Тарасов Л.В. - Ветры и грозы в атмосфере Земли (1109048), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Глядя на эти стрелки, можно представить себе области земной поверхности, поражаемые тропическими циклонами. Просматривается общая тенденция: 1) тайфуны и ураганы никогда пе пересекают экватор; 2) зародившись севернее экватора, оии перемещаются в более высокие широты, отклоняясь по ходу перемещения вправо; 3) зародившись южнее экватора, оии также перемещаются в более высокие широты, ио отклояяются при этом влево. Характер перемещений тайфунов можно объяснить действием силы Кориолиса (ииаче говоря, силой инерции, обусловленной врашеиием земного шара вокруг своей оси). 1.б.
Троничеекие циклона ггнайфуны и ураганы) 99 б Рис. 1.46 100 Глава Д 1(иркуллциа воздушимк масс в атмосфере А в остальном пути тропических циклонов неисповедимы. В этом можно убедиться, глядя на рис. 1.46, б, где изображены траектории тайфунов в западной части Тихого океана за сезон 1962 г. Рядом с траекториями тайфунов указаны присвоенные им имена. Маленькими черными кружками показаны места зарождения тайфунов. Все они находятся между 5 с. ш.
и 25' с, ш. Энергия тропического циклона Понятно, что огромные массы воздуха, кружащиеся с большими скоростями вокруг глаза тайфуна, должны обладать поистине гигантской кинетической энергией. Произведем простой расчет для оценки нижней границы кинетической энергии тайфуна. Будем рассматривать только часть объема тайфуна, ограниченную земной поверхностью, горизонтальной плоскостью на высоте Н = 1О км и двумя цилиндрическими поверхностями радиусом Я, = 1О км (граница глаза тайфуна) и радиусом Я, = 20 км (внешняя граница тайфуна). Будем полагать, что все частицы воздуха в выделенном объеме тайфуна имеют скорость о = 50 м/с. Кинетическая энергия всей массы воздуха в данном объеме равна 2 Е, = л(Я2 — 11,')'Нр —, (1.15) где р — плотность воздуха, которую примем равной 1,2 кг/м' (такова плотность сухого воздуха).
Используя (1.15), легко подсчитать, что Е„= 1,4 102о Дж. Это очень большая энергия. Для сравнения ~ южно отметить, что она в 10 000 раз больше энергии, которая выделилась при взрыве атомной бомбы на атолле Бикини в 1946 г. В то же время ясно, что энергия 1Ом Дж заведомо меньше энергии тропического циклона. Ведь его область в поперечнике достигает нескольких сотен километров и, кроме того, воздух внутри циклона отнюдь не сухой, а содержит водяные пары и обильную облачность. Согласно современным оценкам, кинетическая энергия воздушных масс, которые стремительно кружатся внутри тропического циклона составляет 1О" — 10гв Дж.
Эта гигантская энергия черпается из тепловой энергии, передаваемой солнечными лучами водам Мирового океана. «Можно только порадоваться, — замечает Молэн, — что в своей ярости тайфун бушует над широкими и пустынными просторами 1.7. Смерчи (тромбы, торнадо) 101 океана, лишь изредка обрушиваясь на сушу, и что эта мощь рассеивается на многие километры в высоту, а не концентрируется на малых участках земной поверхности».
Как это ни покажется странным, но есть положительный момент в самом факте существования тайфунов. Если бы Земля не вращалась и циклонические воздушные массы не кружились в течение нескольких суток, а за какие-то минуты высвобождали всю накопившуюся вблизи экватора энергию, то что же тогда происходило бы время от времени с нашей планетой? Так что, пожалуй, надо поблагодарить тайфуны и ураганы за то, что они позволяют постепенно «выпускать пар» и тем самым уберегают планету от грандиозных катаклизмов. Следует согласиться с Молэном, который называет тайфун «предохранительным клапаном», «грубым и примитивным средством природы, предназначенным для того, чтобы сбрасывать давящий груз жары».
1.7. СМЕРЧИ (ТРОМБЫ, ТОРНАДО) Смерч — атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря; в верхней части имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаком. Так говорит энциклопедия. Внешний вид и основные характеристики смерчей Смерч выглядит устрашающе. Из очень темной, почти черной тучи опускается к земной поверхности сужающийся книзу хобот; он представляет собой вихрь (рис. 1.47). Вместе с тучей этот хобот-вихрь движется со скоростью поезда вдоль земной поверхности, случайным образом меняя направление движения.
Можно рассматривать смерч как часть грозового облака, быстро вращающуюся вокруг вертикальной оси. Впрочем, эта часть облака весьма специфична. Она не только быстро вращается, но и при этом, подобно сверхмощной вытязкной трубе, втягивает в себя и поднимает вверх воду, песок, камни, а также различные предметы, нередко весьма тяжелые.
Поэтому такой удивительной части грозового облака дали 102 тливо 1 1(иркулячил воздушных масс в атмосфере отдельное название — смерч. А все остальное облако, откуда опустился смерч, называют материнским облаком, подчеркивая тем самым происхождение смерча. Рис. 1.47 Термин «смерч» происходит от русского слова «сумрак» вЂ” ведь смерчи рождаются из грозовых облаков мрачного вида, создающих при своем появлении сумерки. Если смерч возникает над морем, его называют водяиым смерчем (или просто смерчем).
Смерчи над сушей называют тромбами (от французского ггоюб, означающего труба). В Северной Америке тромбы принято называть торнадо (от испанского гогпайол, означающего вращающийся). В метеорологии для смерчей используют название маломасютабные вихри. Тем самым подчеркивается локальный характер смерчей, их отличие от вихрей среднего масштаба — тропических циклонов (диаметр последних составляет 300 — 500 км), и вихрей крупного масштаба — внетропических циклонов и антициклонов (их диаметр может измеряться тысячами километров).
Диаметр вихря, образуемого водяным смерчем, варьируется от 30 до 200 м, а образуемого тромбом — от )00 м до ! км. Внешний вид смерчей может быть различным. Часто смерч напоминает свисающий их материнского облака хобот. Но можно видеть конус, широкую вверху и узкую у поверхности воронку, которая может принимать форму бокала. Смерч бывает похож на про- ). 2 Смерча (тромбы, торнадо) 103 етую колонну, которая может слегка расширяться вверху и внизу и даже превращаться в подобие песочных часов. Смерч характеризуется двумя скоростями — скоростью его перемещения вдоль земной поверхности и скоростью вращения частип воздуха, участвующих в вихревом движении.
Первая соответствует скорости перемещения материнского облака. Она изменяется от нуля (когда смерч на какое-то время зависает неподвижно) до 150 км/ч (40 м/с). В среднем она составляет 20 — 50 км/ч (5 — 15 м/с). Вторая скорость (скорость вихревого движения) значительно больше — от 50 до 200 м/с. Смерчи очень недолговечны. Водяные смерчи существуют обычно несколько минут. Тромбы (торнадо) могут существовать до нескольких десятков минут и даже нескольких часов.
Смерчи, как правило, имеют хорошо наблюдаемую боковую стенку. За ней (внутри смерча) давление значительно ниже, чем снаружи. Оно опускается до 800 и даже до 600 гПа. Логичен вопрос: как измеряют давление внутри смерча? Сразу заметим, что бесполезно пытаться поместить туда измерительный прибор. И дело не в том, что практически невозможно угадать ту точку земной поверхности, над которой пройдет неожиданно опустившийся из грозового облака смерч.
Даже если бы это удалось сделать, ураганные вихри внутри смерча немедленно уничтожили бы измерительный прибор. Смерчи наблюдают, и изучают их последствия, т. е, характер и степень произведенных им разрушений. И уже только на основе этих данных делают более или менее достоверные выводы о динамике вихрей внутри смерча. Наблюдения смерчей и их последствий Смерчи наблюдаются во многих странах — в США, Австралии, Новой Зеландии, Японии, Индии, Аргентине, а также в Южной Африке и Европе. Они появляются во время грозы или перед грозой в жаркие весенние или летние дни.
В течение года на земном шаре возникает около 1500 — 2000 смерчей. Примерно половина из них приходится на территорию США. В США есть так называемая аллея торнадо — полоса наиболее частых смерчей, проходящая через штаты Техас, Оклахома, Канзас, Миссури. Она начинается от побережья Мексиканского залива и проходит к северу и северо-востоку между Скалистыми и Аппалач- 104 Глава 1 Циркуляция воздушних масс в атмосфере скими горными хребтами.
Влажный и теплый летний муссон с залива сталкивается здесь с прохладными воздушными массами, которые дуют от Скалистых и Аппалачских гор. При прохождении достаточно мощного смерча возникает полоса серьезных разрушений на местности шириной до 100 — 200 м. На своем пути смерч вырывает с корнями деревья, разрушает дома, мосты, металлические опоры линий электропередачи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
