Природне явище смерч стисло. Смерч – торнадо

Смерч є вихором, що складається з повітря, пилу, піску. Вся ця маса обертається з величезною швидкістю і піднімається від землі до хмари, поєднуючи їх один з одним. Візуально смерч схожий на хобот.

Освіта вирви

Кажуть, що немає такої точки на Землі, де б не міг утворитися смерч, за довгі роки спостережень, вчені фіксували вирви на всіх континентах, у всіх кліматичних зонах. Смерчі можуть з'явитися і над сушею. Особливо часті вони під час спекотної та вологої погоди. Причому наявність хмар далеко не обов'язково, часто народження смерчів спостерігалося при ясному небі, хоча грози та зливи – супутники смерчу.

Насправді, смерч - це насос, який засмоктує в себе і піднімає в хмару різні предмети, часом дуже громіздкі. І переносить їх на багато кілометрів.

Смерч складається з вирви (вихор, що рухається по спіралі) і стінок (повітря всередині стін рухається часом зі швидкістю до 250 метрів на секунду). Саме в стінах і піднімаються вгору предмети, а часом і тварини, підхоплені.

Народження вирви не вивчено остаточно, вважається, що виникає вона під час зіткнення зустрічних, одні з яких вологий та холодний, а другий – сухий та гарячий. Один виявляється важчим, він лягає всередину майбутньої лійки, а другий – легше, він огортає нижній. Внаслідок цього створюється рух менш прогрітих повітряних мас від периферії до центру, утворюється неоднорідний стовп, який через постійне обертання земної кулі теж закручується.

Для утворення смерчу вистачає, як правило, кілька хвилин. Варто зауважити, що його обмежується хвилинами, але спостерігачам відомі випадки, коли смерч «жив» кілька годин, завдаючи неповторного руйнівного удару.

Шлях смерчу величина не однозначна – від 20-40 метрів до кількох сотень кілометрів. Причому наявність на шляху вирви лісів, озер, пагорбів та гір не є перешкодою.

Аномалія та її поведінка

Характерні для цієї природної аномалії навіть стрибки: смерч якийсь час рухається землею, потім піднімається в повітря і летить без зіткнення з земною поверхнею. Потім знову стикається із землею, і саме в цей момент трапляються найстрашніші руйнування. У смерч потрапляють не лише дрібні предмети, а й тварини, машини, будинки та навіть люди.

У Росії її при спостереженні за смерчами було виділено райони та області, у яких зафіксовано їх найчастішу появу: Поволжя, Урал, Сибір, а як і узбережжя Чорного, Азовського і Балтійських морів. Смерч, що виникла на морі, часто переходить на сушу, при цьому тільки нарощує свою силу. У середньому за 10 років у Росії формується 20-30 смерчів. Багато хто з них залишає після себе жахливі наслідки. Наприклад, смерч, що виник Іваново, зруйнував понад 600 будинків, 20 шкіл і дитячих садків, 600 дачних будівель, загинуло 20 людей, постраждало понад 500

Незважаючи на зусилля дослідників цього явища, передбачити час та місце появи чергового смерчу практично неможливо.

Смерч (синоніми - торнадо, тромб, мезо-ураган) - сильний вихор, що утворюється в спеку під добре розвиненою купово-дощовою хмарою і поширюється до поверхні землі або водойми у вигляді гігантського темного стовпа або воронки, що обертається.

Вихор має вертикальну (або трохи нахилену до горизонту) вісь обертання, висота вихору становить сотні метрів (у ряді випадків 1-2 км), діаметр 10-30 м, час існування - від кількох хвилин до години і більше.

Смерч проходить вузькою смугою, тому безпосередньо на метеостанції значного посилення вітру може і не бути, але фактично всередині смерчу швидкість вітру досягає 20-30 м/с і більше. Смерч найчастіше супроводжується зливовим дощем та грозою, іноді градом.

У центрі смерчу відзначається дуже низький тиск, внаслідок чого він засмоктує все, що зустрічається на шляху, і може підняти воду, грунт, окремі предмети, будівлі, переносячи їх іноді на значні відстані.

Можливості та способи прогнозування

Смерч – явище, яке важко спрогнозувати. Система моніторингу смерчів базується на системі візуальних спостережень мережею станцій та постів, що практично дозволяє визначити лише азимут переміщення смерчу.

Технічними засобами, що дозволяють іноді виявити смерчі, є метеорологічні радіолокатори. Однак звичайний радіолокатор не може встановити наявність смерчу, оскільки розміри смерчу занадто малі. Випадки виявлення смерчів звичайними радіолокаторами спостерігалися лише на дуже близькій відстані. Велику допомогу радіолокатор може надати під час стеження за смерчем.

Коли на екрані радіолокатора можна виділити радіоехо хмари, пов'язане зі смерчем, виявляється можливим за одну-дві години попередити про наближення смерчу.

В оперативній роботі низки метеорологічних служб використовуються доплерівські радіолокатори.

Захист населення при ураганах, бурях, смерчах

За швидкістю поширення небезпеки урагани, бурі та смерчі можуть бути віднесені до надзвичайних подій з помірною швидкістю поширення, що дозволяє здійснювати широкий комплекс запобіжних заходів як у період, що передує безпосередній загрозі виникнення, так і після їх виникнення – до моменту прямого впливу.

Ці заходи за часом поділяються на дві групи: завчасні (попереджувальні) заходи та роботи; оперативні захисні заходи, які проводяться після оголошення несприятливого прогнозу, безпосередньо перед цим ураганом (бурею, смерчем).

Завчасні (попереджувальні) заходи та роботи здійснюються з метою запобігання значним збиткам задовго до початку впливу урагану, бурі та смерчу та можуть охоплювати тривалий відрізок часу.

До завчасних заходів належать: обмеження в землекористуванні в районах частого проходження ураганів, бур та смерчів; обмеження розміщення об'єктів з небезпечними виробництвами; демонтаж деяких застарілих або неміцних будівель та споруд; зміцнення виробничих, житлових та інших будівель та споруд; проведення інженерно-технічних заходів щодо зниження ризику небезпечних виробництв за умов сильного вітру, зокрема. підвищення фізичної стійкості сховищ та обладнання з легкозаймистими та іншими небезпечними речовинами; створення матеріально-технічних резервів; підготовка населення та персоналу рятувальних служб.

До захисних заходів, що проводяться після отримання штормового попередження, відносять: прогнозування шляху проходження та часу підходу до різних районів урагану (бурі, смерчу), а також його наслідків; оперативне збільшення розмірів матеріально-технічного резерву, який буде необхідний ліквідації наслідків урагану (бурі, смерчу); часткову евакуацію населення; підготовку сховищ, підвалів та інших заглиблених приміщень для захисту населення; переміщення у міцні чи заглиблені приміщення унікального та особливо цінного майна; підготовку до відновлювальних робіт та заходів щодо життєзабезпечення населення.

У Росії смерчі нечасті. Найбільш відомі московські смерчі 1904 року. Тоді 29 червня з грозової хмари над околицею Москви спустилося кілька воронок, що зруйнували велика кількістьбудівель - як міських, так і сільських. Смерчі супроводжувалися грозовими явищами - темрявою, громом та блискавками.

Матеріал підготовлений на основі інформації з відкритих джерел

Смерч чи торнадо - дивовижне і грізне природне явище, яке нерідко перетворюється на масштабне стихійне лихо. Воно може бути різним за швидкістю, розміром, тривалістю, характером і формою. По суті це рух повітря, який сам по собі не видно. Та жахлива картина, яку ми можемо спостерігати, - це не сам вихор, а пісок, вода, сміття, предмети і все те, що він підняв у повітря. Говорячи коротко, смерч - це атмосферний вихор, що виникає через різницю температур повітря, води або суші, але вивчити його настільки, щоб спрогнозувати, а тим більше запобігти або приборкати, людина поки не змогла.

Відповісти вичерпно на це питання вчені поки що не можуть. На сьогоднішній день вивчені лише певні тенденції виникнення їх типових форм.

Коротко причиною виникнення смерчів є різкі перепади температур повітря над землею (сушею) та верхніх шарахатмосфери. Опис природного явища смерч можна поділити на три етапи.

1 етап – зародження

Воно може відбуватися як на землі, так і у високих шарах атмосфери, зазвичай на висоті 3-4 км, там, де, за доповідями вчених, лежить вісь повітряних потоків і де вони найчастіше змінюють силу та напрямок. У небі їх джерелом є грозова хмара, що є контрастно холодною масою. Це провокує устремління теплих повітряних мас нагору, що при великій швидкості їх руху створює зону розрідження, і біля хмари утворюється спочатку невелика вирва.

2 етап – лавиноподібний розвиток

У невеликій спочатку вихровий потік миттєво втягуються нові шари теплого знизу і холодного зверху повітря, що робить процес лавиноподібним і призводить до збільшення вихрових потоків з великим потенціалом енергії. Потенційна теплова енергія перетворюється на кінетичну. Рухається вона у бік холодніших повітряних мас, які, потрапляючи в зону розрідження та низького тиску, охолоджуються ще більше, потужність торнадо наростає, змітаючи все на шляху.

3 етап – згасання

У міру зменшення обсягів повітря з контрастними температурами потужність смерчу слабшає, його змійка, що звивається, стає все вже, потім відривається від землі і, піднімаючись вгору, поступово йде назад в материнську хмару.

"Серце" торнадо

Так називають область сильно розрідженого повітря у центрі вихрового потоку. Потрапляння до неї найбільш небезпечно, оскільки через вкрай низький тиск предмети, що потрапили до неї, просто вибухають.

У людини виникає компресійний синдром, як при розгерметизації літака на великій висоті, його органи можуть розірватися від внутрішнього тиску. На периферії вирви люди і предмети можуть підніматися на велику висоту, найбільшу небезпеку становить величезна швидкість руху, при якій причиною загибелі та каліцтв служать зіткнення та падіння. Але в історії відомо чимало випадків, коли підхоплені вихором люди, машини та цілі будови переносилися на великі відстані та практично без ушкоджень опускалися на землю.

Їх буде більше

Для виникнення вихрового потоку потрібний колосальний запас енергії. Джерелом її є сонце, а до локального виділення призводить зазвичай накопичена в повітрі водяна пара. У міру збільшення температури води у світовому океані збільшується і концентрація водяної пари, що призводить до зростання кількості цих стихійних лих. Як наслідок, прогнозується не лише зростання випадків торнадо, а й зростання їхньої потужності.

Скільки триває смерч?

Тривалість смерчу та кожної його стадії непередбачувані. Може пройти кілька хвилин, а може кілька годин, хоча останнє є винятком. В історії зафіксованих спостережень рекорд у цьому відношенні належить торнадо, яке сталося в 1917 році і увійшло в історію як Меттунський. Він лютував 7 годин 20 хв. Кількість його жертв становила, як мінімум, 110 осіб, а протяжність руйнувань – 500 км.

Немає вихрових потоків і стабільної швидкості, зазвичай вона становить 40-60км/год, але буває і набагато більше. Вимірювання зафіксували максимальний поріг у 210 км/год, але дані не є точними, бо виміряти практично цю швидкість дуже складно через величезну руйнівну потужність. Дані обчислюються теоретично.

Пересуватися смерч може при цьому на значні відстані, при цьому, виникнувши з хмари, завжди рухається разом з ним.

Що таке каскад та футляр?

Оскільки те, що ми бачимо, це не сам смерч, а те, що він підняв у повітря, розміри вирви зазвичай здаються більшими, ніж вони є насправді. Підняті вгору великовагові предмети відцентрової силою виносяться на периферію, де потужності потоку не вистачає їхнього утримання, і вони розлітаються убік, утворюючи так званий каскад, який захоплює нижню частину. Якщо він не стикається із землею, а спостерігається у верхній частині, його називають футляр. Саме вони створюють видимість великого діаметрувихору.

За описом характеру природного явища – нічим. Іноді прийнято вважати, перший виникає над сушею, а другий над водною поверхнею. Насправді це лише різновиди однієї й тієї ж, які називання обумовлені лише мовними асоціаціями. У слов'ян від давньоруського кореня слова "смерть" (смерч), на американському континенті - від "tornado" (обертання, що обертається).

Різновиди смерчів

Спостережуване природне явище класифікується за формою, характером зародження та інших ознак.

Бічоподібні

Їх можна спостерігати найчастіше. Стовбур воронки гладкий, досить тонкий, прямий або звивається. Довжина її значно перевищує ширину. Руйнування від них зазвичай менш сильні, спостерігати їх можна над поверхнею води.

Розпливчасті

Як зрозуміло з назви, ці вихори не мають чітких обрисів і більше схожі на скуйовджене хмара, що кружляє. Діаметр їх такий, що може значно перевищувати висоту та захоплювати значні території. До цієї категорії зазвичай відносять торнадо, чиє охоплення перевищує 0,5 км. Вони є небезпечнішими за бичеподібні і часто несуть із собою катастрофічні наслідки.

Складові

Ще більш небезпечний різновид, що є кілька стовпів, які утворюються біля основного торнадо. Захоплюють великі території та бувають тривалішими за часом.

Вогняні

Це найстрашніші, але, на щастя, дуже рідкісні смерчі. Зароджуються вони на великих згарищах чи виверженні вулкана. Великі пласти розпеченого і, як наслідок, розрідженого повітря стрімко піднімаються вгору, змішуючись із холодними потоками і утворюючи вогняні вихори, які не тільки руйнують, а й спалюють все на своєму шляху. Вони здатні розносити пожежі на десятки кілометрів, не залишаючи по собі нічого живого.

Водяні

Виникають над водоймами без сильної течії (моря, озера) у місцях, де над холодною водоюсильно прогрівається повітря. Опускаючись до поверхні, лійка залучає до себе і розкручує товщу води, розбиваючи її на водяний пил, який піднімається високо у повітря. Це найкоротші вихори, які «живуть» трохи більше кількох хвилин.

Земляні

Виникають надзвичайно рідко, бо їхнього зародження потрібно поєднання кількох природних чинників. В основі такого торнадо лежить такий катаклізм, як зсув або землетрус. Якщо смерч виникає у цьому місці, він піднімає стовп землі, що має бичеподібну форму. Але цим справа не обмежується. Зовні цей стовп одягається в ще одну оболонку (каскад або футляр), які складаються із земляної жижі (якщо причиною був зсув) або каменів, які можуть бути воістину величезними, якщо відбувається землетрус. Такі смерчі є надзвичайно небезпечними для людей.

Снігові

Виникають у зимовий часпід час сходу лавин або сильних хуртовин.

Піщані

Мають принципову відмінність у характері утворення повітряних завихрень, які призводять до неконтрольованого процесу. Відбувається це не високо над землею в холодній грозовій хмарі, а на землі через сильно розпечений пісок, над яким повітря перегрівається до критичних температур і створює область розрідженого тиску. Холодні маси, що спрямовуються сюди, піднімають пісок і утворюють величезного діаметру піщаний стовп, що рухається в бік холодних мас і не має над собою материнської хмари. Описано випадки, коли піщаний смерч тримався до 2 годин. Згасання у разі відбувається не вгору, а вниз.

Невидимі

Це різновид бичеподібних торнадо, які або не доходять до землі і не залучають до себе пил, сміття, пісок і т.д., або опускаються на зовсім гладку поверхнюнаприклад, кам'янисту скелю. Небезпечні тим, що практично не видно, однак і виникають вони в місцях, де рідко завдають шкоди людям.

Чим відрізняється смерч від урагану?

Ураган є рухом не вертикальної і спіралеподібної, а горизонтальної прямолінійної спрямованості. Причиною його є різниця температур над різних шарах атмосфери залежно від своїх висоти, а температурні перепади біля земної поверхні.

Кожен торнадо має не тільки індивідуальну форму та колір, а й свій звук, який залежить від характеру та рельєфу місцевості та від набору предметів, які він несе.
Найчастіше місце утворення цього природного явища - Північноамериканський континент, особливо у США. Тут щорічно фіксується понад 800 випадків їх виникнення. Тому під час будівництва будинку у багатьох штатах передбачають спеціальний притулок під землею.
Зміна клімату призводить до того, що торнадо з'являються там, де вони ніколи не виникали раніше, незважаючи на те, що у них є улюблені місця, як і у землетрусів.
Найбільша їх кількість зароджується між 45 і 60 паралелями, тоді як у США вони охоплюють набагато велику площуі сягають 30 паралелі.
Нічні смерчі – явище рідкісне. В основному вони виникають у денні та вечірні години.
Навесні та влітку, тобто. у період, коли температура підвищується або стабільно висока, їхня поява трапляється в 5 разів частіше, ніж у решту року. Улюблені місяці цього катаклізму – травень та липень.
Щоб випередити вихровий потік із середніми показниками, потрібно розвинути швидкість не менше 100 км/год.

Є випадки не тільки людей, які вижили, але майже не постраждали, які побували в «серці» смерчу.
Саме це явище є причиною неймовірних дощів із грошей, жаб, павуків, риб та іншого неймовірного для дощу вмісту.
Якось на невелике рибальське судно, що вийшло на промисел в Охотське море, з неба впала корова, віднесена звідкись смерчем. Судно пішло на дно, але екіпаж був врятований.
Смерчі виникають як Землі. Наприклад, спостерігається на поверхні Юпітера так звана Велика Червона Пляма - не що інше як жахливе торнадо, яке вирує на цій планеті вже понад 300 років.
Неможливо сховатися від вихору, що крутиться, на поверхні землі. Для цього підходять лише підземні сховища.
У нашій півкулі вихрові потоки рухаються за годинниковою стрілкою, тоді як у протилежній півкулі – навпаки.
Виникають вони лише у хмарну погоду з грозовими хмарами.
Траплялися смерчі з діаметром нижньої основи «хобота» за кілька кілометрів.
Повітря в центрі вирви нерухоме і спокійне, але дихати там практично нічим через його сильну розрідженість.

Природне явище смерч

СМЕРЧІ І ТОРНАДО.Смерч (синоніми - торнадо, тромб, мезо-ураган) - це дуже сильний вихор, що обертається, з розмірами по горизонталі менше 50 км і по вертикалі менше 10 км, що володіє ураганними швидкостями вітру більше 33 м/с. Енергія типового смерчу радіусом 1 км. і середньою швидкістю 70 м/с, за оцінками С.А. США під час випробувань «Трініті» в Нью-Мексико 16 липня 1945 року. Форма смерчів може бути різноманітною – колона, конус, келих, бочка, бичеподібна мотузка, пісочний годинник, роги «диявола» тощо, але найчастіше смерчі мають форму хоботу, що обертається, труби або воронки, що звисає з материнської хмари (звідси і їх назви: tromb- французькою труба і tornado - іспанською обертається). Нижче на фотографіях показано три смерчі в США: у формі хобота, колони та стовпа в момент торкання ними поверхні землі, покритої травою (вторинна хмара у вигляді каскаду пилу поблизу поверхні землі не утворюється). Обертання в смерчах відбувається проти годинникової стрілки, як і в циклонах північної півкулі Землі.

У фізиці атмосфери смерчі відносять до мезо-масштабних циклонів і їх треба відрізняти від синоптичних циклонів середніх широт (з розмірами 1500-2000 км) та тропічних циклонів (з розмірами 300-700 км). Мезо-масштабні циклони (від грецького meso – проміжний) відносяться до середини діапазону між турбулентними вихорами з розмірами порядку 1000 м і менше і тропічними циклонами, що утворюються в зоні конвергенції (сходження) пасатів на 5-му градусі північної широти і -го градуса широти У деяких тропічних циклонах вітер досягає ураганної швидкості 33 м/с і більше (до 100 м/c) і тоді вони перетворюються на тайфуни Тихого океану, урагани Атлантики або Віллі-Віллі Австралії.

Тайфун - китайське слово, воно перекладається як "вітер, який б'є". Ураган – це транслітероване у російську мову англійське слово hurricane. У великих синоптичних циклонах середніх широт вітер досягає штормової швидкості (від 15 до 33 м/с), але іноді й тут може стати ураганним, тобто. перевищити межу 33 м/с. Синоптичні циклони утворюються на зональній атмосферній течії, спрямованій у тропосфері середніх широт північної півкулі із заходу Схід, як дуже великі планетарні хвилі з розміром, порівнянним з радіусом Землі (6378 км – екваторіальний радіус). Планетарні хвилі виникають на Землі, що обертається, і на інших планетах (наприклад, на Юпітері) під дією зміни сили Коріоліса з широтою і (або) неоднорідного рельєфу (орографії) підстилаючої поверхні. Першими важливість планетарних хвиль для прогнозу погоди усвідомили у 1930-х радянські вчені Е.Н.Блінова та І.А.Кібель, а також американський вчений К.Россбі, тому планетарні хвилі іноді називають хвилями Блінової – Россбі.

Смерчі часто утворюються на тропосферних фронтах - межах розділу в нижньому 10-кілометровому шарі атмосфери, які відокремлюють повітряні маси різними швидкостямивітру, температурою та вологістю повітря. В області холодного фронту (холодне повітря натікає на теплий) атмосфера особливо нестійка і формує в материнській хмарі смерчу і нижче за нього безліч турбулентних вихорів, що швидко обертаються. Сильні холодні фронти утворюються у весняно-літній та осінній період. Вони відокремлюють, наприклад, холодне та сухе повітря з Канади від теплого та вологого повітря з Мексиканської затоки або з Атлантичного (Тихого) океану над територією США. Відомі випадки виникнення невеликих смерчів у ясну погоду за відсутності хмар над перегрітою поверхнею пустелі чи океану. Вони можуть бути абсолютно прозорими і лише Нижня частина, Запилена піском або водою, робить їх видимими.

Спостерігаються смерчі та інших планетах Сонячна система, наприклад на Нептуні та Юпітері. М.Ф.Іванов, Ф.Ф.Кам'янець, А.М.Пухов та В.Є.Фортов вивчали утворення торнадоподібних вихрових структур в атмосфері Юпітера при падінні на нього уламків комети Шумейкера – Леві. На Марсі сильні смерчі виникнути не можуть через розрідженість атмосфери та дуже низький тиск. Навпаки, на Венері ймовірність виникнення потужних торнадо велика, оскільки вона має щільну атмосферу, відкриту в 1761 р. М.В.Ломоносовим. На жаль, на Венері суцільний хмарний шар завтовшки близько 20 км приховує її нижні шари для спостерігачів на Землі. Радянські автоматичні станції (АМС) типу Венера та американські АМС типу Піонер і Марінер виявили на цій планеті у хмарах вітер до 100м/с при щільності повітря, що у 50 разів перевищує щільність повітря на Землі на рівні моря, проте смерчів вони не спостерігали. Втім, час перебування АМС на Венері був коротким і можна очікувати повідомлень про смерчі на Венері в майбутньому. Ймовірно, смерчі на Венері виникають у зоні кордону, що відокремлює темну холодний бікпланети, що дуже повільно обертається від освітленої і нагрітої Сонцем сторони. На користь цього припущення говорить відкриття на Венері та Юпітері грозових блискавок, звичайних супутників смерчів та торнадо на Землі.

Смерчі і торнадо треба відрізняти від шквальних бур, що утворюються на атмосферних фронтах, що характеризуються швидким (протягом 15 хвилин) зростанням швидкості вітру до 33 м/с і потім її зменшенням до 1–2 м/с (також протягом 15 хвилин). Шквальні бурі ламають дерева в лісі, можуть зруйнувати легку будову, а на морі можуть навіть потопити корабель. 19 вересня 1893 року броненосець «Русалка» на Балтійському морі був перекинутий шквалом і відразу ж затонув. Загинуло 178 людей екіпажу. Деякі шквальні бурі, що виникли на холодному фронті, досягають стадії смерчу, але зазвичай вони слабші і не утворюють повітряних вирв.

Тиск повітря в циклонах знижений, але в смерчах падіння тиску може бути дуже сильним до 666 мбар при нормальному атмосферному тиску 1013,25 мбар. Маса повітря в торнадо обертається навколо загального центру («око бурі», де спостерігається затишшя) і середня швидкість вітру може досягати 200 м/c, викликаючи катастрофічні руйнування, часто з людськими жертвами. Усередині торнадо є дрібніші турбулентні вихори, що обертаються зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку (320 м/с). З гіперзвуковими турбулентними вихорами пов'язані найзліші і найжорстокіші витівки смерчів і торнадо, які розривають людей і тварин на частини або здирають з них шкіру та шкіру. Знижений тиск усередині смерчів і торнадо створює ефект насоса, тобто. втягування навколишнього повітря, води, пилу та предметів, людей та тварин усередину тромбу. Цей же ефект призводить до підйому та вибуху будинків, що потрапляють у депресійну вирву.

Класичною країною торнадо США. Наприклад, у 1990 році в США зареєстровано 1100 руйнівних смерчів. Торнадо 24 вересня 2001 року над футбольним стадіоном у Коледж парку у Вашингтоні викликало 3 смерті, поранило кількох людей та викликало численні руйнування на своєму шляху. Понад 22 тисячі людей залишилося без електрики.

У Росії її найбільшу популярність здобули московські смерчі 1904 року, описані у столичних журнальних і газетних публікаціях як свідчення численних очевидців. Вони містять усі основні риси типових смерчів російської рівнини, що спостерігаються та в інших її частинах (Тверська, Курська, Ярославська, Костромська, Тамбовська, Ростовська та інші області).

29 червня 1904 року над центральною європейською частиною Росії проходив звичайний синоптичний циклон. У правому сегменті циклону виникла дуже велика купово-дощова хмара з висотою 11 км. Воно вийшло з Тульської губернії, пройшло Московську та пішло в Ярославську. Ширина хмари була 15–20 км, судячи з ширини смуги дощу та граду. Коли хмара проходила над околицею Москви, на нижній поверхні спостерігали виникнення і зникнення смерчових воронок. Напрямок руху хмари збігався з рухом повітря в синоптичних циклонах (проти годинникової стрілки, тобто в даному випадку з південного сходу на північний захід). На нижній поверхні грозової хмари невеликі світлі хмари швидко і хаотично рухалися в різні боки. Поступово, на безладні, турбулентні рухи повітря накладався впорядкований середній рух у вигляді обертання навколо загального центру і раптом з хмари звисла гостра сіра воронка. яка не досягла поверхні Землі і була втягнута назад у хмару. Через кілька хвилин після цього, поряд виникла інша вирва, яка швидко збільшувалася в розмірах і відвисала до Землі. Назустріч їй піднявся стовп пилу, що ставав усе вищим і вищим. Ще трохи й кінці обох воронок з'єдналися, колона смерчу в напрямку руху хмари, вона розширювалася вгору і ставала дедалі ширшою. У повітря полетіли хати, простір навколо вирви заповнився уламками будівель та зламаними деревами. Західніше за кілька кілометрів йшла інша вирва, що також супроводжувалася руйнуваннями.

Метеорологи початку 20 ст. оцінювали швидкість вітру в Московських смерчах в 25 м/c, але прямих вимірювань швидкості вітру не було, тому ця цифра ненадійна і має бути збільшена в два-три рази, про це свідчить характер пошкоджень, наприклад вигнуті залізні сходи, що носилися повітрям, зірвані дахи будинків, підняті в повітря люди та тварини. Московські смерчі 1904 року супроводжувалися темнотою, страшним шумом, ревом, свистом і блискавками. Дощем та великим градом (400–600 г). За даними вчених фізико-астрономічного інституту із смерчової хмари у Москві випало 162 мм опадів

Особливий інтерес турбулентні вихори всередині смерчу, що обертаються з великою швидкістю, так що поверхня води, наприклад, в Яузі або в Люблінських ставках при проходженні смерчу спочатку скипіла і завирувала як у котлі. Потім смерч всмоктав воду в себе і дно водойми або річки оголилося.

Хоча руйнівна сила московських смерчів була значною і газети рясніли найсильнішими прикметниками, слід зазначити, що з п'ятибальної класифікації японського вченого Т.Фуджита ці смерчі відносяться до категорії середніх (F-2 і F-3). Найбільш сильні смерчі класу F-5 спостерігаються у США. Наприклад, під час торнадо 2 вересня 1935 р. у Флориді швидкість вітру досягала 500 км/год, а тиск повітря впав до 569 мм ртутного стовпа. Це торнадо вбило 400 чоловік і викликало повну руйнацію будівель у смузі завширшки 15–20 км. Флориду не дарма називають краєм смерчів. Тут із травня до середини жовтня смерчі з'являються щодня. Наприклад, у 1964 зареєстровано 395 смерчів. Не всі з них досягають поверхні Землі та викликають руйнування.

Але деякі, такі як торнадо 1935, вражають своєю силою.

Подібні смерчі отримують свої назви, наприклад, торнадо Трьох Штатів 18 березня 1925 року. Воно почалося в штаті Міссурі, пройшло майже прямим шляхом через весь штат Іллінойс і закінчилося в штаті Індіана. Тривалість смерчу 3,5 годин, швидкість руху 100 км/год, смерч пройшов шлях близько 350 км. За винятком початкової стадії, торнадо скрізь не відривалося від поверхні Землі і котилося по ній зі швидкістю кур'єрського поїзда у вигляді чорної, страшної, хмари, що шалено обертається. На площі 164 квадратної милі все було перетворено на хаос. Загальна кількість загиблих – 695 осіб, тяжко поранених – 2027 осіб, збитки на суму близько 40 млн. дол. Такі підсумки торнадо Трьох Штатів.

Смерчі часто виникають групами по два, три, а іноді й більше мезоциклонів. Наприклад, 3 квітня 1974 року виникло більше сотні смерчів, які лютували в 11 штатах США. Постраждало 24 тисячі сімей, а завдані збитки оцінено в 70 млн. дол. У штаті Кентуккі один із смерчів знищив половину міста Бранденбург, відомі й інші випадки знищення смерчами невеликих американських міст. Наприклад, 30 травня 1879 року два смерчі, що прямували один за одним з інтервалом у 20 хвилин, знищили провінційне містечко Ірвінг із 300 жителями на півночі штат Канзас. З Ірвінгським торнадо пов'язане одне з переконливих свідчень величезної сили смерчів: сталевий міст завдовжки 75 м через річку «Велика Блакитна» був піднятий у повітря та закручений як мотузка. Залишки мосту були перетворені на щільний компактний пакунок сталевих перегородок, ферм і канатів, розірваних і вигнутих найфантастичнішим чином. Цей факт підтверджує наявність гіперзвукових вихорів усередині торнадо. Безперечно, швидкість вітру зросла при спуску з високого і стрімкого берега річки. Метеорологам відомий ефект посилення синоптичних циклонів після проходження гірських ланцюгів, наприклад, Уральських або Скандинавських гір. Поряд з Ірвінгськими смерчами, 29 і 30 травня 1879 року виникли два Дельфоські смерчі на захід від Ірвінгу і смерч Лі на південний схід. Загалом у ці два дні, яким передувала дуже суха та спекотна погода у Канзасі, виникло 9 смерчів.

У минулому смерчі США викликали численні жертви, що було пов'язано зі слабкою вивченістю цього явища, зараз кількість жертв від торнадо в США набагато менша – це результат діяльності вчених, метеорологічної служби США та спеціального центру з попередження штормів, що знаходиться в Оклахомі. Отримавши повідомлення про наближення торнадо, розсудливі громадяни США спускаються до підземних сховищ і це рятує їм життя. Втім, зустрічаються і божевільні люди або навіть «мисливці за торнадо», для яких це «хобі» іноді кінчається загибеллю. Смерч у місті Шатурш у Бангладеш 26 квітня 1989 року потрапив у книгу рекордів Гіннеса як найтрагічніший за всю історію людства. Жителі цього міста, отримавши попередження про смерч, що насувається, проігнорували його. В результаті загинуло 1300 людей.

Хоча багато якісних властивостей смерчів до теперішнього часу зрозумілі, точна наукова теорія, що дозволяє шляхом математичних розрахунків прогнозувати їх характеристики, ще повною мірою не створена. Проблеми обумовлені насамперед відсутністю даних вимірів фізичних величинвсередині торнадо (середньої швидкості та напрямки вітру, тиску та щільності повітря, вологості, швидкості та розмірів висхідних та низхідних потоків, температури, розмірів та швидкості обертання турбулентних вихорів, їх орієнтації у просторі, моментів інерції, моментів імпульсу та інших характеристик руху залежно від просторових координат та часу). У розпорядженні вчених є результати фото та кінозйомок, словесні описи очевидців та сліди діяльності торнадо, а також результати радіолокаційних спостережень, але цього замало. Торнадо або обходить майданчики з вимірювальними приладами, або ламає і забирає апаратуру із собою. Інша проблема полягає в тому, що рух повітря всередині торнадо значно турбулентний. Математичний опис та розрахунок турбулентного хаосу – це найскладніше і досі повною мірою ще не вирішене завдання фізики. Диференціальні рівняння, що описують мезо-метеорологічні процеси, - нелінійні і, на відміну від лінійних рівнянь, мають не одне, а багато рішень, з яких потрібно вибрати фізично значуще. Лише до кінця 20 ст. вчені отримали у своє розпорядження комп'ютери, що дозволяють вирішувати завдання мезо-метеорології, але їх пам'яті та швидкодії часто не вистачає.

Теорія торнадо та ураганів була запропонована Арсеньєвим, А.Ю.Губарем, В.М.Миколаївським. Відповідно до цієї теорії торнадо і смерчі виникають з тихого (швидкість вітру близько 1 м/с) мезо-антициклону (існуючого, наприклад, в нижній або бічній частині грозової хмари) з розміром близько 1 км, який заповнений (за винятком центральної області, де повітря турбулентними вихорами, що швидко обертаються, що утворюються в результаті конвекції або нестійкості атмосферних течій у фронтальних областях. При певних значеннях початкової енергії та моменту імпульсу турбулентних вихорів на периферії материнського антициклону середня швидкість вітру починає зростати та змінює напрямок обертання, формуючи циклон. З часом розміри торнадо, що формується, збільшуються, центральна область («око бурі») заповнюється турбулентними вихорами, а радіус максимальних вітрів зміщується від периферії до центру торнадо. Тиск повітря в центрі торнадо починає падати, формуючи типову депресійну вирву. Максимальна швидкість вітру та мінімальний тиск у оці бурі досягається через 40 хвилин 1,1 сек після початку процесу утворення торнадо. Для розрахованого прикладу радіус максимальних вітрів становить 3 км при загальному розмірі торнадо 6 км, максимальна швидкість вітру дорівнює 137 м/с, а найбільша аномалія тиску (різниця між поточним тиском та нормальним атмосферним тиском) – 250 мбар. В оці торнадо, де середня швидкість вітру завжди дорівнює нулю, турбулентні вихори досягають найбільших розмірів та швидкості обертання. Після досягнення максимальної швидкості вітру торнадо починає згасати, збільшуючи розміри. Тиск зростає, середня швидкість вітру зменшується, а турбулентні вихори вироджуються, тому їх розміри і швидкість обертання зменшуються. Загальний час існування торнадо для розрахованого С.А.Арсеньєвим, А.Ю.Губарем та В.М.Миколаївським прикладу становить близько двох годин.

Джерелом енергії, що живить торнадо є турбулентні вихори, що сильно обертаються, присутні в початковому турбулентному потоці.

Фактично, у запропонованій теорії є дві термодинамічні підсистеми – підсистема А відповідає середньому руху, а підсистема містить турбулентні вихори. У розрахунках не враховувалося надходження нових турбулентних вихорів у торнадо з довкілля(наприклад, терміків – спливаючих вгору, конвективних бульбашок, що обертаються, що утворюються на перегрітій поверхні Землі), тому повна системаА+В є замкнутою і сумарна кінетична енергія всієї системи з часом зменшується через процеси молекулярного та турбулентного тертя. Однак, кожна з підсистем є відкритою до іншої і між ними може відбуватися обмін енергією. Аналіз показує, що й значення параметрів порядку (чи, як називають, критичних чисел подоби, яких у теорії п'ять) невеликі, то середнє обурення як початкового антициклону не отримує енергію від турбулентних вихорів і згасає під впливом процесів диссипації (розсіяння енергії). Це рішення відповідає термодинамічної гілки – диссипація прагне знищити будь-яке відхилення стану рівноваги і змушує термодинамическую систему повернутися до стану з максимальною ентропією, тобто. до спокою (настає стан термодинамічної смерті). Однак оскільки теорія – нелінійна, то це рішення не єдине і при досить великих значеннях керуючих параметрів порядку має місце інше рішення – рухи в підсистемі А інтенсифікуються та посилюються за рахунок енергії підсистеми В. Виникає типова дисипативна структура у вигляді торнадо, що володіє високим ступенемсиметрії, але далека стану термодинамічного рівноваги. Подібні структури вивчаються термодинамікою нерівноважних процесів. Наприклад, спіральні хвилі в хімічних реакціях, відкриті та досліджені російськими вченими Б.Н.Білоусовим та А.М.Жаботинським. Інший приклад – виникнення глобальних зональних течій у атмосфері Сонця. Вони отримують енергію від конвективних осередків, які мають набагато менші масштаби. Конвекція на Сонці виникає через нерівномірне нагрівання по вертикалі.

Нижні шариатмосфери зірки нагріваються набагато сильніше, ніж верхні, які охолоджуються через взаємодію Космосу.

Отримані в розрахунках цифри цікаво порівняти з даними спостережень Флоридського торнадо 1935 класу F-5, описаного Ернстом Хемінгуеєм у памфлеті Хто вбив ветеранів війни у Флориді?. Максимальна швидкість вітру цьому торнадо оцінювалася в 500 км/год, тобто. 138,8 м/с. Мінімальний тиск, виміряний метеорологічною станцією у Флориді, впав до 560 мм ртутного стовпа. Враховуючи, що щільність ртуті 13,596 г/см 3 та прискорення вільного падіння 980,665 м/с 2 легко отримати, що це падіння відповідає значенню 980,665 · 13,596 · 56,9 = 758,65 мбар. Аномалія тиску 758,65-1013,25 досягла -254,6 мбар. Як видно, відповідність теорії та спостережень хороша. Цю згоду можна поліпшити, трохи варіюючи початкові умови, прийняті при розрахунках. Зв'язок циклонів зі зниженням тиску повітря було відзначено ще 1690 німецьким ученим Г.В.Лейбніцем. З того часу барометр залишається найпростішим і найнадійнішим приладом для прогнозу початку та кінця торнадо та ураганів.

Запропонована теорія дозволяє правдоподібно розраховувати та прогнозувати еволюцію смерчів, проте вона висуває чимало нових проблем. Відповідно до цієї теорії, для виникнення торнадо потрібні турбулентні вихори, що сильно обертаються, лінійна швидкість обертання яких іноді може перевищувати швидкість звуку. Чи існують – чи прямі докази наявності гіперзвукових вихорів, що заповнюють смерч? Прямих вимірів швидкостей вітру в смерчах досі немає і саме їх мають отримати майбутні дослідники. Непрямі оцінки максимальних швидкостей вітру всередині торнадо дають позитивну відповідь це питання. Вони отримані фахівцями з опору матеріалів на підставі вивчення вигину та руйнувань різних предметів, знайдених у сліді смерчів. Наприклад, курине яйцебуло пробито сухим бобом так, що шкаралупа яйця довкола пробоїни залишилася неушкодженою, як і при проходженні револьверної кулі. Часто спостерігаються випадки, коли дрібні гальки проходять через скло, не пошкоджуючи їх довкола пробоїни. Документально зафіксовано численні факти пробивання дошками, що летять. дерев'яних стінбудинків, інших дощок, дерев або навіть залізних листів. Жодної крихкої руйнації при цьому не спостерігається. Встромляються, як голки в подушку, соломинки або уламки дерев у різні дерев'яні предмети (у тріски, кору, дерева, дошки). На фото показано нижню частину материнської хмари, з якої формується торнадо. Як видно, вона заповнена циліндричними турбулентними вихорами, що обертаються.

Великі турбулентні вихори мають трохи менші розміри, ніж загальний розмір торнадо, але вони можуть дробитися, збільшуючи швидкість обертання за рахунок зменшення своїх розмірів (як фігурист на льоду збільшує швидкість обертання, притискаючи руки до тіла). Величезна відцентрова сила викидає з гіперзвукових турбулентних вихорів повітря і всередині них виникає область дуже низького тиску. Багато в смерчах та блискавок.

Розряди статичної електрики постійно виникають через тертя швидко рухомих частинок повітря одна про одну і що відбувається внаслідок цього електризації повітря.

Турбулентні вихори, так само як і сам смерч, мають дуже велику силу і можуть піднімати важкі предмети. Наприклад, смерч 23 серпня 1953 року у місті Ростові Ярославській областіпідняв та відкинув убік на 12 м раму від вантажного автомобіля вагою понад тонну. Вже згадувався інцидент зі сталевим мостом довжиною 75 м скрученим у щільний пакунок. Смерчі ламають дерева і телеграфні стовпи як сірники, зривають з фундаментів і потім у клаптики розривають будинки, перекидають поїзди, зрізають грунт з поверхневих шарів Землі і можуть повністю висмоктати колодязь, невелика ділянкарічки чи океану, ставок чи озеро, тому після смерчів іноді спостерігаються дощі з риб, жаб, медуз, устриць, черепах та інших мешканців водного середовища. 17 липня 1940 р. у селі Мещери Горьківської області під час грози випав дощ зі старовинних срібних монет 16 ст. Очевидно, що їх витягли з скарбу, закопаного неглибоко в землю і розкритого смерчем. Турбулентні вихори та низхідні потоки повітря в центральній області смерчу вдавлюють у землю людей, тварин, різні предмети, рослини. Новосибірський вчений Л.Н.Гутман показав, що в самому центрі смерчу може існувати дуже вузький і сильний струмінь повітря, спрямований вниз, а на периферії смерчу вертикальна складова середньої швидкості вітру спрямована вгору.

З турбулентними вихорами пов'язані й інші фізичні явища, що супроводжують смерчі. Генерація звуку, чутного як шипіння, свист чи гуркіт, звичайна цього явища природи. Свідки зазначають, що в безпосередній близькості від смерчу сила звуку жахлива, але при віддаленні від смерчу вона швидко зменшується. Це означає, що у смерчах турбулентні вихори генерують звук високої частоти, швидко згасаючий з відстанню, т.к. коефіцієнт поглинання звукових хвиль у повітрі обернено пропорційний квадрату частоти і зростає при її збільшенні. Цілком можливо, що сильні звукові хвилі в смерчі частково виходять за Частотний діапазончутності людського вуха (від 16 гц до 16 кгц), тобто. є ультразвуком чи інфразвуком. Вимірювання звукових хвиль у торнадо відсутні, хоча теорія породження звуку турбулентними вихорами була створена англійським ученим М. Лайтхіллом у 1950-х.

Смерчі також генерують сильні електромагнітні поля та супроводжуються блискавками. Кульові блискавки у смерчах спостерігалися неодноразово. Одна з теорій кульової блискавки була запропонована П.Л.Капіцей в 1950-х в ході експериментів з вивчення електронних властивостей розріджених газів, що знаходяться в сильних електромагнітних полях надвисокого частотного (НВЧ) діапазону. У смерчах спостерігаються не тільки кулі, що світяться, а й хмари, що світяться, плями, смуги, що обертаються, а іноді і кільця. Часом світиться вся нижня межа материнської хмари. Цікаві описи світлових явищ у смерчах, зібрані американськими вченими Б.Вонненгутом і Дж.Мейєром в 1968 «Вогняні кулі… Блискавки у вирві… Жовтувато-біла, яскрава поверхня вирви… Безперервні сяйва… Колона вогню… Світляться хмари… Блиск у формі кільця. хмара, що світитьсякольору полум'я...Смуга, що обертається темно-синього кольору...Блідно-блакитні туманні смуги... Цегляно-червоне сяйво...Світлове колесо, що обертається... Вибухають вогняні кулі...Вогненний потік...Світні плями...». Очевидно, що свічення всередині смерчу пов'язані з турбулентними вихорами різної формита розмірів. Іноді світиться жовтим світлом весь смерч. Світні колони двох смерчів спостерігалися 11 квітня 1965 року в місті Толедо, штат Огайо. Американський вчений Г. Джонс в 1965 виявив імпульсний генератор електромагнітних хвиль, видимий у смерчі у вигляді світлової круглої плями блакитного кольору. Генератор з'являється за 30-90 хвилин до утворення смерчу і може бути прогностичною ознакою.

Російський вчений Качурін Л.Г. досліджував у 70-х роках 20 ст. основні характеристики радіовипромінювання конвективних купо-дощових хмар, що утворюють грози та торнадо. Дослідження проводилися на Кавказі за допомогою літакового радіолокатора у НВЧ діапазоні (0,1–300 мегагерц), сантиметровому, дециметровому та метровому діапазоні радіохвиль. Виявили, що НВЧ радіовипромінювання виникає задовго до утворення грози. Передгрозова, грозова та післягрозова стадії відрізняються спектрами напруженості поля випромінювання, тривалістю та частотою проходження пакетів радіохвиль. У сантиметровому діапазоні радіохвиль радар бачить сигнал, відбитий від хмар і опадів. У метровому діапазоні добре видно сигнали, відбиті від каналів сильних блискавок. У рекордно сильно грозі 2 липня 1976 року в Аланській долині в Грузії спостерігалося до 135 блискавкових розрядів за хвилину. Збільшення масштабів грозових розрядів відбувалося зі зменшенням частоти їх виникнення. У хмарі поступово утворюються зони з меншою частотою розрядів, між якими відбуваються найбільші блискавки. Л.Г.Качурин відкрив явище «безперервного розряду» як суцільної сукупності часто наступних імпульсів (понад 200 за хвилину), амплітуда яких має майже постійний рівень, в 4–5 разів менший, ніж амплітуди сигналів відбитих від блискавкових розрядів. Це можна розглядати як «генератора довгих іскор», які розвиваються в лінійні блискавки великого масштабу. Генератор має довжину 4-6 км і повільно зміщується, перебуваючи в центрі грозової хмари – області максимальної грозової діяльності. В результаті цих досліджень було вироблено методи оперативного визначення стадій розвитку грозових процесів та ступеня їх небезпеки.

Сильні електромагнітні поля в хмарах торнадо-утворюючих можуть служити і для дистанційного відстеження шляху руху смерчів. М.А.Гохберг виявив цілком значні електромагнітні збурення у верхніх шарах атмосфери (іоносфері), пов'язані з утворенням та рухом торнадо. С.А.Арсеньєв досліджував величину магнітного тертя в смерчах і висловив ідею придушення торнадо методом запилення материнської хмари спеціальними феромагнітними тирсою. В результаті величина магнітного тертя може стати дуже великою і швидкість вітру в торнадо має зменшитися. Способи боротьби з торнадо нині перебувають у стадії вивчення.

Сергій Арсеньєв

Література:

Налівкін Д.В. Урагани, бурі, смерчі. Л., Наука, 1969
Вихрова нестійкість та виникнення смерчів та торнадо. Вісник Московського державного університету. Серія 3. Фізики та астрономія. 2000 № 1
Арсеньєв С.А., Миколаївський В.М. Народження та еволюція торнадо, ураганів та тайфунів. Російська Академія природничих наук. Вісті секції наук про Землю. 2003, Випуск 10
Арсеньєв С.А., Губар А.Ю., Миколаївський В.М. Самоорганізація торнадо та ураганів в атмосферних течіях з мезо-масштабними вихорами. Доповіді Академії наук. 2004, т. 395, № 6

У багатьох країнах називають смерч торнадо, адже фактично це те саме природне явище. Зона їх постійного поширення – це помірні та тропічні широти на території Північної Америки, Європи та Азії. Багато людей під час цього лиха опиняються всередині житлової чи господарської будівлі, тож лише потім дізнаються про те, що пережили. Зрозуміло, якщо їм вдається пережити нашестя стихії.

Люди, що пережили смерч, опис дають приблизно однаковий. Їх разом із спорудами та предметами піднімає у повітря та кружляє вітром жахливої сили. Вихор руйнує багато конструкцій і залишає після себе товстий шар пилу, землі та будівельного сміття. Певний шанс вижити є у тих, хто опиняється на периферії, оскільки вітер, що розігнався до надзвукової швидкості, просто піднімає і перекидає будівлі разом із вмістом. Споруди, що опинилися в центрі вихору, найчастіше виявляються перемолоти та розплющені об землю.

Загальний опис

Що таке торнадо? Те саме, що й смерч, а саме - різновид ураганного вітру, який не просто дме в якомусь напрямку, а закручується у вирву і за рахунок цього має набагато більшу руйнівну силу.

Там, де немає ні гроз, ні сильних перепадів тиску, жодні види торнадо не виникають, тому в «зоні ризику» опиняються насамперед тропічні широти. Цьому явищу передує поява чорної грозової хмари. Посилення шторму супроводжується тим, що з однієї, а іноді і з кількох сторін хмарної маси утворюється вирва воронка - «хобот», що тягнеться до землі.

Природне явище торнадо утворюється за певними законами. У Північній півкулі вирва закручена за годинниковою стрілкою, у Південній - проти годинникової. Швидкість руху повітряних мас може досягати 30 і більше метрів за секунду. «Хобот» простягається до землі і утворює вирву заввишки до півтора кілометра. Ширина смерчу, що зародився над водою, може досягати сотні метрів, а над суходолом вихор може мати діаметр до кілометра і навіть більше.

У багатьох оповіданнях очевидців, у художніх творах опис торнадо супроводжується безліччю епітетів. Що ж до конкретних параметрів, то повітряна маса переміщається по спіралі зі швидкістю близько 30 метрів за секунду, а при особливо руйнівних смерчах цей показник може досягати сотні метрів за секунду. З місця на місце вирва переміщається приблизно так само, як це робив би легковий автомобіль. Швидкість рух хмари з вихором вздовж поверхні в середньому становить від 20 до 60 км/год.

Отже, смерч що це таке і чому він такий руйнівний? Це вихор величезної сили, який легко переміщає предмети - гілки, каміння, сміття, транспорт, споруди - і стикає їх один з одним, завдаючи величезних руйнувань. Всього за кілька хвилин більша частина будівлі змітається лійкою, після чого на зруйнованій території починається сильна гроза зі зливою.

Умови появи та принцип дії

Дослідники вже можуть чітко відповісти на питання, що таке смерч. Це лише різновид руху повітря, що нас оточує. Щоб стихія набула руйнівної сили, необхідно скласти разом деякі умови – просто так цього не відбувається ніколи. Як правило, місцем утворення смерчів стають грозові хмари на висоті трьох-чотирьох кілометрів, де потоки висхідного повітря можуть різко змінюватися і за напрямом, і за швидкістю.

Усі види смерчів виникають через зіткнення теплих і холодних повітряних мас. При цьому конденсується водяна пара і виділяється тепло. Воно йде вгору і створює зону зниженого тиску, куди у повній відповідності до законів фізики втягується навколишнє повітря. З певного моменту цей процес починає підсилювати себе за рахунок того, що температура охолоджених повітряних мас стає ще менше, а різниця тисків зростає. У цих випадках і утворюються смерчі торнадо.

Вивільнена рахунок різниці тисків енергія утворює воронку, ніби працював величезний пилосос - це досить точне для торнадо опис. У зону розрідження втягується вже не тільки повітря - там же можуть опинитися і великі об'єкти, які звичайний вітер нізащо не підняв би з землі. При цьому небезпека природного явища підвищується за рахунок того, що через грозу чи зливу помітити смерч здалеку і підготуватися до нього не завжди можливо.

Над землею «хобот» рухається, всмоктуючи нові об'єми холодного або теплого повітря. Як тільки вони вичерпуються, природне явище смерч починає втрачати свою силу. Вирва втрачає зв'язок із землею, піднімається все вище і зрештою розчиняється серед вихрових повітряних мас. Між появою та зникненням цього явища проходить від кількох хвилин до кількох годин (зафіксований світовий рекорд перевищив сім годин).

Різновиди

Ключовим чинником визначення потужності є швидкість торнадо - за нею йому присвоюється умовна категорія руйнівності. Різновиди ж виділяють за фізичними особливостями вихору:

Бічоподібний - найпоширеніший і найменш руйнівний. Вирва добре проглядається і має класичну форму «хобота», причому дуже вузького щодо висоти.
Розпливчастий - нагадує вихрову хмару, діаметр якої значно перевищує висоту. Як і звичайний ураган, явище це буває руйнівним, оскільки охоплюють відразу велику територію.
Складовий - один великий смерч і кілька менших вихрів навколо. Сумарна руйнівна міць буває дуже високою.
Вогненний - з'являється дома виверження вулкана чи пожежі. Вогонь розноситься широкою територією, завдаючи додаткових збитків.
Водяний – утворюється над морем чи океаном, «живе» лише кілька хвилин. Потужним вихором вода встигає рознестися територією, але через це сама вирва слабшає і незабаром зникає.
Земляний - як нескладно здогадатися, знаючи, що таке смерч, дуже рідкісне явище. У цьому випадку вирва затягує бруд, пісок та каміння. Як правило, це трапляється, якщо вихор утворився на місці зсуву або землетрусу. Кожен камінь, піднятий вітром жахливої сили, здатний заподіяти додаткові руйнації.
Сніговий – з'являється в умовах хуртовини. Вирва затягує великі маси снігу.
Піщаний – нерідко сприймається як окремий феномен. Якщо явище природи ураган утворюється у хмарі, то піщаний вихор з'являється на землі, під впливом сонячних променів. Закручуючи стовп піску, вітер піднімає його в повітря і утворює вирву, схожу на смерч, яка також здатна переміщатися вздовж поверхні землі та існувати до кількох годин.

Різниця між смерчем та ураганом

На відміну від торнадо ураган не закручується лійкою. Це сильний вітерщо дме вздовж поверхні зі швидкістю 30 метрів на секунду і вище. Утворюються урагани також десь поблизу узбережжя, над сушею або над морем, оскільки саме в прибережних районах найбільша різниця тисків.

Люди здавна хотіли знати: що це смерч? Їм вдалося встановити, що це атмосферне явище, що виникає через перепад тиску, як і будь-який вітер. Ураган за своєю природою схожий із звичайним морським бризом, тільки потужніший у багато разів і через це настільки руйнівний. Торнадо смерч утворюється десь у одному місці. А шквальний вітер, який переходить у ураган, може дмути відразу на величезній території. Нерідко лихо супроводжується повінню. Повітряна маса здатна виривати дерева, обрушувати будинки, піднімати та жбурляти на землю транспорт, людей, різні предмети.

Область поширення смерчів та ураганів

Багато воронки утворюються над океаном або морем, але так і не добираються до берегової лінії. Смерч на воді практично байдужий до людей - свою руйнівну силу він знаходить виключно на суші. Раніше область, де часто проникали вглиб материків, була порівняно невеликий. Але в Останнім часомця територія розширюється, що викликає занепокоєння дослідників, адже швидкість смерчу можна порівняти зі швидкістю автомобіля, тому втекти від нього неможливо. Можна лише підготуватися.

В обох півкулях Землі регіони помірної смуги між 45-ю паралеллю і 60-ю - це місця, де ураган явище природи цілком поширене і не особливо дивує мешканців. На території Північної Америки вихори утворюються і набагато південніше, аж до тропічних широт (30 паралель). Таким чином, більша частина території США знаходиться в «зоні ризику» і з різною періодичністю страждає від руйнувань. Природа торнадо така, що в теплу пору року вони утворюються приблизно вп'ятеро частіше, ніж узимку.

Як захиститися та врятувати себе?

Попереджений значить озброєний. Незважаючи на руйнівність атмосферних вихорів, людина може врятуватися, здійснивши певні зусилля. Численні фото торнадо та смерчів, а також їх наслідків дозволили виробити певні правила:

Ховатися потрібно в міцній будівлі або споруді. Сталеві та залізобетонні конструкціїчасто витримують натиск стихії.
Печера, підвал чи льох можуть стати притулком від атмосферного вихору.
Ховаючись у будь-якій будові, потрібно відійти подалі від дверей та вікон, адже саме за ними стихія б'є найперше.
Всі прорізи в будівлі потрібно закрити з того боку, звідки йде смерч. З протилежного боку їх потрібно відкрити та закріпити у такому положенні.
Часто торнадо смерчі руйнують комунікації та провокують аварії. Тому газ та електрику треба перекрити.

Не можна ховатись від стихії в машині, оскільки будь-який транспорт вихор може підняти вгору та кинути на землю з великої висоти. Тим, хто виявився далеко від будь-яких потенційних притулків, потрібно йти, рухаючись перпендикулярно до напрямку, в якому йде лійка. Якщо ж і такої можливості немає, потрібно знайти будь-яку яму чи траншею, лягти та максимально притиснутись до землі – це підвищить шанс вижити.

Смерч природне явище небезпечне, руйнівне і ще недостатньо вивчене. Але будь-яка людина може бути готова до зустрічі з нею.