається з вітру, який неможливо побачити. Суттєвою ознакою є воронка, яка складається з водяних крапель. Робити торнадо помітним можуть сміття і пил, які можуть міститися у воронці.Дослідники цього явища прийшли до висновку, що торнадо не завжди може стикатися із землею.

Існує два види цього стихійного лиха:

- Торнадо, які виникли внаслідок дуже сильних гроз;

- Торнадо, на появу яких вплинули інші чинники.

Найнебезпечнішими вважаються торнадо, що з'явилася як результат грози.

Супершторм - це гроза, яка триватиме більше ніж 1 годину і триває за рахунок повітряного потоку, який постійно обертається.

Торнадо, що відноситься до другого виду, являє собою ніщо інше, як вихор пилу та сміття, яке утворюється біля поверхні землі, вздовж лінії потоку вітру без воронки. Іншим варіантом торнадо є смерч (ураган). Він виглядає як вузька веревочнообразная воронка.

Освіта торнадо - дивовижна загадка. Освіта вихорів в природі відбувається буквально на кожному кроці, взяти б хоч воронку, що утворюється при витіканні води з ванної. Маленька воронка у ванній і величезний смерч - явища одного порядку, правда, у воронці закрученамаса

спрямована вниз, а в торнадо - вгору. При з'ясуванні того, як рухаються повітряні потоки всередині вихору, буде доречним згадка про невеликий досвід великого Альберта Ейнштейна. Вченої дуже сильно цікавив процес, що відбувається в чаї при помішуванні його ложкою.Виявляється, чаїнки, плаваючі на поверхні, при інтенсивному обертанні води якимось самим неймовірним чином завжди опинялися в центрі обертання. Ейнштейн пояснив це так: нижні шари рідини обертаються з меншою швидкістю, а верхні - з більшою. Саме тому всі чаїнки збираються до центру чашки і трохи піднімають вгору.

Як утворюються торнадо

Вивчаючи причини виникнення торнадо, вчені використовують теоретичні розробки, дані, отримані в процесі спостережень, фізичні моделі, але протягом десятиліть торнадо продовжую докучати людям. Supercell-торнадо (торнадо, що є наслідком формування хмарної сверхячейкі). Закручується висхідний повітряний потік - наріжний камінь в освіті Supercell-бурі і, як наслідок, торнадо. Є багато теорій, в результаті чого починається цей процес. Наприклад: повітряний стовп може почати закручуватися в результаті «зсуву» вітрів, коли повітряні маси на різних висотах від рівня землі переміщуються з різними швидкостями або в різних напрямках. Зрушення, в результаті приводить до появи торнадо, виникає наприклад, коли вітер, що дме в самої землі, сповільнюється в результаті тертя від зіткнення з поверхнею, тоді як в більш віддалених від землі шарах атмосфери вітри дмуть зі швидкістю, що набагато перевищує нижні потоки, в результаті «невидима» повітряна труба починає горизонтальне обертання. У нас все ще безліч питань. Із спостережень вчені з'ясували, що близько 20 відсотків усіх сильних бур зазвичай породжують торнадо. Чому одна буря стає причиною торнадо, в той час як сусідня не менш потужна закінчується без цього? Які ще чинники крім висхідних потоків живлять торнадо? Яка роль спадних повітряних потоків і різниці температур і вологості (як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках розповсюдження торнадо). До того ж не всі торнадо мають грозове походження, що можна сказати про такі явища? Торнадо негрозового походження з'являються не в результаті потужного циркулювання повітряних мас на всій площі бурі. Ці торнадо утворюються в результаті вертикального обертання ділянки повітряних мас відбувається біля самої поверхні землі, діаметром близько 1-10 км, причиною якого стало «зсув» вітру. Коли висхідний потік піднімається над місцем подібного стануповітряних мас, з'являється велика ймовірність зародження торнадо. У східній частині Колорадо поширені подібні негрозовие торнадо, тому що холодне повітря, принесений з гірських вершин, стикається з гарячими повітряними потоками рівнин. Оскільки такі торнадо трапляються в основному на бідно заселених територіях, вчені не можуть точно визначити їх силу, але в цілому, це не дуже потужні вітри.

Умови утворення торнадо

Детальні причини утворення торнадо поки до кінця не вивчені. Адже якщо будуть відомі всі причини, тоді можна буде уникнути і сам торнадо, і можливі наслідки від його "розгулу".

На сьогодні відомі деякі умови, при яких виникають торнадо. Для зародження потрібно, щоб в нижніх шарах атмосфери присутній вологе тепле повітря, а вітри повинні дути в південному напрямку. А у верхніх шарах атмосфери при цьому повинен бути сухою і холодне повітря. За таких умов відбувається підйом повітряної маси у поверхні землі, звідки торнадо набирає свою енергію.

Життя торнадо можна розділити на три фази: зародження, розвиток та затухання. При зародженні торнадо в дощовому або купчасто-дощової хмарі з'являється воронка, яка виростає по спіралі до поверхні землі або води. Енергія майбутнього торнадо формується за рахунок термічної конвекції, коли нагріте повітря йде вгору. З кожною хвилиною з піднімається повітрям зростає і швидкість обертання майбутнього торнадо. Від швидкості обертання притягується більше теплого повітря, а від теплого повітря збільшується швидкість обертання. І так по колу, поки потужність не дістанеться до свого апогею. Тоді стартує друга стадія - стадія повного розвитку. Тут вже сформований торнадо досягає максимальних значень у швидкості і розмірах і починає свій рух. Більш потужні і згубні торнадо спостерігаються на суші, в морі вони нетривалі і не такі сильні.

Третя стадія - затухання. Тут швидкість обертання воронки зменшується, колір від темного змінюється на світлий, а саме торнадо розривається приблизно навпіл, одна частина йде до землі, інша піднімається в "материнське" хмара.

За часом життя будь-якого торнадо займає кілька десятків хвилин. Лише деякі найбільш потужні можуть існувати кілька годин.Приблизна швидкість руху середнього торнадо становить 60 кілометрів на годину, і дуже рідко досягає 200 кілометрів на годину.

Що відбувається в серці бурі

Тиск всередині воронки дуже низька, тому формується перепад між центром і крайніми зонами. Осередок ще називають зоною спокою, або оком.

Це явище було відкрито журналістом з Франції Молэном, коли він наважився пролетіти через весь жах торнадо, щоб подивитися, що ж відбувається всередині цього монстра.

Пізніше це підтвердили свідки стихійного лиха в одному з штатів. Вихор пролетів над їх головами, не торкаючись землі, бо вони змогли розгледіти його «нутрощі».

Перепад тиску призводить до того, що предмети, які потрапляють всередину, просто розриваються на частини. Відомий випадок, коли торнадо в Америці «обскуб» курей. Захопивши птахів, через час він звільнив їх, але залишив без пір’я. Таке явище пояснюється тим, що у підстави пір’я є повітряна подушка, яка розірвалася і відгородила їх від шкіри пернатих.

Трохи статистики

Жертвами смертельної смерчів щорічно стають сотні людей. Серед всіх особливостей урагану, найбільшу небезпеку представляє сила і непередбачуваність воронки. Немає ніяких законів, крім як хаосу, за якими можна було б передбачити траєкторію руху.

Швидкість торнадо просто приголомшлива. Іноді вітер вихору може долати понад 400 кілометрів за одну годину на поверхні, в серці – від 20 метрів в секунду і навіть до 1300 кілометрів на годину. Такий смерч може знести з лиця землі не тільки невеликі приватні будинки, але і цегляні будівлі пристойних розмірів.

Пішки піти від стовпа торнадо нереально. По-перше, швидкість руху по поверхні коливається від 30 км/год і до 70. При цьому діаметр вихору може перевищувати 300 метрів. Плюс непередбачуваність руху.

Офіційні дослідження дали можливість створити шкалу оцінки руйнівної сили вихору – Фудзиты. Згідно з її свідченнями, виділяють 5 ступенів інтенсивності торнадо.