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..

Стихийные бедствия заставляют человека понять, что его возможности по управлению природой не безграничны. Наводнения, землетрясения и ураганы способны стирать с лица земли целые города, меняя привычный уклад жизни. В США ежегодно фиксируют до 1000 торнадо, которые, тем не менее, не несут глобальных последствий. Благодаря четкому следованию разработанным правилам поведения удается избежать большого количества жертв и разрушений. Дома строятся по особой технологии и способны удерживать удар стихии.

Смерчи разрушительной силы возникают не только на территории США. В странах Южной Америки и даже в Европе можно наблюдать это катастрофическое погодное явление, но именно в Соединенных Штатах они появляются чаще и вызывают не только страх, но и азартный интерес. Охотники на торнадо рискуют жизнью, пытаясь заснять самые впечатляющие кадры. Прихватив с собой технику, искатели адреналина отправляются на поиски вихрей. Для удачной охоты они ориентируются на данные национальной системы прогнозирования торнадо.

Люди научились искусственно создавать торнадо и обратить его на пользу. Например, он служит отличным средством вентиляции при сильном задымлении в помещении. В Книге Рекордов Гиннеса зафиксирован такой торнадо, сформированный в музее Mercedes-Benz высотой 34 метра.

Для возникновения торнадо необходимо столкновение теплых и холодных воздушных масс. На основе анализа перемещения атмосферных фронтов можно предположить вероятность появлений торнадо в определенной местности. Современная вычислительная техника (примеры ее вы можете увидеть ) практически безошибочно определяет перепады давления, указывая направление циклонов.

В начале формирования вихря из грозового облака формируется воронка. Холодный воздух опускается к земле, а теплый наоборот поднимается выше – начинается круговое движение.

Воздушные массы, двигаясь по спирали, формируют воронку, которая опускается к земле. В середине вихря располагается зона пониженного давления. Предметы, которые попадают в «глаз» смерча взрываются изнутри. Однажды торнадо «ощипал» целый курятник. Каждое куриное перо имеет в структуре воздушный мешок. Когда куры попали в зону с перепадами давления, то все перья полопались, оставив птиц голыми.

В этот момент, полностью сформированный торнадо начинает перемещаться. Направление перемещения невозможно узнать, оно способно меняться каждую минуту. Именно в это время торнадо достигает пика разрушительной силы. Сила торнадо зависит от радиуса вихревого движения.

Торнадо может продолжаться несколько часов, а может закончиться меньше чем за минуту. Вихрь самой большой продолжительности, зафиксированный в 1917 году, продолжался более 7 часов.

Торнадо бывают разные по форме и скорости движения воздуха. Самая распространенная форма торнадо похожа на бич — длинная воронка, спускающаяся к земле, которая может быть гладкой или извилистой.

Другой вид торнадо имеет радиус больший, чем его длина, по виду похож на облако, тянущееся к земле. Наиболее опасные торнадо те, которые состоят из нескольких вихрей, которые вращаются вокруг основной воронки. Их можно сравнить с переплетением нескольких веревок.

Постепенно торнадо наполняется пылью и обломками затянутых предметов и строений. В воздухе кружатся дома, машины, животные, деревья; один отчаянный журналист добровольно сдался на милость стихии и смог пережить это путешествие, побывав в центре воронки. Вихри могут становиться огненными, причиной их формирования становятся особо сильные пожары.

На протяжении своего существования человечество постоянно сталкивается с такими природными явлениями, против которых не способно устоять. Несмотря на достигнутый уровень технического прогресса, человечеству не по силам контролировать торнадо, тайфун, смерч. Характеристики этих стихий приведены ниже.

Одним из опаснейших считается смерч. Он напоминает которое спустилось к поверхности земли для некоего «танца». Его размах обычно составляет до 400 м, реже может достигать 3000 м. Для многих является загадкой, чем отличается смерч от торнадо. Это нам и предстоит выяснить.

Что такое смерч?

Смерч представляет собой огромную воронку, которая спускается с грозовой тучи на землю. Он может проходить как по суше, так и по воде. Нижняя часть воронки напоминает облако, которое состоит из пыли, грязи, различных предметов.

Некоторые путают его с пыльным вихрем, однако это серьезное заблуждение. Смерч связан с грозовой тучей, он является ее частью, напоминающей хобот, который спустился к земле. Он не может оторваться от своей тучи. А пыльные и песчаные вихри к грозовым явлениям никакого отношения не имеют.

Причины появления смерча

Человечество не смогло пока понять, и смерчи. Их появление связывают с процессом, когда влажный теплый воздух оказывается очень близко к холодному сухому. При этом их соприкосновение должно проходить над холодным участком суши или воды. Теплый воздух оказывается между невысокими температурами.

Из-за того, что процесс появления смерча является некой цепной реакцией, это разрушительное явление природы часто сравнивают с атомной бомбой.

Из-за взаимодействия холодных и теплых потоков образуется хобот, который охлаждается и опускается вниз. За ним спускается и зона разряжения, которая втягивает в себя все на своем пути.

Опасность природного явления

Вся опасность смерча заключается в его хоботе. В зависимости от собственных размеров, он способен втянуть в себя и поднять на огромную высоту любые предметы. К ним относятся и люди. Растворяясь в атмосфере, он утихает и вниз падает все, что оказалось над землей.

Если вихрь неспособен втянуть предмет в себя, он его разрывает на части. Например, дом, стоящий на его пути, скорей всего превратится в руины, а его обломки разлетятся на десятки километров.

Что такое торнадо?

С английского и испанского языков слово «торнадо» переводится как «вращаться». Так в странах Северной Америки, в том числе США, называют смерч. Вращающаяся воронка опускается из кучево-дождевого облака и издает звук, похожий на водопад или грохочущий поезд.

Чаще всего торнадо встречается в США, в и Техас. Это связано с тем, что из поступает теплый влажный воздух, который сталкивается с холодными массами из Канады и сухими - со скалистых гор.

Образуются следующие природные явления:

• грозы;
• ливни;
• шквальные ветры;
• торнадо.

Чем отличается смерч от торнадо?

Многие думают что смерч и торнадо - разные явления. Но если разобрать, чем отличается смерч от торнадо, становится понятно, что ничем. В некоторых странах принято считать, что торнадо - это разрушительное явление на суше, а смерч - на поверхности воды.

Помимо этих двух названий, существует третье - тромб. Его можно услышать в европейских странах.

Все три названия - смерч, торнадо, тромб - принято считать синонимами.

Чем смерч отличается от урагана?

Поняв, чем отличается смерч от торнадо, можно разобраться, что собой представляет ураган. Зачастую люди не разбираются в особенностях того или иного природного катаклизма, и все, что связано с движением воздушных масс, называют ураганом. При этом смерч и ураган - разные понятия.

Ураган является тропическим циклоном, который выражен в виде сильного ветра, ливня, грозы. Путаница возникает из-за того что он может стать причиной последующего торнадо.

Классификация по шкале Фудзиты

На вопрос о том, что сильнее - смерч или торнадо, ответа быть не может, поскольку это одно и то же явление. Существует много классификаций его силы, но чаще всего придерживаются шкалы Фудзиты.

Итак, мы уже разобрались, что говорить про отличие смерча от торнадо не совсем верно. Подобные явления природы случаются по всему миру, неся смерть и хаос. Однако известны случаи, которые можно отнести к курьезным.

• Так, в 1879 году по Ирвингу прошел страшный торнадо. В это время в деревянной церквушке молились прихожане. Тромб поднял церковь с людьми внутри и перенес ее на несколько метров. Никто из них не пострадал, отделавшись испугом.
• В 1913 году в Канзасе стихия прошлась по саду, вырвав с корнями крупную яблоню. Она была разорвана на множество частей, а стоявший в метре от погибшего дерева улей с пчелами остался невредим.
• В 1940 году в деревне Мещеры вместе с грозой выпал дождь, состоящий, помимо воды, из старинных монет, сделанных из серебра при Иване Грозном. Объяснить такое чудо можно тем, что истощив свою энергию, смерч отдает все, что втянул в себя. Возможно, он извлек клад, зарытый не слишком глубоко, а пройдя определенное расстояние, стал слабеть и выдал его с дождем на землю.
• В 1923 году в штате Теннеси стихия уничтожила стены, потолок и крышу жилого дома и унесла их ввысь. В это же время за столом осталась сидеть семья, которая жила в нем. Все они отделались испугом.

В большинстве случаев стихийные бедствия не приносят человеку ничего кроме смерти и разрушений. В этом можно убедиться, просмотрев фото смерчей и торнадо, представленные в этом материале.

Что делать во время смерча?

Какова бы ни была разница между смерчем и торнадо - эти явления опасны для человека. Для выживания необходимо придерживаться определенных рекомендаций.

Первым пунктом любой инструкции по действиям в чрезвычайных ситуациях является отсутствие паники и собранность. Прежде всего, необходимо найти укромное место. От сильного смерча им сможет стать только специальный бункер.

Не стоит пытаться убежать от быстро приближающегося тромба, он все равно догонит. Лучше сориентироваться на местности и сгруппироваться, чтобы не попасть в воронку. Необходимо найти любую даже незначительную впадину или щель и вжаться в нее как можно сильнее. Так воронка не сможет утащить за собой. При этом голову необходимо закрывать руками, чтобы уберечь ее от удара любым предметом, который может пролетать рядом.

Находясь в обычном доме без подвала, следует придерживаться инструкции:

• укрыться в центре комнаты на первом этаже;
• держаться подальше от окон;
• закрыть окна со стороны приближающейся стихии;
• открыть и зафиксировать окна с противоположной стороны;
• отключить воду и электричество;
• перекрыть газ.

Манипуляции с окнами позволят зданию не взорваться от перепада давления.

Описание

Внутри воронки воздух опускается, а снаружи поднимается, быстро вращаясь, создаётся область сильно разреженного воздуха. Разрежение настолько значительно, что замкнутые наполненные газом предметы, в том числе здания, могут взорваться изнутри из-за разности давлений. Это явление усиливает разрушения от смерча, затрудняет определение параметров в нём. Определение скорости движения воздуха в воронке до сих пор представляет серьёзную проблему. В основном оценки этой величины известны из косвенных наблюдений. В зависимости от интенсивности вихря скорость течения в нём может варьироваться. Считается, что она превышает 18 м/с и может, по некоторым косвенным оценкам, достигать 1300 км/ч. Сам смерч перемещается вместе с порождающим его облаком. Это движение может давать скорости в десятки км/ч, обычно 20-60 км/ч. По косвенным оценкам, энергия обычного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с сравнима с энергией эталонной атомной бомбы , подобной той, которую взорвали в США во время испытаний «Тринити » в Нью-Мексико 16 июля 1945. (недоступная ссылка) Рекордом времени существования смерча можно считать Мэттунский смерч, который 26 мая 1917 года за 7 часов 20 минут прошёл по территории США 500 км, убив 110 человек . Ширина расплывчатой воронки этого смерча составляла 0,4-1 км, внутри неё была видна бичеподобная воронка. Другим знаменитым случаем торнадо является смерч Трех Штатов (Tristate tornado), который 18 марта 1925 года прошёл через штаты Миссури , Иллинойс и Индиана , проделав путь в 350 км за 3,5 часа. Диаметр его расплывчатой воронки колебался от 800 м до 1,6 км.

В Северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против часовой стрелки. Это может быть связано с направлениями взаимных перемещений масс воздуха по сторонам от атмосферного фронта, на котором формируется смерч. Известны и случаи обратного вращения. На соседних со смерчем участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается.

В месте контакта основания смерчевой воронки с поверхностью земли или воды может возникать каскад - облако или столб пыли, обломков и поднятых с земли предметов или водяных брызг. При формировании смерча наблюдатель видит, как навстречу опускающейся с неба воронке с земли поднимается каскад, который затем охватывает нижнюю часть воронки. Термин происходит от того, что обломки, поднявшись до некоторой незначительной высоты, не могут уже удерживаться потоком воздуха и падают на землю. Воронку, не касаясь с землёй, может окутывать футляр . Сливаясь, каскад, футляр и материнское облако создают иллюзию более широкой, чем есть на самом деле, смерчевой воронки.

Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а на суше - торнадо. Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся в Европе , называют тромбами. Но чаще все эти три понятия рассматриваются как синонимы .

Причины образования

Причины образования смерчей полностью не изучены до сих пор. Можно указать лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для типичных смерчей.

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.

Время существования каждой стадии различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем - 40 - 60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч).

Места образования смерчей

Места, где могут образовываться смерчи, на карте имеют оранжевый цвет

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Пиренейского полуострова), и вся Европейская территория России, за исключением юга России , 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-ю параллель в Европе и 30-ю 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.

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

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, ) в Сахаре , которые продолжались в 1960-1962 гг.). "Впитывают" в себя языки пламени, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя огненный смерч. Может разносить пожар на десятки километров. Бывают бичеподобными. Не могут быть расплывчатыми (огонь не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей.

Водные

Это смерчи, которые образовались над поверхностью океанов, морей, в редком случае озёр. Они "впитывают" в себя воду (почему? См. Выше) и образовывают водные смерчи. "Впитывают" в себя волны и воду, образовывая, в некоторых случаях, водовороты, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя водный смерч. Бывают бичеподобными. Не могут быть расплывчатыми (как огненные: вода не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей).

Земляные

Эти смерчи очень редкие, образовываются во время разрушительных катоклизмов или оползней, иногда землетрясений выше 7 баллов по шкале Рихтера, очень высокие перепады давления, сильно разряжен воздух. Бичеподобный смерч, расположен "морковкой" толстой частью к земле, внутри плотной воронки, тонкая струйка земли внутри, "вторая оболочка" из земляной жижи (если оползень). В случае с землетрясениями поднимает камни, что очень опасно.

Шаровые

Пока не известно, как он "устроен". Ещё не доказали, что он существует. Может быть огненным, водным, земляным, воздушным, и, что самое опасное - газовым, что вызывает взрывы, как шаровая молния. В общем, это объёмный овал или шар, который с бешеной скоростью крутится, потом расплющивается, расплющивая все свое содержимое (если туда попадёт человек, то, он будет похож на толстый блин, или разорванный на части). Был в Бразилии, во время огненного смерча, но из-за маленьких размеров (они примерно 10 - 50 метров в диаметре) его не заметили.

Снежные

Это снежные торнадо во время сильной метели.

Песчаные вихри

Песчаные вихри

От рассмотренных смерчей надо отличать «смерчи» песчаные («пыльные дьяволы»), наблюдаемые в пустынях (Египет , Сахара); в отличие от предыдущих, последние называются иногда тепловыми вихрями. Сходные по внешнему своему виду с настоящими смерчами, песчаные вихри пустынь ни по размерам, ни по происхождению, ни по строению и действиям ничего общего с первыми не имеют. Возникая под влиянием местного накаливания песчаной поверхности солнечными лучами, песчаные вихри представляют собой настоящий циклон (барометрический минимум) в миниатюре. Уменьшение давления воздуха под влиянием нагревания, вызывающее приток воздуха с боков к нагретому месту, под влиянием вращения Земли, а ещё более - неполной симметрии такого восходящего потока, образует вращение, постепенно разрастающееся в воронку и иногда, при благоприятных условиях, принимающий довольно внушительные размеры. Увлекаемые вихревым движением, массы песка поднимаются восходящим движением в центре вихря на воздух, и таким образом создается песчаный столб, представляющий подобие смерча. В Египте наблюдались такие песчаные вихри до 500 и даже до 1000 метров высотой при диаметре до 2-3 метров. При ветре эти вихри могут перемещаться, увлекаемые общим движением воздуха. Продержавшись некоторое время (иногда - до 2 часов), такой вихрь постепенно ослабевает и рассыпается.

Поражающие факторы

Меры предосторожности при смерче

Необходимо укрыться в наиболее прочном железобетонном строении со стальным каркасом, держась возле самой прочной стены, также - наилучший вариант укрытия - подземное убежище или пещера . Оставаться в автомобиле или в вагончике, учитывая большую подъёмную силу смерча, смертельно опасно, также опасно для жизни встретиться со стихией вне помещения.

Если смерч застал человека на открытом пространстве, то нужно перемещаться с максимальной скоростью перпендикулярно видимому движению воронки. Или, при невозможности отступления, укрыться в углублениях на поверхности (овраги, ямы, траншеи, кюветы дорог, рвы, канавы) и плотно прижаться к земле лицом вниз, укрыв голову руками. Это поможет значительно снизить вероятность и тяжесть травм от несомых смерчем предметов и обломков.

В небольшом одно- двух- этажном частном доме можно воспользоваться подвалом (здесь же на подобный экстренный случай разумно зараннее поместить запас воды и консервы, также свечи или светодиодные лампы) , если подвала нет, то следует держаться в ванной или в центре маленькой комнаты на нижнем этаже, можно под прочной мебелью , но подальше от окон. Благоразумным будет - одеться в плотную одежду, взяв с собой деньги и документы. Чтобы дом не взорвался от перепада давления, вызванного нагнетанием воздуха вихрем, со стороны приближающегося смерча рекомендуется плотно закрыть все окна и двери, а с противоположной стороны - открыть нараспашку и зафиксировать. Согласно технике безопасности желательно перекрыть газ и отключить электричество.

Интересные факты из хроники смерчей

Текущие исследования

Литература

• Вараксин А. Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Торнадо. - М.: Физматлит, 2011. - 344 с. - 300 экз. - ISBN 978-5-9221-1249-9

Примечания

1. Советский энциклопедический словарь. - М .: «Советская Энциклопедия», 1981. - 1600 с.
2. Наливкин Д. В. Смерчи. - М .: Наука, 1984. - 111 с.
3. «Смерч» // Этимологический словарь русского языка. / сост. М. Р. Фасмер, - М.: Прогресс 1964-1973
4. С.П.Хромов, М.А.Петросянц. Маломасштабные вихри . Метеорология и климатология . Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 8 июня 2009.
5. (недоступная ссылка)
6. Мезенцев В. А. , «Земля неразгаданная: рассказы о том как открывали и продолжают открывать нашу планету» / рецензент - д-р геогр. наук Э. М. Мурзаев, - М.: Мысль, 1983, С. 136-142
7. Г. Любославский: // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
8. Черныш И. В. , «Походная энциклопедия путешественника», - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2006, С. 289, ISBN 5-8183-0982-7
9. Джон Уайзман «Полное руководство по выживанию», - М.: АСТ, 2011, С. 549, ISBN 978-5-17-045760-1
10. Константин Ранкс «Пустыня Россия», - М.: Эксмо, 2011, С. 185-187, ISBN 978-5-699-46249-0
11. Кравчук П. А. Рекорды природы. - Л. : Эрудит, 1993. - 216 с. - 60 000 экз. - ISBN 5-7707-2044-1
12. (англ.) National Severe Storms Laboratory VORTEX: Unraveling the Secrets . National Oceanic and Atmospheric Administration (30 октября 2006). Архивировано из первоисточника 4 ноября 2012.
13. (англ.) Micheal H Mogil Extreme Weather. - New York: Black Dog & Leventhal Publisher, 2007. - P. 210–211. - ISBN 978-1-57912-743-5
14. (англ.) Kevin McGrath Mesocyclone Climatology Project . University of Oklahoma (5 ноября 1998). Архивировано из первоисточника 4 ноября 2012. Проверено 19 ноября 2009.
15. (англ.) Seymour, Simon (2001). Tornadoes. New York City, New York: HarperCollins . p. 32. ISBN 978-0-06-443791-2 .

См. также

Ссылки

• Смерч в Красногорске 3 августа 2007 года - метеорологические данные и видео на сайте Meteoweb.ru, 19.07.2008.

Что такое торнадо (смерч)?

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.