Přírodní katastrofy umožňují lidem pochopit, že jejich schopnost ovládat přírodu není neomezená. Povodně, zemětřesení a hurikány mohou vymazat z povrchu země celá města a změnit obvyklý způsob života. Ve Spojených státech je ročně zaznamenáno až 1000 tornád, která však nemají globální důsledky. Díky přísnému dodržování vypracovaných pravidel chování je možné vyhnout se velkému počtu obětí a zničení. Domy jsou stavěny speciální technologií a jsou schopny odolat nárazům živlů.
Tornáda ničivé síly se vyskytují nejen ve Spojených státech. V zemích Jižní Amerika a i v Evropě lze tento katastrofický jev počasí pozorovat, ale právě ve Spojených státech se objevují častěji a vyvolávají nejen strach, ale i zájem o hazard. Lovci tornád riskují své životy ve snaze zachytit ty nejpůsobivější záběry. Hledači adrenalinu si s sebou berou své vybavení a vydávají se hledat víry. Aby zajistili úspěšný lov, spoléhají na data z Národního systému předpovědí tornád.
Lidé se naučili uměle vytvářet tornáda a využívat je ve svůj prospěch. Slouží například jako vynikající prostředek pro ventilaci, když je v místnosti silný kouř. V Guinessově knize rekordů je zaznamenáno takové tornádo, vzniklé v muzeu Mercedes-Benz s výškou 34 metrů.
Pro vznik tornáda je nutná srážka teplých a studených vzduchových mas. Na základě analýzy pohybu atmosférických front můžeme předpokládat pravděpodobnost výskytu tornád v určité oblasti. Moderní počítačová technika (můžete vidět její příklady) téměř přesně určuje poklesy tlaku, což naznačuje směr cyklónů.
Na začátku tvorby víru se z bouřkového mraku vytvoří trychtýř. Studený vzduch klesá k zemi a teplý vzduch naopak stoupá výše - začíná kruhový pohyb.
Vzduchové hmoty, pohybující se ve spirále, tvoří trychtýř, který klesá k zemi. Uprostřed víru je zóna nízký krevní tlak. Předměty, které spadnou do „oka“ tornáda, explodují zevnitř. Jednou tornádo „utrhlo“ celý kurník. Každé kuřecí peří má ve své struktuře vzduchový vak. Když kuřata vstoupila do oblasti se změnami tlaku, všechna peří praskla a ptáci zůstali nazí.
V tomto okamžiku se plně vytvořené tornádo začíná pohybovat. Směr pohybu nelze poznat, může se měnit každou minutu. Právě v této době tornádo dosahuje své nejvyšší ničivé síly. Síla tornáda závisí na poloměru vírového pohybu.
Tornádo může trvat hodiny, nebo může být pryč za méně než minutu. Vír nejdelšího trvání, zaznamenaný v roce 1917, trval více než 7 hodin.
Tornáda přicházejí v různých tvarech a rychlostech vzduchu. Nejběžnější forma tornáda je podobná bič – dlouhý trychtýř dolů k zemi, který může být hladký nebo zakřivený.
Jiný typ tornáda má poloměr větší než jeho délka, vzhledově podobný mraku sahajícímu k zemi. Nejnebezpečnější tornáda jsou ta, která se skládají z několika vírů, které rotují kolem hlavního trychtýře. Lze je přirovnat k proplétání několika lan.
Postupně se tornádo plní prachem a úlomky z objektů a budov. Ve vzduchu se točí domy, auta, zvířata, stromy; jeden zoufalý novinář se dobrovolně vydal na milost a nemilost živlům a dokázal tuto cestu přežít, protože byl uprostřed kráteru. Vichřice se mohou stát ohnivými; jejich vznik je způsoben zvláště silnými požáry.
Ve skutečnosti je mnoho katastrof, kterým můžeme čelit, způsobeno přírodními jevy a lidskou vůlí.
Strach a pověry stranou, lidé čelí jedné z nejúžasnějších památek v přírodním světě. Tyto kroutící se bouřkové sloupy mohou dosáhnout rychlosti větru až 200 mil za hodinu, ničit přitom domy a budovy a nazývají se tornáda nebo chrliče vody.
V některých částech světa jsou však tato silná tornáda běžným jevem. Samotné Spojené státy zažijí více než 1000 takových přírodních jevů ročně a tornáda jsou hlášena na všech kontinentech kromě Antarktidy. možná jsou to přírodní jevy.
Co je to tornádo
Přírodním jevem tornáda je prudce rotující sloup vzduchu, který s bouřkou klesá k zemi. Žádný jiný jev počasí se nemůže rovnat zuřivosti a ničivé síle. Tento přírodní jev může být dostatečně silný, aby zničil velké budovy a zůstaly po něm jen holé betonové základy. Navíc dokážou zvednout z kolejí 20tunové železniční vozy a proměnit obyčejná auta v létající.
Tornádo je skutečně složitý přírodní jev a ani neposkytuje vysvětlení. Vznikají pouze v případě, že se bouře začne točit vertikálně, vývrtka vzduchu stoupá vysoko k obloze. Vědci se domnívají, že rotace začíná v důsledku střihu větru, rychlých změn rychlosti nebo směru větru na různých úrovních atmosféry.
Představte si kousek plastelíny mezi rukama. Pokud tuto plastelínu přesunete do opačnými směry, zvedne se do telefonu mezi rukama.
Rozdíl mezi hurikánem, tornádem a tornádem
Přirozeným jevem tornáda je rychle rotující sloupec vzduchu, který se táhne od bouřkového oblaku cumulonimbus k zemi. Přírodní jev je často (ale ne vždy) viditelný jako trychtýřovitý mrak. Je důležité si jej nikdy nezaměňovat s hurikánem nebo jiným tropickým cyklónem, protože tornáda a hurikány jsou velmi odlišné přírodní jevy. Snad jedinou podobností mezi nimi je, že oba obsahují silné rotující větry, které mohou způsobit škody.
Pokud jsou hurikány přírodní jadernou hlavicí, pak jsou tornáda její chytrou bombou.
Mezi tornádem a tornádem není žádný rozdíl, protože tornádo je překlad do ruštiny.
Mezi tornády a hurikány je však mnoho rozdílů. Velké tornádo je pozorováno až 4 km široké a většina< 0.8 км в ширину. Материнские грозовые облака, которые образуют это явление, обычно имеют ширину около 16 км. Однако ураганы, как правило, намного больше, от примерно 160 км до 1600 км в ширину.
Život tornáda je krátký, od několika sekund do několika hodin. Proti, životní cyklus Hurikán může trvat několik dní až několik týdnů. Bouřkové mraky, které je vytvářejí, vyžadují silný vertikální střih větru a silné horizontální změny teploty. Hurikánům se daří v oblastech, kde je slabý vertikální střih větru a malé horizontální změny atmosférické teploty. Kromě toho se násilná tornáda obvykle vyskytují nad pevninou, zatímco hurikány se téměř vždy tvoří nad oceánem.
A konečně, nejsilnější tornáda mohou mít rychlost větru vyšší než 300 km/h, ale i ty nejsilnější hurikány zřídka produkují rychlost větru vyšší než 250 km/h.
Izolované bouřkové mraky mohou produkovat tornáda, když hurikán dopadne na pevninu, v některých případech během několika dnů po přistání. Tornádo se s největší pravděpodobností vyskytuje v určitém kvadrantu hurikánu. Některé studie ukazují, že vybraný kvadrant nejčastěji představuje přední pravý kvadrant vzhledem ke směru šíření hurikánu, jiné studie však ukazují, že severovýchodní kvadrant je pro výskyt události zvýhodněn bez ohledu na směr šíření hurikánu. Navzdory tomu se tornádo obvykle tvoří v části hurikánu, kde je vertikální střih větru největší. Pokud hurikán interaguje s frontou nebo absorbuje nestabilní vzduch, vývoj bude příznivější. Některé hurikány nemusí produkovat tornáda, zatímco jiné se vyvíjejí do jisté míry ovlivňující Zemi.
Obecně platí, že tornáda spojená s hurikány jsou relativně slabá a krátkodobá, zejména ve srovnání s těmi, která se vyskytují na pláních Spojených států. Účinky tohoto přírodního jevu, přidané k účinkům větrů o síle hurikánu, však mohou způsobit obrovskou zkázu.
Kde se tornáda nejčastěji vyskytují?
K tomuto přírodnímu jevu dochází nejčastěji ve Spojených státech, když se teplé, vlhké větry pohybují na sever Mexický záliv na jaře a v létě, kde se setkávají s chladnými, suchými jižními kanadskými frontami.
Na jaře a letních měsících Na rovinách převládají jižní větry. Původ těchto jižních větrů leží teplé vody Mexický záliv, které poskytují hodně teplého a vlhkého vzduchu nezbytného pro intenzivní rozvoj bouřek. Horký, suchý vzduch se tvoří nad vyššími nadmořskými výškami na západ a stává se krytem, když se šíří na východ přes vlhký vzduch v Perském zálivu. Suchý vzduch a vzduch v Perském zálivu se setkávají poblíž země, kde se západně od Oklahomy tvoří hranice známá jako suchá linie.
Tornáda jsou nejsilnější tornáda v přírodě. V průměru je ročně hlášeno 800 tornád, což má za následek přibližně 80 úmrtí a 1 500 zranění. Jde o celosvětový fenomén, který postihuje lidi na všech kontinentech kromě Antarktidy.
Jak vznikají tornáda?
Pravdou je, že vědci plně nechápou, jak se tvoří. Tornáda se obvykle vyvíjejí několik tisíc metrů nad zemí v rámci obrovského rotujícího bouřkového mraku. Tato bouřka obsahuje velmi silný rotující vzestupný proud. Právě tato rotace táhne vše na cestě.
Tornádo začíná jako trychtýřový mrak vyčnívající z bouřkových mraků. Trychtýř mraků se stává viditelným kvůli kapkám vody, ale v některých případech se může jevit jako neviditelný kvůli nedostatku vlhkosti. Když je trychtýřový mrak v polovině cesty mezi základnou a zemí, začíná „tornádo“.
Vysokorychlostní větry víří kolem malého, relativně klidného centra a vysávají prach a úlomky, díky čemuž je tento přírodní jev temnější a viditelnější.
Jaká je délka cesty tornáda? Jak dlouho vydrží? Jak rychle se pohybují?
Trajektorie tohoto přírodního úkazu se pohybují od 100 metrů do 4 kilometrů na šířku a zřídkakdy přesahují 20 kilometrů na délku. Mohou trvat od několika sekund až po více než hodinu, ale většinou nepřesahují 10 minut. Většina cestuje z jihozápadu na severovýchod průměrnou rychlostí 50 km za hodinu, ale rychlosti se pohybují od téměř nulového provozu až po 100 km za hodinu.
Kdy a kde se tornáda vyskytují?
Většina tornád se vyskytuje v relativně ploché pánvi mezi horou a mořem, ale žádný stát není imunní. Vrcholné měsíce pro tento jev jsou duben, květen a červen. Typické časy začátku jsou poměrně teplé a dusné jarní odpoledne a 21:00.
Co způsobuje tornádo?
Tornádo vzniká za specifických povětrnostních podmínek, ve kterých se specifickým způsobem spojují tři velmi odlišné typy vzduchu. U země je vrstva teplého a vlhkého vzduchu spolu se silnými jižními větry. V horních vrstvách atmosféry leží chladnější vzduch a silné západní nebo jihozápadní větry. Změny teploty a vlhkosti mezi povrchem a horními patry vytvářejí to, čemu říkáme nestabilita. Tento požadovaná přísada pro vytvoření přírodního jevu. Třetí vrstva horkého, suchého vzduchu je vytvořena mezi teplým, vlhkým vzduchem na nízkých úrovních a studeným, suchým vzduchem. Tato horká vrstva funguje jako víko a umožňuje, aby se teplý vzduch stal ještě nestabilnější. Složité interakce mezi vzestupným proudem a okolními větry mohou způsobit, že se vzestupný proud začne otáčet a zrodí se přírodní fenomén tornáda.
Jaká je stupnice poškození Fujita?
Dr. Theodore Fujita, který studoval tento jev, vyvinul stupnici poškození, která poskytuje hodnocení síly na základě průzkumů poškození. Protože je velmi obtížné provádět přímá měření, nejlepším způsobem klasifikace jsou odhady větru založené na škodách. Nová, vylepšená stupnice řeší některá omezení, která meteorologové a inženýři identifikovali při zavedení stupnice Fujita v roce 1971. Rozsah intenzit zůstává jako dříve, od nuly do pěti, přičemž „EF0“ je nejslabší, spojený s velmi malým poškozením, a „EF5“ představuje úplné zničení, ke kterému došlo 4. května 2007 v Greensburgu v Kansasu, klasifikované jako "EF5". EF stupnice byla přijata 1. února 2007.
Neustálá ostražitost a rychlé varování jsou zásadní, protože tento přírodní jev může zasáhnout téměř kdekoli a kdykoli. Většina tornád, i když jsou zpočátku prudká, má krátké trvání a často mizí v dešti nebo ve tmě. Nejlepší způsob, jak se s nimi vypořádat, je být připraven.
Jaké bylo největší tornádo na světě?
K největšímu tornádu na světě došlo 18. března 1925 v USA. 747 lidí bylo zabito a 2 027 zraněno v Missouri, Illinois a Indiana, když ten den došlo k několika zvratům. Největší z těchto tornád, nazývané „tri-state“, si vyžádalo 695 životů a bylo klasifikováno jako F5. Po zemi se pohyboval 300 km rychlostí 100 km za hodinu. Toto pokračovalo na zemi po dobu 7 hodin a 20 minut.
Jaké jsou nejsilnější větry?
Pomocí radaru meteorologové zaznamenali, že 3. května 1999 měl jeden Twister vítr o rychlosti 480 km za hodinu ve výšce 30 metrů. Vědci zjistili, že nejsilnější větry se obvykle vyskytují kolem 100 metrů nad zemí. Většina tohoto přírodního jevu však nemá rychlost větru přesahující 150 km za hodinu.
Ačkoli se mohou objevit kdykoli během dne nebo v noci, většina tornád se tvoří pozdě během dne. Do této doby slunce zahřálo zemi a atmosféru natolik, že vyvolalo bouřky.
Odkud pocházejí tito „vzdušní zabijáci“ a proč mají tak monstrózní sílu? Dodnes zůstávají nevysvětleny různé jevy doprovázející tornáda. Vezměme si například sklo bez sebemenší praskliny, proražené oblázky, nebo dřevěné domy, proražené přímo deskami.
Pokud se případy nějak vysvětlují enormními rychlostmi podél okrajů víru, jak pak vysvětlit dřevěné třísky zapíchnuté v kolejnicích, které prorazily, nebo brčka zapíchnutá do betonové zdi jako jehly v polštáři. Je obtížné to vysvětlit pouze hypersonickými rychlostmi, a proto někteří výzkumníci hovoří o možných časoprostorových anomáliích uvnitř tornáda.
Obří vysavačV Severní Americe tomu říkají jednoduše a obchodně – tornádo (ze španělského tornádo – rotující). V Rus má tento jev emotivnější název – tornádo, které pohlcuje širokou škálu podobných významů. Pochází ze staroruského slova „smarch“ (mrak) a je podobný podobným slonům jako „soumrak“, „šero“, „morok“ (něco omračujícího, zatemňujícího mysl), „měření“ (stav změněného vědomí , masová psychóza).. Všechna tato slova se k hrozivému dokonale hodí. přírodní jev. Zde jsou mrazivé vzpomínky jednoho z námořníků, kteří setkání s ním přežili:
„Parník Diamond dokončoval nakládání, když zaslechl něčí vyděšený výkřik:
- Tornádo! Podívejte, tornádo!
Tornádo už od nás nebylo víc než půl kilometru. Jeho tvar se podobal obrácenému trychtýři, jehož hrdlo bylo spojeno se stejným trychtýřem sestupujícím z těžkých mraků. Neustále měnilo svůj tvar, teď bobtnalo, teď se stahovalo a řítilo se přímo k nám. Moře u dna bublalo a pěnilo jako obrovská mísa s vařící vodou. Spěchali jsme na záď, abychom nastoupili do člunů, ale vichřice, měnící směr, se řítila po boku parníku, zachytila ve svém víru člun naložený lidmi, na chvíli ustoupila a zase se vydala k nám.
Potopil druhou loď a s třetí si hrál jako kočka s myší, naplnil ji vodou a poslal ke dnu. Pak se stalo něco zvláštního. Tornádo se hnalo vzhůru. Místo ohlušujícího hukotu bublající vody bylo slyšet uši drásající syčení. Pod rotujícím sloupem se začala zvedat hora vody a Diamant se naklonil na levou stranu a nabíral vodu na bok. Najednou se ten hrozný sloup prolomil, moře se vyrovnalo a tornádo zmizelo, jako bychom ho viděli ve snu...“
V Rusku nejsou tornáda tak častá jako v Americe, ale jejich následky jsou také působivé.
Legendární moskevské tornádo z roku 1904 se tak připomíná již více než sto let. V horkém letním dni, 29. června, v 17 hodin visel z tmavého bouřkového mraku asi 11 kilometrů vysokého, doprovázený blesky a rachotem hromu, do jižní moskevské oblasti šedý špičatý trychtýř. Směrem k ní se zvedl sloup prachu a brzy se konce obou trychtýřů spojily. Tornádová kolona narostla do šířky půl kilometru a posunula se směrem k Moskvě. Cestou zastihla vesnici Shashino: chatrče létaly k nebi, trosky z budov a kusy stromů létaly kolem vzduchového sloupce závratnou rychlostí.
A pár kilometrů západně od tohoto víru, podél železnice přes Klimovsk a Podolsk, se druhé, takzvané „bratrské“ tornádo pohybovalo na sever. Brzy se oba zřítily do moskevských čtvrtí, projížděly v širokém pruhu přes Lefortovo, Sokolniki, Basmannaya Street, Mytišči... Hluboká tma byla doprovázena strašným hlukem, řevem, pískáním, blesky a nebývale velkými kroupy - až 600 gramů hmotnosti . Přímý zásah z takových krup zabil lidi a zvířata, zlomil silné větve stromů...
Jeden z hasičských sborů si tornádo spletl se sloupem dýmu a spěchal požár uhasit. Tornádo však během několika sekund rozprášilo lidi a koně, rozbilo sudy s ohněm na třísky a zamířilo k Yauze a řece Moskvě. Voda se nejprve vyvařila a začala bublat, jako v kotli. A pak očití svědci pozorovali skutečně biblický obraz: tornádo nasávalo vodu z řek až na samé dno, nestihlo se zavřít a nějakou dobu byl vidět příkop. V parku Lefortovo byl zničen háj stoletých stromů a poškozen starobylý palác a nemocnice. Stovky domů podél cesty tornáda se proměnily v ruiny.
Více než sto lidí zemřelo, stovky byly zraněny a zmrzačeny. Na německém trhu (oblast metra Baumanskaja) zvedlo tornádo do vzduchu policistu, který „vystoupil do nebe, a pak, svlečený a zbitý kroupami, spadl na zem“ dvě stě sáhů z trhu. A železniční skříň s pochůzkářem, která letěla 40 metrů, se zřítila na kolejiště. Jako zázrakem zůstal pohraničník naživu... Je zvláštní, že nekontrolovatelná povaha živlů trvala v Lefortovu pouhé dvě minuty.
To není překvapivé: takové šílené víry nežijí dlouho, někdy až půl hodiny, ale občas se objeví dlouhověké. Tornádo Mattoon z roku 1917 je považováno za takového rekordního zabijáka. Žil 7 hodin a 20 minut, za tuto dobu urazil 500 kilometrů a zabil 110 lidí. Bohužel, takové oběti nejsou výjimkou. Ročně tornáda zabijí dvě až šest set lidí. Materiální škody z tornád – stovky milionů dolarů.
Zrození „vzdušných zabijáků“
Odkud tito „vzduchoví zabijáci“ pocházejí a proč mají tak monstrózní sílu? Vědci mají dobrou představu o příčinách tornád. Věda ale zatím není schopna přesně předpovědět jejich vlastnosti. Obtíž spočívá v nedostatku skutečných měření uvnitř tornáda. Američtí vědci (a v USA se tornáda vyskytují asi 50krát častěji než v Evropě) si nyní lámou hlavu nad tím, jak vytvořit obrněnou mobilní laboratoř, která by byla dostatečně manévrovatelná, aby zachytila tornádo, a zároveň tak těžká, že tornádo to nemůže odnést.
Věda má zatím o tornádech jen obecné informace. Například je známo, že typické tornádo nejčastěji vzniká v bouřkovém mraku a poté sestupuje dolů v podobě dlouhého, několik set metrů, „kmene“, uvnitř kterého vzduch rychle rotuje. Viditelná část tornáda někdy dosahuje výšky jednoho a půl kilometru. Ve skutečnosti může být tornádo dvakrát vyšší, je to tak nejlepší část skryté spodní vrstvou mraků.
Tornádo se ale často rodí v naprosto bezmračném horkém počasí. Vzduch ohřátý od země se řítí nahoru ve vzestupném proudu a vytváří zónu nízkého tlaku dole, blízko země. Přes některá teplejší místa na Zemi je takové proudění vzhůru, což znamená, že řídnutí vzduchu je silnější. Teplý vzduch se ze všech stran řítí do této zóny nízkého tlaku, do „oka“ budoucího tornáda. Jak stoupá, stáčí se (na severní polokouli obvykle proti směru hodinových ručiček), čímž vytváří vzduchový trychtýř. Něco podobného, pouze směřujícího dolů, pozorujeme, když otevřeme zátku ve vaně nebo umyvadle naplněném vodou. Voda nejprve jednoduše stéká dolů, ale brzy se kolem otvoru objeví trychtýř rotující vody.
Rotující trychtýř funguje jako separátor: odstředivé síly tlačí těžší vlhký vzduch od středu k okraji, což vytváří husté stěny trychtýře. Jejich hustota je 5-6krát větší než u běžného vzduchu a hmotnost vody v nich je mnohonásobně větší než hmotnost vzduchu. Tornádo střední síly - s průměrem trychtýře 200 metrů - má tloušťku stěny asi 20 metrů a množství vody v nich až 300 tisíc tun.
Zde jsou dojmy zázračně zachráněného armádního kapitána Roye S. Halla z Texasu, který 3. května 1943 se svou rodinou navštívil střed takového kráteru.
„Zevnitř to vypadalo jako neprůhledná zeď s hladkým povrchem, asi čtyři metry tlustá, obklopující sloupovitou dutinu,“ vzpomínal Hall. Připomínalo vnitřek smaltované stoupačky a táhlo se nahoru více než tři sta metrů, mírně se kývalo a pomalu se klenulo k jihovýchodu. Dole, dole, soudě podle kruhu přede mnou, byl trychtýř asi
50 metrů napříč. Výše se rozšířil a byl částečně vyplněn jasným mrakem, který blikal jako zářivka.“ Jak se otáčející se trychtýř houpal, Hall viděl, že celý sloup se zdá být složen z mnoha obrovských prstenců, z nichž každý se pohyboval nezávisle na ostatních a způsoboval vlnu, která běžela shora dolů. Když hřeben každé vlny dosáhl dna, vršek trychtýře vydal zvuk připomínající práskání bičem. Hall s hrůzou sledoval, jak tornádo doslova roztrhalo sousedův dům na kusy. Podle Halla „se dům jakoby rozpustil, jeho různé části byly odneseny doleva jako jiskry ze smirkového kotouče“.
Nedávno vyšel najevo další zajímavý fakt: ukazuje se, že tornáda a tornáda nejsou jen vzduchové trychtýře, skládají se z obrovského množství menších tornád. Trochu to připomíná tlustý kroucený lodní kabel, spletený z několika menších kabelů, které se zase skládají z ještě menších - až na elementární vlákna.
Nebezpečné triky
Tornáda se obvykle pohybují po větru rychlostí auta – od 20 do 100 kilometrů za hodinu. Hranice devastační zóny může být velmi ostrá: někdy je ve vzdálenosti pouhých několika desítek metrů od ní téměř úplný klid.
V některých případech dosahuje rychlost víru na periferii trychtýře 300–500 kilometrů za hodinu a někdy může podle nepřímých odhadů překročit i rychlost zvuku – více než 1300 km/h. Při takových kolosálních rychlostech rotace vytvářejí odstředivé síly uvnitř víru silné vakuum, někdy několikrát menší než atmosférický tlak. Často je tlakový rozdíl uvnitř a vně tornáda tak velký, že utěsněné nádoby zakryté středem („okem“) tornáda jednoduše explodují zevnitř. Takhle se rozlétají plynové lahve, cisterny, cisterny, říční bóje...
Často, když tornádo zcela zakryje dům se zamčenými dveřmi a zavřenými okny, kvůli obrovskému rozdílu vnitřního (běžného atmosférického) tlaku a nízkého vnějšího tlaku konstrukce doslova praskne. Stejně tak někdy tornádo vyhodí do povětří kapitánské kajuty na lodích.
Přidejme k tomuto obrázku syčení, pronikavý hvizd nebo děsivý řev - jako by současně pracovaly desítky proudových motorů... Stává se, že v blízkosti tornáda lidé nejen panikaří, ale mají i zvláštní fyziologické pocity. Předpokládá se, že jsou způsobeny silnými ultra- a infra-zvukovými vlnami, které jsou mimo slyšitelný rozsah.
S tornády je však spojeno mnoho úsměvných případů. A tak 30. května 1879 takzvané „Irvingské tornádo“ vyzdvihlo dřevěný kostel a jeho farníky do vzduchu během bohoslužby. Tornádo se odneslo o čtyři metry na stranu a vzdálilo se. Farníci s mírným zděšením utekli. V Kansasu 9. října 1913 tornádo procházející malou zahradou vyvrátilo velkou jabloň a roztrhalo ji na kusy. A úl se včelami metr od jabloně zůstal nepoškozen.
V Oklahomě unesl tornádo dvoupatrový dřevěný dům spolu s farmářovou rodinou ze žertu ponechali nepoškozené schody, které kdysi vedly na verandu domu. Tornádo vytrhlo dvě zadní kola starého fordu stojícího vedle domu, ale tělo nechalo nedotčené a petrolejka stojící pod stromem na stole dál hořela, jako by se nic nestalo. Stávalo se, že kuřata a husy ulovené v tornádové zóně vyletěly vysoko do vzduchu a vrátily se na zem již oškubané.
Po vyčerpání energie se tornádo rozdělí s tím, co do sebe cestou dokázalo vtáhnout. On sám zmizí a bouřka s deštěm vás velmi překvapí. Načervenalá voda z rybníka nebo bažinaté řeky vysátá vichřicí se může vrátit na zem v podobě barevného deště. Často prší z ryb, medúz, žab, želv... A 17. července 1940 ve vesnici Meshchery v Gorké kraji za bouřky pršelo ze starých stříbrných mincí z dob Ivana Hrozného. Zjevně byli získáni z mělkého pokladu, který byl otevřen a „ukraden“ tornádem.
Využijte tornádo!
Proč vědci vynakládají tolik úsilí na studium tornád a tornád? No samozřejmě, aby se naučili, jak jejich vzteku předcházet nebo alespoň oslabit. A kromě toho bych rád porozuměl tomu, jak a kde tornáda přijímají kolosální energii, a možná vytvořit vhodné technologie.
A energie je opravdu gigantická. Nejběžnější tornádo o poloměru kilometru a rychlosti 70 metrů za sekundu je ve výdeji energie srovnatelné s atomovou bombou. Výkon toku v tornádu někdy dosahuje 30 gigawattů, což je dvojnásobek celkového výkonu dvanácti největších vodních elektráren kaskády Volha-Kama. Samozřejmě je lákavé přijmout vortexovou technologii pro výrobu čisté energie.
Zapřáhnout tornádo je ale atraktivní z jiného důvodu. Teorie tornáda může pomoci při vytváření zásadně nových typů zařízení a nástrojů: od antigravitačních plošin a levitujících zařízení (tzv. výtahů) po vysavače, od nakládacích a vykládacích zařízení až po sběrače bavlny a podobná zařízení.
Obrovská vztlaková síla uvnitř tornáda naznačuje, že zde existují zajímavá řešení pro letectví a kosmonautiku. Taková práce byla prováděna již ve Třetí říši. Jejich hlavním ideologem byl rakouský vynálezce Viktor Schauberger (1885-1958), který učinil snad nejzásadnější objevy 20. století a svou vírovou teorií otevřel lidstvu zcela nové zdroje energie. Zjistil, že vírové proudění se za určitých podmínek stává samoudržovacím, to znamená, že k jeho vzniku již není potřeba vnější energie. Energii víru lze využít jak k výrobě elektřiny, tak k vytvoření vztlaku v letadlech.
Vědec byl nacisty uvězněn v koncentračním táboře, kde byl nucen pracovat na projektu létajícího disku, který využíval jeho vírový motor – takzvaný Repulsine levitátor. Malý, ne o moc větší než dnešní domácí vysavač, přístroj podle odborníků vytvářel vertikální tah minimálně tuny. Byl vyroben prototyp „létajícího talíře“, který dokonce prošel letovými zkouškami. Nacisté jej ale nestihli uvést do sériové výroby a diskovitý letoun byl na konci války zničen.
Schauberger, který byl po válce transportován do USA, rozhodně odmítl obnovit svůj motor pro americké vojáky. Věřil, že jeho objevy poslouží mírovým a vznešeným účelům. V roce 1958 americký koncern podvodně získal od Schaubergera, který nevlastnil anglický jazyk, podpis pod listinou, ve které této společnosti odkázal všechny své záznamy, přístroje a práva k nim. Podle dohody měl Schauberger zakázán další výzkum. Když jsem se dozvěděl o monstrózním podvodu, velký vynálezce se vrátil do Rakouska, kde o pět dní později v naprostém zoufalství zemřel. Dosud nejsou žádné informace o využití jeho vynálezů koncernem, který se jich zmocnil.
I přes určitý pokrok ve studiu tornád to málo, co vědci o tomto jevu vědí, někdy nesouhlasí s žádnou logikou.
Proč se například část obrovské energie mnohakilometrového bouřkového mraku náhle soustředí na malou oblast vzdušného víru? Jaké síly podporují protiproud vzduchu uvnitř „kufru“ – nahoru podél jeho osy a dolů na okraji? Proč má pilíř tak ostrou vnější hranici? Co dává trychtýři tornáda jeho rychlou rotaci a monstrózní ničivou sílu? Kde bere tornádo energii, která mu umožňuje existovat bez oslabení na několik hodin?
Kdysi se kapitáni lodí snažili vyhnout nebezpečnému setkání s mořským tornádem střelbou z děl na blížící se sloupec vody. Někdy to pomohlo a nárazem dělové koule se vír rozpadl, aniž by loď poškodil. Dnes střílejí z letadla na křižovatce již objeveného „kufru“ s mrakem. Někdy to pomůže: nebezpečný vír se odtrhne od mraku a rozpadne se. Ošetřují se také speciálními. činidla jsou potenciálními zdroji tornád - rodičovských mraků, které způsobují kondenzaci vlhkosti a dešťové srážky.
A přesto vědci neznají žádné zaručené způsoby, jak tornádu zabránit. Dlouho proto budou impozantní „čerti valčíků“ předvádět svůj destruktivní tanec, vzbuzovat strach a přinášet s sebou smrt a zkázu.
Vitalij Pravdivcev
TORNÁDA A TORNÁDA. Tornádo (synonyma: tornádo, trombus, mezohurikán) je velmi silný rotující vír s horizontálními rozměry menšími než 50 km a vertikálními rozměry menšími než 10 km, s rychlostí větru hurikánu vyšší než 33 m/s. Energie typického tornáda o poloměru 1 km a průměrné rychlosti 70 m/s se podle odhadů S. A. Arsenyeva, A. Yubara a V. N. N. rovná energii standardní atomové bomby kilotun TNT, podobně jako u prvního atomová bomba, vyhozené do povětří Spojenými státy během testů Trinity v Novém Mexiku 16. července 1945. Tvar tornád může být různý – sloup, kužel, sklenice, sud, lano podobné biči, přesýpací hodiny,“ ďábelské“ rohy apod., ale nejčastěji mají tornáda tvar rotujícího kmene, trubky nebo trychtýře visícího z mateřského mraku (odtud jejich názvy: tromb - dýmka ve francouzštině a tornádo - rotující ve španělštině). Níže uvedené fotografie ukazují tři tornáda v USA: ve formě kmene, sloupu a sloupu v okamžiku, kdy se dotknou povrchu země pokrytého trávou (druhotný oblak ve formě kaskády prachu se nevytváří v blízkosti povrch země). Rotace v tornádách nastává proti směru hodinových ručiček, jako v cyklonech na severní polokouli Země.
V atmosférické fyzice jsou tornáda klasifikována jako cyklóny v mezoměřítku a je třeba je odlišit od synoptických cyklón střední šířky (s rozměry 1500–2000 km) a tropických cyklón (s rozměry 300–700 km). Cyklony v mezoměřítku (z řeckého meso - střední) označují střední pásmo mezi turbulentními víry o velikosti řádově 1000 m nebo méně a tropickými cyklónami vytvořenými v zóně konvergence (konvergence) pasátů na 5. stupni severní šířky. a výše, do 30. stupně zeměpisné šířky. V některých tropických cyklónech vítr dosahuje rychlost hurikánu 33 m/s i více (až 100 m/s) a pak se mění v tichomořské tajfuny, atlantické hurikány nebo australské willy-willies.
Tajfun je čínské slovo, které se překládá jako „vítr, který bije“. Hurikán je anglické slovo hurikán přeložené do ruštiny. Ve velkých synoptických cyklonech středních zeměpisných šířek dosahuje vítr rychlosti bouře (od 15 do 33 m/s), ale někdy i zde může přerůst v hurikán, tzn. překročit hranici 33 m/s. Synoptické cyklóny se tvoří na zonálním atmosférickém proudu nasměrovaném v troposféře středních zeměpisných šířek severní polokoule od západu k východu jako velmi velké planetární vlny o velikosti srovnatelné s poloměrem Země (6378 km - rovníkový poloměr). Planetární vlny vznikají na rotující, kulovité Zemi a na jiných planetách (například na Jupiteru) pod vlivem změn Coriolisovy síly se zeměpisnou šířkou a (nebo) nerovnoměrným reliéfem (orografií) podkladového povrchu. Význam planetárních vln pro předpověď počasí si poprvé uvědomili ve 30. letech 20. století sovětští vědci E.N Blinova a I.A. Kibel a také americký vědec K. Rossby, proto se planetárním vlnám někdy říká Blinova-Rossbyho vlny.
Tornáda se často tvoří na troposférických frontách – rozhraních ve spodní 10kilometrové vrstvě atmosféry, která oddělují vzduchové hmoty s různou rychlostí větru, teplotou a vlhkostí vzduchu. V oblasti studené fronty (studený vzduch proudí nad teplým vzduchem) je atmosféra zvláště nestabilní a tvoří mnoho rychle rotujících turbulentních vírů v mateřském oblaku tornáda i pod ním. Na jaře, v létě a na podzim se tvoří silné studené fronty. Oddělují například studený suchý vzduch z Kanady od teplého vlhkého vzduchu z Mexického zálivu nebo od Atlantského (Pacifiku) oceánu nad USA. Jsou známy případy malých tornád vyskytujících se za jasného počasí bez mraků nad přehřátým povrchem pouště nebo oceánu. Mohou být zcela průhledné a zviditelní je pouze spodní část poprášená pískem nebo vodou.
Tornáda byla pozorována i na jiných planetách Sluneční Soustava, například na Neptunu a Jupiteru. M. F. Ivanov, F. F. Kamenets, A. M. Pukhov a V. E. Fortov studovali vznik tornádových vírových struktur v atmosféře Jupiteru, když na ni dopadly fragmenty komety Shoemaker – Levy. Na Marsu se silná tornáda nemohou vyskytnout kvůli řídké atmosféře a velmi nízký tlak. Naopak na Venuši je vysoká pravděpodobnost výskytu silných tornád, protože má hustou atmosféru, kterou objevil v roce 1761 M.V. Bohužel na Venuši souvislá vrstva oblačnosti o tloušťce asi 20 km skrývá své spodní vrstvy pro pozorovatele na Zemi. Sovětské automatické stanice (AMS) typu Venus a americké AMS typu Pioneer a Mariner objevené na této planetě se vinou v oblacích rychlostí až 100 m/s při hustotě vzduchu 50krát vyšší, než je hustota vzduchu na Zemi na hladině moře , ale tornáda nepozorovali. Pobyt sondy na Venuši byl ale krátký a v budoucnu můžeme očekávat zprávy o tornádech na Venuši. Je pravděpodobné, že tornáda na Venuši se vyskytují v hraniční zóně oddělující temnou, studenou stranu velmi pomalu rotující planety od osvětlené a sluncem vyhřívané strany. Tento předpoklad je podpořen objevem bouřkových blesků na Venuši a Jupiteru a obvyklých satelitů tornád a tornád na Zemi.
Tornáda a tornáda je třeba odlišit od bouří, které se tvoří na atmosférických frontách a které se vyznačují rychlým (během 15 minut) zvýšením rychlosti větru na 33 m/s a následným poklesem na 1–2 m/s (také během 15 minut). Bouře lámou stromy v lese, mohou ničit lehké stavby a na moři mohou dokonce potopit loď. 19. září 1893 byla bitevní loď Rusalka v Baltském moři převržena bouří a okamžitě se potopila. Zahynulo 178 členů posádky. Některé bouřky studené fronty dosahují stádia tornáda, ale obvykle jsou slabší a netvoří trychtýře.
Tlak vzduchu v cyklonech je snížen, ale v tornádách může být pokles tlaku velmi silný, až 666 mbar při normálním atmosférickém tlaku 1013,25 mbar. Vzduchová hmota v tornádu rotuje kolem společného středu („oko bouře“, kde je klid) a průměrná rychlost větru může dosáhnout 200 m/s, což způsobí katastrofální destrukci, často se ztrátami na životech. Uvnitř tornáda jsou menší turbulentní víry, které rotují rychlostí přesahující rychlost zvuku (320 m/s). Nejhorší a nejkrutější triky tornád a tornád jsou spojeny s hypersonickými turbulentními víry, které trhají lidi a zvířata na kusy nebo jim strhávají kůži a kůži. Nízký tlak uvnitř vodních chrličů a tornád vytváří „efekt pumpy“, tj. nasávání okolního vzduchu, vody, prachu a předmětů, lidí a zvířat do sraženiny. Stejný efekt vede k vzestupu a explozi domů spadajících do prohlubně.
Klasickou tornádovou zemí jsou USA. Například v roce 1990 bylo ve Spojených státech registrováno 1100 ničivých tornád. Tornádo z 24. září 2001 nad fotbalovým stadionem univerzitního parku ve Washingtonu způsobilo tři úmrtí, zranilo několik lidí a způsobilo rozsáhlé ničení v jeho cestě. Bez elektřiny zůstalo přes 22 000 lidí.
V Rusku byla nejznámější moskevská tornáda z roku 1904, popsaná v časopisech a novinách hlavního města jako důkaz četných očitých svědků. Obsahují všechny hlavní rysy typických tornád ruské roviny, pozorovaných v jejích dalších částech (Tver, Kursk, Jaroslavl, Kostroma, Tambov, Rostov a další regiony).
29. června 1904 prošel přes středoevropskou část Ruska pravidelný synoptický cyklon. V pravém segmentu cyklony se objevil velmi velký oblak cumulonimbus o výšce 11 km. Opustil provincii Tula, prošel moskevskou provincií a šel do Jaroslavle. Šířka mraku byla 15–20 km, soudě podle šířky pásu deště a krupobití. Když mrak přešel přes okraj Moskvy, objevily se krátery tornáda a zmizely na jeho spodním povrchu. Směr pohybu oblaku se shodoval s pohybem vzduchu v synoptických cyklonech (proti směru hodinových ručiček, tedy v tomto případě od jihovýchodu k severozápadu). Na spodním povrchu bouřkového mraku se rychle a chaoticky pohybovaly malé lehké mraky různé strany. Postupně se uspořádaný průměrný pohyb v podobě rotace kolem společného středu překrýval s chaotickými, turbulentními pohyby vzduchu a najednou z mraku visel šedý špičatý trychtýř. která se nedostala na zemský povrch a byla stažena zpět do oblaku. Několik minut poté se poblíž objevil další trychtýř, který se rychle zvětšil a visel směrem k Zemi. Sloup prachu stoupal směrem k ní a rostl výš a výš. Ještě trochu a konce obou trychtýřů se spojily, sloup tornáda byl ve směru pohybu mraku, rozšiřoval se nahoru a stále se rozšiřoval. Chatrče vyletěly do vzduchu a prostor kolem kráteru zaplnily úlomky budov a polámané stromy. Na západ, několik kilometrů daleko, byl další kráter, také doprovázený destrukcí.
Meteorologové počátku 20. století. odhadl rychlost větru v moskevských tornádách na 25 m/s, ale neexistovala žádná přímá měření rychlosti větru, takže toto číslo je nespolehlivé a mělo by být zvýšeno dvakrát až třikrát, jak dokládá povaha poškození, např. , vzduchem se řítící zakřivený železný žebřík, rozervané střechy domů, lidé i zvířata zvednutá do vzduchu. Moskevská tornáda z roku 1904 doprovázela tma, strašlivý hluk, řev, pískání a blesky. Déšť a velké kroupy (400–600 g). Podle vědců z Ústavu fyziky a astronomie spadlo z tornádového mraku v Moskvě 162 mm srážek.
Zvláště zajímavé jsou turbulentní víry uvnitř tornáda rotující vysokou rychlostí, takže hladina vody, například v Yauze nebo v lublinských rybnících, se při průchodu tornáda nejprve uvařila a začala vřít jako v kotli. Pak tornádo nasálo vodu do sebe a dno nádrže nebo řeky bylo obnaženo.
Přestože ničivá síla moskevských tornád byla značná a noviny se hemžily těmi nejsilnějšími přívlastky, nutno podotknout, že podle pětibodové klasifikace japonského vědce T. Fujity patří tato tornáda do kategorie středních (F -2 a F-3). Nejsilnější tornáda F-5 jsou pozorována ve Spojených státech. Například při tornádu 2. září 1935 na Floridě dosáhla rychlost větru 500 km/h a tlak vzduchu klesl na 569 mmHg. Toto tornádo zabilo 400 lidí a způsobilo úplné zničení budov v pásmu širokém 15–20 km. Ne nadarmo se Floridě říká země tornád. Zde se od května do poloviny října denně objevují tornáda. Například v roce 1964 bylo registrováno 395 tornád. Ne všechny se dostanou na povrch Země a způsobí zkázu.
Ale některé, jako tornádo z roku 1935, jsou překvapivě silné.
Podobná tornáda dostávají svá vlastní jména, například tornádo Tri-State z 18. března 1925. Začalo v Missouri, sledovalo téměř přímou cestu přes celý stát Illinois a skončilo v Indianě. Doba trvání tornáda byla 3,5 hodiny, rychlost pohybu 100 km/h, tornádo urazilo dráhu asi 350 km. S výjimkou počáteční fáze tornádo neopustilo povrch Země všude a valilo se po něm rychlostí rychlíku v podobě černého, strašlivého, zběsile rotujícího mraku. Na ploše 164 čtverečních mil bylo všechno uvrženo do chaosu. Celkový počet mrtvých - 695 lidí, vážně zraněných - 2027 lidí, ztráty ve výši asi 40 milionů dolarů, to jsou výsledky tornáda Tri-State.
Tornáda se často vyskytují ve skupinách po dvou, třech a někdy i více mezocyklónech. Například 3. dubna 1974 došlo k více než stovce tornád, která zuřila v 11 státech USA. Postiženo bylo 24 tisíc rodin a způsobené škody byly odhadnuty na 70 milionů dolarů Ve státě Kentucky jedno z tornád zničilo polovinu města Braniborska, další případy ničení malých amerických měst tornády. Například 30. května 1879 zničila dvě tornáda, která následovala jedno po druhém v intervalu 20 minut, provinční město Irving s 300 obyvateli v severním Kansasu. Jeden z nejpřesvědčivějších důkazů o obrovské síle tornád je spojen s Irvingovým tornádem: 75 m dlouhý ocelový most přes Big Blue River byl zvednut do vzduchu a zkroucen jako lano. Zbytky mostu byly zredukovány na hustý, kompaktní svazek ocelových příček, vazníků a lan, roztrhaných a ohýbaných tím nejfantastičtějším způsobem. Tato skutečnost potvrzuje přítomnost hypersonických vírů uvnitř tornáda. Není pochyb o tom, že rychlost větru se při sestupu z vysokého a strmého břehu řeky zvyšovala. Meteorologové znají vliv zesilujících synoptických cyklón po průchodu horskými pásmy, jako jsou Ural nebo Skandinávské hory. Spolu s Irvingovými tornády se 29. a 30. května 1879 vyskytla dvě tornáda Delphos západně od Irvingu a tornádo Lee na jihovýchodě. V těchto dvou dnech se vyskytlo celkem 9 tornád, kterým v Kansasu předcházelo velmi suché a horké počasí.
V minulosti způsobila americká tornáda četné oběti, což bylo způsobeno špatnou znalostí tohoto jevu, nyní je počet obětí tornád v USA mnohem nižší - to je výsledek práce vědců, americké meteorologické služby a; speciální centrum Storm Warning Office, který sídlí v Oklahomě. Opatrní občané USA, kteří obdrželi zprávu o blížícím se tornádu, sestupují do podzemních úkrytů a to jim zachraňuje životy. Najdou se však i blázni nebo dokonce „lovci tornád“, pro které tento „koníček“ někdy končí smrtí. Tornádo ve městě Shatursh v Bangladéši 26. dubna 1989 bylo zařazeno do Guinessovy knihy rekordů jako nejtragičtější v historii lidstva. Obyvatelé tohoto města, kteří dostali varování o hrozícím tornádu, to ignorovali. V důsledku toho zemřelo 1300 lidí.
Ačkoli mnoho z kvalitativních vlastností tornád je nyní chápáno, přesné vědecká teorie, který umožňuje předpovídat jejich charakteristiky pomocí matematických výpočtů, ještě není zcela vytvořen. Potíže jsou způsobeny především nedostatkem naměřených dat fyzikální veličiny uvnitř tornáda (průměrná rychlost a směr větru, tlak a hustota vzduchu, vlhkost, rychlost a velikost vzestupného a sestupného proudění, teplota, velikost a rychlost rotace turbulentních vírů, jejich orientace v prostoru, momenty setrvačnosti, momenty hybnosti a další charakteristiky pohybu v závislosti na prostorových souřadnicích a čase). Vědci mají k dispozici výsledky fotografií a filmů, slovní popisy očitých svědků a stopy činnosti tornáda i výsledky radarových pozorování, ale to nestačí. Tornádo buď obejde místa s měřicími přístroji, nebo se rozbije a vezme s sebou zařízení. Dalším problémem je, že pohyb vzduchu uvnitř tornáda je v podstatě turbulentní. Matematický popis a výpočet turbulentního chaosu je složitý a dosud ne zcela vyřešený problém ve fyzice. Diferenciální rovnice popisující mezometeorologické procesy jsou nelineární a na rozdíl od lineárních rovnic mají ne jedno, ale mnoho řešení, z nichž je třeba vybrat to fyzikálně významné. Teprve ke konci 20. stol. Vědci mají k dispozici počítače, které jim umožňují řešit mezometeorologické problémy, ale jejich paměť a rychlost jsou často nedostatečné.
Teorii tornád a hurikánů navrhli Arsenyev, A.Yu Gubar, V.N. Podle této teorie vznikají tornáda a tornáda z klidné (rychlost větru řádově 1 m/s) mezoanticyklony (existující např. ve spodní nebo boční části bouřkového mraku) o velikosti cca 1 km , která je vyplněna (s výjimkou centrální oblasti, kde je vzduch v klidu) rychle rotujícími turbulentními víry vznikajícími v důsledku konvekce nebo nestability atmosférických proudů ve frontálních oblastech. Při určitých hodnotách počáteční energie a momentu hybnosti turbulentních vírů na periferii mateřské anticyklóny se průměrná rychlost větru začíná zvyšovat a mění směr rotace, čímž vzniká cyklón. Postupem času se velikost formujícího se tornáda zvětšuje, centrální oblast („oko bouře“) je vyplněna turbulentními víry a poloměr maximálních větrů se posouvá z periferie do středu tornáda. Tlak vzduchu ve středu tornáda začíná klesat a vytváří typický depresivní trychtýř. Maximální rychlosti větru a minimálního tlaku v oku bouře je dosaženo 40 minut 1,1 sekundy po začátku procesu formování tornáda. Pro vypočítaný příklad je poloměr maximálních větrů 3 km s celkovou velikostí tornáda 6 km, maximální rychlost větru je 137 m/s a největší tlaková anomálie (rozdíl mezi aktuálním tlakem a normálním atmosférickým tlakem) je 250 mbar. V oku tornáda, kde je průměrná rychlost větru vždy nulová, dosahují turbulentní víry největší velikosti a rychlost otáčení. Po dosažení maximální rychlosti větru tornádo začne slábnout, čímž se zvětší jeho velikost. Zvyšuje se tlak, klesá průměrná rychlost větru a turbulentní víry degenerují, takže se zmenšuje jejich velikost a rychlost rotace. Celková životnost tornáda pro příklad vypočítaná S.A. Arsenyevem, A.Yu Gubarem a V.N.
Zdrojem energie, která pohání tornádo, jsou vysoce rotující turbulentní víry přítomné v původním turbulentním proudění.
Ve skutečnosti v navrhované teorii existují dva termodynamické subsystémy - subsystém A odpovídá průměrnému pohybu a subsystém B obsahuje turbulentní víry. Výpočty nepočítaly se vstupem nových turbulentních vírů do tornáda z životní prostředí(například termika - vznášející se vzhůru, rotující konvektivní bubliny vznikající na přehřátém povrchu Země), proto je kompletní systém A + B uzavřen a celková kinetická energie celého systému v průběhu času klesá vlivem procesů molekulárního a tzv. turbulentní tření. Každý ze subsystémů je však vůči druhému otevřený a může mezi nimi docházet k výměně energie. Analýza ukazuje, že pokud jsou hodnoty parametrů řádu (nebo, jak se jim říká, kritická čísla podobnosti, kterých je teoreticky pět) malé, pak průměrná porucha ve formě počáteční anticyklony nedostává energii z turbulentních vírů a rozpadů pod vlivem disipačních procesů (disipace energie). Toto řešení odpovídá termodynamické větvi - disipace má tendenci zničit jakoukoli odchylku od rovnovážného stavu a nutí termodynamický systém vrátit se do stavu s maximální entropií, tzn. odpočívat (nastává stav termodynamické smrti). Protože je však teorie nelineární, není toto řešení jedinečné a dostatečné velké hodnoty parametry řídícího řádu, dochází k jinému řešení - pohyby v subsystému A jsou zesíleny a zesíleny vlivem energie subsystému B. Typická disipativní struktura se objevuje v podobě tornáda, které má vysoký stupeň symetrie, ale zdaleka stav termodynamické rovnováhy. Takové struktury jsou studovány termodynamikou nerovnovážných procesů. Například spirální vlny v chemických reakcích, které objevili a zkoumali ruští vědci B. N. Belousov a A. M. Dalším příkladem je vznik globálních zonálních proudů ve sluneční atmosféře. Přijímají energii z konvekčních buněk v mnohem menším měřítku. Ke konvekci na Slunci dochází v důsledku nerovnoměrného vertikálního ohřevu.
Spodní vrstvy atmosféry hvězdy se ohřívají mnohem více než horní vrstvy, které se díky interakci s vesmírem ochlazují.
Údaje získané při výpočtech jsou zajímavé pro srovnání s pozorovacími údaji z floridského tornáda třídy F-5 z roku 1935, které popsal Ernst Hemingway v brožuře Kdo zabil válečné veterány na Floridě? Maximální rychlost větru v tomto tornádu byla odhadnuta na 500 km/h, tzn. při 138,8 m/s. Minimální tlak naměřený meteorologickou stanicí na Floridě klesl na 560 mmHg. Vzhledem k tomu, že hustota rtuti je 13,596 g/cm 3 a gravitační zrychlení je 980,665 m/s 2, lze snadno dospět k závěru, že tento pokles odpovídá hodnotě 980,665 13,596 56,9 = 758,65 mbar. Tlaková anomálie 758,65–1013,25 dosáhla –254,6 mbar. Jak vidíte, shoda mezi teorií a pozorováním je dobrá. Tato dohoda může být vylepšena mírnou obměnou počáteční podmínky, bráno ve výpočtech. Spojení mezi cyklóny a poklesem tlaku vzduchu zaznamenal již v roce 1690 německý vědec G. V. Leibniz. Od té doby zůstává barometr nejjednodušším a nejspolehlivějším nástrojem pro předpovídání začátku a konce tornád a hurikánů.
Navrhovaná teorie umožňuje věrohodně vypočítat a předpovědět vývoj tornád, ale také přináší mnoho nových problémů. Podle této teorie vyžadují tornáda vysoce rotující turbulentní víry, jejichž lineární rychlost může někdy překročit rychlost zvuku. Existují přímé důkazy o přítomnosti hypersonických vírů vyplňujících vznikající tornádo? Stále neexistují žádná přímá měření rychlosti větru v tornádách, a to by měli budoucí výzkumníci získat. Kladnou odpověď na tuto otázku dávají nepřímé odhady maximální rychlosti větru uvnitř tornáda. Získali je specialisté na pevnost materiálů na základě studia ohýbání a ničení různých objektů nalezených v brázdě tornád. Například slepičí vejce bylo propíchnuté suchým fazolem, takže skořápka vejce kolem otvoru zůstala nepoškozená, stejně jako když tudy prošla kulka z revolveru. Často se vyskytují případy, kdy malé oblázky projdou sklem, aniž by jej poškodily kolem otvoru. Jsou zdokumentovány četné případy, kdy létající prkna prorážela dřevěné stěny domů, jiná prkna, stromy nebo dokonce železné plechy. Není pozorován žádný křehký lom. Zapichují se jako jehly do polštáře, brčka nebo úlomky stromů do různých dřevěných předmětů (štěpky, kůra, stromy, desky). Na fotografii je spodní část mateřského mraku, ze kterého se tornádo tvoří. Jak vidíte, je vyplněn rotujícími válcovými turbulentními víry.
Velké turbulentní víry jsou jen o málo menší než celková velikost tornáda, ale mohou se fragmentovat a tím zvýšit rychlost rotace zmenšením své velikosti (jako bruslař, který zvýší rychlost rotace přitlačením paží blíže k tělu). Obrovská odstředivá síla vyvrhuje vzduch z hypersonických turbulentních vírů a v nich se objevuje oblast velmi nízkého tlaku. Je tam spousta blesků a tornád.
V důsledku vzájemného tření rychle se pohybujících částic vzduchu o sebe a z toho plynoucí elektrifikace vzduchu neustále dochází k výbojům statické elektřiny.
Turbulentní víry, stejně jako samotné tornádo, jsou velmi silné a mohou zvedat těžké předměty. Například tornádo 23. srpna 1953 ve městě Rostov v Jaroslavské oblasti zvedlo a odhodilo 12 m stranou rám kamionu vážícího více než tunu. O incidentu se 75 m dlouhým ocelovým mostem stočeným do pevného svazku již byla řeč. Tornáda lámou stromy a telegrafní sloupy jako zápalky, trhají je ze základů a pak trhají domy na kusy, převracejí vlaky, odřezávají půdu od povrchové vrstvy Zemi a může zcela vysát studnu, malý úsek řeky nebo oceánu, rybník nebo jezero, takže po tornádách jsou někdy pozorovány deště ryb, žab, medúz, ústřic, želv a dalších obyvatel vodního prostředí. 17. července 1940 se ve vesnici Meshchery v Gorkém kraji během bouřky snesl déšť starých stříbrných mincí ze 16. století. Je zřejmé, že byly získány z pokladu pohřbeného mělce v zemi a otevřeného tornádem. Turbulentní víry a sestupné vzdušné proudy v centrální oblasti tornáda tlačí lidi, zvířata, různé předměty a rostliny do země. Novosibirský vědec L. N. Gutman ukázal, že v samém středu tornáda může být velmi úzký a silný proud vzduchu směřující dolů a na okraji tornáda směřuje vertikální složka průměrné rychlosti větru nahoru.
Turbulentní víry jsou spojeny i s dalšími fyzikálními jevy, které tornáda doprovázejí. Generování zvuku, slyšeného jako syčení, pískání nebo dunění, je u tohoto přírodního jevu běžné. Svědci poznamenávají, že v bezprostřední blízkosti tornáda je síla zvuku hrozná, ale jak se vzdalujete od tornáda, rychle klesá. To znamená, že v tornádách turbulentní víry generují vysokofrekvenční zvuk, který se se vzdáleností rychle rozkládá, protože koeficient absorpce zvukových vln ve vzduchu je nepřímo úměrný druhé mocnině frekvence a zvyšuje se, jak se zvyšuje. Je dost možné, že silné zvukové vlny v tornádu částečně překračují frekvenční rozsah slyšitelnosti lidského ucha (od 16 Hz do 16 kHz), tzn. jsou ultrazvuk nebo infrazvuk. Neexistují žádná měření zvukových vln v tornádách, ačkoli teorii generování zvuku turbulentními víry vytvořil anglický vědec M. Lighthill v 50. letech 20. století.
Tornáda také generují silné elektromagnetická pole a jsou doprovázeny blesky. Kulový blesk v tornádách byl pozorován více než jednou. Jednu z teorií kulového blesku navrhl P.L. Kapitsa v 50. letech 20. století během experimentů studujících elektronické vlastnosti zředěných plynů nacházejících se v silných elektromagnetických polích v oblasti ultravysokých frekvencí (mikrovlny). V tornádách jsou pozorovány nejen svítící koule, ale také svítící oblaka, skvrny, rotující pruhy a někdy i prstence. Občas se rozzáří celá spodní hranice mateřského mraku. Zajímavé jsou popisy světelných jevů v tornádách, které sesbírali američtí vědci B. Wonnengut a J. Meyer v roce 1968: „Ohnivé koule... Blesk v trychtýři... Žlutobílý, světlý povrch trychtýře... Nepřetržitá polární záře. .. Ohnivý sloup... Zářící mraky... Nazelenalý lesk... Zářící sloup... Prstencový třpyt... Jasný, plamenem zbarvený zářící oblak... Rotující pruh sytě modré... Bledě modrý zamlžené pruhy...cihlově červená záře...rotující kolo světla...explodující ohnivé koule...ohnivý proud...zářivé skvrny...”. Je zřejmé, že záře uvnitř tornáda souvisí s turbulentními víry různé tvary a velikosti. Někdy celé tornádo žlutě září. Světelné sloupy dvou tornád byly pozorovány 11. dubna 1965 v Toledu ve státě Ohio. Americký vědec G. Jones v roce 1965 objevil pulzní generátor elektromagnetických vln, viditelný v tornádu ve formě kulaté světelné skvrny modrá barva. Generátor se objevuje 30–90 minut před vytvořením tornáda a může sloužit jako prognostický znak.
Ruský vědec Kachurin L.G. prozkoumány v 70. letech 20. století. hlavní charakteristiky rádiové emise z konvektivních cumulonimbus mraků, které tvoří bouřky a tornáda. Výzkum byl prováděn na Kavkaze pomocí leteckého radaru v mikrovlnném rozsahu (0,1–300 megahertzů), centimetrech, decimetrech a metrových rádiových vlnách. Bylo zjištěno, že mikrovlnná radiová emise nastává dlouho před vytvořením bouřky. Fáze před bouřkou, bouřkou a po bouřce se liší ve spektrech intenzity radiačního pole, trvání a frekvenci paketů rádiových vln. V centimetrovém rozsahu rádiových vln radar vidí signál odražený od oblačnosti a srážek. V dosahu měřiče jsou jasně viditelné signály odražené od silných bleskových kanálů. Při rekordní bouřce 2. července 1976 bylo v údolí Alan v Georgii pozorováno až 135 úderů blesků za minutu. Rozsah výbojů blesku se zvyšoval s tím, jak klesala frekvence jejich výskytu. V bouřkovém mraku se postupně tvoří zóny s nižší frekvencí výbojů, mezi kterými dochází k největším úderům blesků. L.G. Kachurin objevil fenomén „nepřetržitého výboje“ ve formě souvislého souboru často následujících pulzů (více než 200 za minutu), jejichž amplituda má téměř konstantní úroveň, 4–5krát menší než amplituda odražených signálů. z výbojů blesku. Tento jev lze považovat za „generátor dlouhých jisker“, které se nevyvinou do velkoplošných lineárních blesků. Generátor má délku 4–6 km a pomalu se pohybuje, je ve středu bouřkového mraku - oblasti maximální bouřkové aktivity. V důsledku těchto studií byly vyvinuty metody pro rychlé určení fází vývoje bouřkových procesů a stupně jejich nebezpečnosti.
Silná elektromagnetická pole v oblacích tvořících tornáda mohou také posloužit ke vzdálenému sledování cesty tornád. M.A.Gokhberg objevil poměrně výrazné elektromagnetické poruchy ve vyšších vrstvách atmosféry (ionosféry) spojené se vznikem a pohybem tornád. S.A. Arsenyev studoval velikost magnetického tření v tornádách a navrhl myšlenku potlačení tornád poprášením mateřského mraku speciálními feromagnetickými pilinami. V důsledku toho může být velikost magnetického tření velmi velká a rychlost větru v tornádu by se měla snížit. Metody boje proti tornádům se v současné době studují.
Sergej Arsenjev
Literatura:
Nalivkin D.V. Hurikány, bouře, tornáda. L., Nauka, 1969
Vírová nestabilita a výskyt tornád a tornád. Věstník Moskovskogo Státní univerzita. Řada 3. Fyzikové a astronomie. 2000, č. 1
Arsenyev S.A., Nikolaevsky V.N. Zrození a vývoj tornád, hurikánů a tajfunů. Ruská akademie přírodních věd. Novinky sekce věd o Zemi. 2003, vydání 10
Arsenyev S.A., Gubar A.Yu., Nikolaevsky V.N. Samoorganizace tornád a hurikánů v atmosférických proudech s víry v mezoměřítku. Zprávy Akademie věd. 2004, v. 395, č. 6
15. prosince 2013
Tornádo v USA v roce 1958
Tornádo (hurikán) je vichřice, která vzniká v bouřkovém mraku Z tohoto mraku k moři se vytvoří prodloužení připomínající kmen, voda pod tímto vírem se rozvíří a pak kuželovitě stoupá směrem k mraku.
Nejsilnější tornádo na světě se objevilo ve Spojených státech amerických ve městě Wichita Falls (Texas). Tento jev byl zaznamenán 2. dubna tisíc devět set padesát osm. Byl zařazen do Guinessovy knihy rekordů. Takový hurikán už tu nikdy nebyl. Pohyboval se maximální rychlostí větru: čtyři sta padesát kilometrů za hodinu.
Toto tornádo patří do kategorie ničivých vírů. Nejenže ničí silné domy, ale také je vytlačuje, přesouvá, zvedá do vzduchu. Hurikán také nasává různé trosky, trosky a stromy. To vše dokáže přenést na velkou vzdálenost. Kromě svrchní vrstvy půdy odfoukne i auta a další těžké předměty.
Hurikán Camille
Druhým nejsilnějším tornádem minulého století je hurikán Camille. Došlo k němu v roce 1969 (čtrnáctého srpna) v Atlantském oceánu (Spojené státy americké), což způsobilo sesuvy půdy a ničení v oblasti řeky Mississippi.
Jeho rychlost byla tři sta deset kilometrů za hodinu. Ale nebylo to hned tak: zpočátku vítr dosahoval rychlosti dvě stě padesát šest kilometrů za hodinu. Bouře začala jako bouře kategorie tři a velmi rychle nabrala na síle jako kategorie pět (na stupnici Saffir Simpson). Pokud jde o atmosférický tlak, byl velmi nízký: šest set sedmdesát devět milimetrů rtuti. Rychle nabíral na intenzitě, prošel břehy Kuby a poté dosáhl Mexického zálivu.
Tornádo Mitch
Tornádo způsobilo masivní zničení infrastruktury v blízkosti ústí řeky Mississippi. Celá pobřežní oblast byla odplavena. Camilla způsobila sesuvy půdy, záplavy a vyžádala si dvě stě padesát devět obětí. Vznikla škoda ve výši jedné a půl miliardy dolarů. Vědci a meteorologové dosud nechápou, co bylo důvodem tak prudkého a rychlého výskytu tohoto hurikánu.
Třetí nejsilnější tornádo se jmenuje Mitch. Vyskytla se v říjnu 1998 v Atlantické pánvi (Karibské moře) a byla velmi silná. Byla mu přidělena pátá kategorie, která je považována za nejvyšší. Rychlost větru tohoto hurikánu dosahovala tři sta dvacet kilometrů za hodinu. Tornádo zasáhlo mnoho území: Honduras, Nikaragua, Salvador a mnoho dalších.
Obrovské oběti tornáda
Vyžádalo si to spoustu lidských životů: podle oficiálních údajů asi dvacet tisíc lidí. Většina z nich zemřela v důsledku proudění bahna, silného větru a vln, které se hnaly ke břehu. Vlny byly šest metrů vysoké. Několik stovek lidí zemřelo, více než milion lidí přišlo o domov a několik stovek si vyžádalo lékařské ošetření. Mnoho životů si vyžádala nejen katastrofa, ale i následky po ní, protože růst se zvýšil infekční choroby. Lidé potřebovali vodu, ale nebylo jí dost. Proto začali onemocnět různými infekčními nemocemi.
Na závěr je třeba poznamenat, že za posledních sto let bylo na světě mnoho tornád, hurikánů a tornád. Vodopády Wichita, Mitch a Camille jsou však považovány za nejmocnější na celém světě.