Показать меню

Смерч

Смерч, или торнадо (от исп. tornar — «вертеть, крутить»), тромб (от итал. tromba — «труба»), мезо-ураган, — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Развитие смерча из облака отличает его от некоторых внешне подобных и также различных по природе явлений, например, смерче-вихрей и пыльных (песчаных) вихрей. Обычно поперечный диаметр воронки смерча в нижнем сечении составляет 300—400 м, хотя, если смерч касается поверхности воды, эта величина может составлять всего 5—30 м, а при прохождении воронки над сушей может достигать 1,5—4,2 км.

Слово «смерч» происходит от древнерусского смьрчь, смърчь с первоначальным значением «облако, чёрная туча». Родственно словам с корнями «мерк» (например, смеркаться) и «мрак».

В метеорологии термин смерч используют для вихрей, сформировавшихся над морем, а возникшие над сушей называют тромбами или (в Северной Америке) торнадо. Однако в неспециальной литературе эти термины зачастую используют как полные синонимы.

Описание

Внутри воронки воздух опускается, а снаружи поднимается, быстро вращаясь. Создаётся область сильно разреженного воздуха. 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. 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 (Tri-State tornado), который 18 марта 1925 года прошёл через штаты Миссури, Иллинойс и Индиана, проделав путь в 350 км за 3,5 часа и убив 695 человек. Диаметр его расплывчатой воронки колебался от 800 м до 1,6 км.

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 соприкасаясь с землёй, может окутывать футляр. Сливаясь, каскад, футляр и материнское облако создают иллюзию более широкой, чем есть на самом деле, смерчевой воронки.

Размер и форма

Смерч может появляться во многих формах и размерах (начиная с верёвки, похожей на кнут или бич, и заканчивая ползающим по земле облаком). Большинство смерчей возникает в виде узкой воронки (от нескольких десятков до нескольких сотен метров в поперечнике), с небольшим облаком мусора вблизи земной поверхности. Смерч может быть полностью скрыт стеной дождя или пыли. Такие смерчи особенно опасны, так как даже опытные метеорологи не могут их видеть.

Внешний вид

В зависимости от условий, в которых они образуются, смерчи могут иметь широкий диапазон цветов. Те, которые зарождаются в сухой среде могут быть практически невидимы и замечены только по закрученному в основании воронки мусору. Конденсированные воронки, которые практически не поднимают или поднимают малое количество мусора могут быть от серого до белого цвета. В процессе перемещения воды по воронке окраска смерча может становиться белой или даже насыщенного синего цвета. Медленно движущиеся воронки, которые успевают поглотить значительное количество мусора и грязи, как правило, темнее и принимают цвет накопленного мусора. Торнадо, прошедший по территории Великих равнин, может покраснеть из-за красноватого оттенка почвы, а смерчи, возникающие в горных районах, могут преодолевать заснеженные территории, становясь белыми.

Условия освещения являются основным фактором, определяющим цвет смерча. Торнадо, который «подсвечен» солнцем, расположенным позади него, воспринимается очень тёмным. В то же время торнадо, подсвеченный солнцем, светящим в спину наблюдателя, может показаться серым, белым или блестящим. Смерчи, возникающие в час заката, имеют множество различных цветов и оттенков жёлтого, оранжевого и розового.

Пыль, поднятая грозовым шквалом, проливной дождь и град, мрак ночи — факторы, которые могут уменьшить видимость торнадо. Смерчи, возникающие в этих условиях, особенно опасны, так как могут быть обнаружены только с помощью метеорологических радиолокаторов наблюдения (либо предупреждением о надвигающейся опасности для тех, кого застигла непогода, может стать звук приближающегося торнадо). Наиболее значительные торнадо образуются восходящими потоками штормового ветра, содержащими дождевую воду, что делает их видимыми. Кроме того, большинство торнадо происходят в конце дня, когда яркое солнце может проникнуть даже сквозь самые толстые облака. В ночное время торнадо освещены частыми вспышками молнии.

Вращение

Вращение воздуха в смерчах происходит, как в циклоне, то есть в Северном полушарии против хода часовой стрелки. В Южном полушарии вращение происходит по ходу 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.

Причины образования

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

Смерч может возникнуть при поступлении тёплого воздуха, насыщенного водяным паром, когда происходит соприкосновение тёплого влажного с холодным сухим «куполом», образовавшимся над холодными участками поверхности земли (моря). В месте соприкосновения происходит конденсация водяного пара, при этом образуются дождевые капли и выделяется тепло, локально нагревающее воздух. Нагретый воздух устремляется вверх, создавая зону разрежения. В эту зону разрежения втягивается близлежащий теплый влажный воздух облака и нижележащий холодный воздух, что приводит к лавинообразному развитию процесса и выделению значительной энергии. В результате этого образуется характерная воронка. Холодный воздух, затягиваемый в зону разрежения, ещё более охлаждается. Опускаясь вниз, воронка достигает поверхности земли, в зону разрежения втягивается всё, что может быть поднято воздушным потоком. Сама зона разрежения перемещается в сторону, откуда поступает больший объём холодного воздуха. Воронка двигается, причудливо изгибаясь, касаясь поверхности земли. Осадки при этом относительно небольшие.

Ураган возникает, если поступающий тёплый влажный воздух приходит в соприкосновение с областью холодного воздуха большого объёма, при этом область соприкосновения имеет значительную протяжённость. В результате процесс смешения воздушных масс и выделения тепла происходит в протяжённом объёме. Фронт урагана проходит по линии соприкосновений с поверхностью земли и перемещается в направлении, поперечном его средней линии. С обеих сторон этой линии происходит втягивание холодного воздуха, двигающегося над поверхностью земли с большой скоростью. При прохождении фронта происходит интенсивное перемешивание холодного воздуха, изначально находившегося над поверхностью земли, и пришедшего теплого воздуха, при этом осадки значительные и интенсивные. После прохождения фронта температура воздуха заметно повышается.

Разрушения возникают вследствие локального выделения значительной энергии, накопленной при образовании водяного пара, а исходным источником энергии является излучение солнца.

С повышением температуры мирового океана объём водяного пара в атмосфере будет увеличиваться. Также будет увеличиваться континентальность климата, как следствие этого будет возрастать количество смерчей и ураганов, а также возрастать их сила.

При исчерпании объёмов холодного или тёплого влажного воздуха, мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако.

Время существования смерча различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем — 40—60 км/ч.

Места образования смерчей

Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим или 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. На юге, в штате Флорида у островов Флорида-Кис, смерчи появляются с моря почти каждый день, с мая до середины октября, за что этот район получил прозвище «край водяных смерчей». В 1969 году здесь было зафиксировано 395 подобных вихрей.

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Пиренейского полуострова), включая всю Европейскую территорию России, за исключением 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. Бичеподобную форму, как правило, имеют опускающиеся на воду и слабые смерчи, но бывают и исключения.

Расплывчатые

Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 500 метров) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Могут наносить огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.

Составные

Могут состоять из двух и более отдельных вихрей 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. Чаще формируются на воде. Эти воронки немного связаны друг с другом, но бывают и исключения.

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 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).

Водяные

Это смерчи, которые образовались над поверхностью океанов, морей, в редком случае озёр. Они «впитывают» в себя волны и воду, образовывая, в некоторых случаях, водовороты, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя водный смерч. Бывают бичеподобными. Также как и огненные, не могут быть расплывчатыми (вода не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей). Если смерч мезоциклонный, то он может выйти на сушу и нанести существенный ущерб.

Немезоциклонные

Смерчи, не имеющие связи с мезоциклоном и суперячейковыми грозами, из-за чего на Допплеровских радарах их трудно опознать. Формируются в кучево-дождевых облаках, встречаются довольно редко. Мощность этих смерчей обычно не превышает F0-F2 по шкале Фудзиты. Всегда имеют бичеподобный вид и не могут существовать длительное время.

Облако-воронка

Вращающаяся воронка из облака, состоящая из сконденсированных капель воды, не достигающая земли. Если воронка касается земли, то это считается смерчем.

Микрошквалистые

Вертикальные, маложивущие вихри, не связанные с облаками. Встречаются в случае с микрошквалами, отсюда и название. Формируются, когда холодный и сухой воздух из-под облака с огромной скоростью встречается с тёплыми и влажными воздушными массами у земли. В результате этого возникает скользящий эффект и закручивание в кратковременный вихрь, который может нанести существенный ущерб.

Земляные

Эти смерчи очень редкие, образовываются во время разрушительных катаклизмов или оползней, иногда землетрясений выше 7 баллов по шкале Рихтера, очень высокие перепады давления, сильно разрежен 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.

Снежные

Это снежные смерчи во время сильной метели. Встречаются довольно редко, длятся в основном несколько секунд и не имеют разрушительной силы.

Туманные дьяволы

Эти вихри могут образовываться над озёрами или океанами, когда вода ещё довольно тёплая, а воздух значительно остыл. В этом случае туман может подниматься и закручиваться в слабые 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

  • Подъём на большую высоту (падение с которой для человека может оказаться летальным);
  • Захваченные предметы (в том числе с острыми краями), летящие с большой скоростью;
  • Разрушение зданий, коммуникаций, обрывы линий электропередачи (быстрым потоком воздуха и перепадом давления);
  • Возникновение пожаров.

Интересные факты из хроники смерчей

  • Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом «вихорь страшен зело» поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс так далеко, что они стали «невидимы бысть». На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другую сторону Волги, а человек пропал без вести. Перед этим, смерч прошёлся по городу и ранил множество человек.
  • 23 апреля 1800 года, по Арнсдорфу, Диттерсдорфу и Эцдорфу в Саксонии прошёл смерч категории F5. Согласно European Severe Weather Database, смерч диаметром до 50 метров полностью разрушал дома и срывал кору с деревьев, пострадало 5 человек.
  • 30 мая 1879 года так называемый «ирвингский смерч» поднял в воздух деревянную церковь вместе с прихожанами во время церковной службы, перенеся её на четыре метра в сторону, после чего удалился. Значительного ущерба панически перепуганные прихожане не понесли, если не считать ранений от упавших с потолка штукатурки и кусков древесины.
  • 29 июня 1904 года в 17 часов два (возможно, три) смерча в Москве вырвали с корнем и перекрутили все деревья (некоторые до метра в охвате) Анненгофской рощи, нанесли ущерб Лефортову, Сокольникам, Басманной улице, Мытищам, основная воронка высосала воду из Москвы-реки, обнажив её дно.
  • В 1923 году в штате Теннесси (США) смерч мгновенно уничтожил и унёс стены, потолок и крышу сельского дома, при этом жильцы, сидящие за столом, отделались лёгким испугом.
  • В 1940 году в деревне Мещеры Горьковской области наблюдался дождь из серебряных монет. Оказалось, что во время грозового дождя на территории Горьковской области был размыт клад с монетами. Проходивший поблизости смерч поднял монеты в воздух и выбросил их у деревни Мещеры.
  • В апреле 1965 года над США одновременно возникли 37 различных по мощности торнадо, высотой до 10 км и в диаметре около 2 км, со скоростью ветра до 300 км в час. Эти вихри произвели громадные разрушения в шести штатах. Число погибших превысило 250 человек, а 2500 получили ранения.
  • 9 июня 1984 года по центральным областям РСФСР прошло не менее 8 смерчей, мощность которых колебалась от F0 до F4. Самый сильный из этих смерчей наблюдался около города Иваново. Его сила оценивается как F4 по шкале Фудзиты.
  • Самым смертоносным за всю письменную историю человечества стал смерч, который 26 апреля 1989 года прошёл по густонаселённым районам Бангладеш и вызвал гибель около 1300 человек. Вихрь имел диаметр 1,5 километра, скорость ветра в нём оценивается в 180—350 км/ч. Наибольший ущерб смерч нанёс городам Даулатпур и Сатурия.
  • Самая высокая скорость ветра на поверхности Земли была зарегистрирована во время смерча в США, прошедшего по территориям Оклахомы и Канзаса 3 мая 1999 года — 500 км/ч.
  • Самые крупные смерчи за всю историю наблюдений произошли в штате Оклахома Соединённых Штатов Америки во время серии торнадо во второй половине мая 2013 года. Большой торнадо сформировался 20 мая около города Мур, южного пригорода Оклахома-Сити. Скорость ветра в нём достигла 322 км/ч, диаметр воронки — около 3 км. Ему присвоена наивысшая категория EF5 по усовершенствованной шкале Фудзиты. Ещё более крупным оказался смерч, который прошёл 31 мая по другому пригороду Оклахома-Сити, городку Эль-Рино. Скорость ветра в нём достигала 485 км/ч при диаметре воронки, равном 4,2 км. Несмотря на значительную скорость ветра и основываясь лишь на причинённом стихией уроне, смерчу была присвоена категория EF3 по улучшенной шкале Фудзиты. Во время этого торнадо погибло 8 человек, включая знаменитого в США «охотника за смерчами» Тима Самараса и его сына Пола, а также их коллегу Карла Йонга.

Текущие исследования

Метеорология является относительно молодой наукой и изучение смерчей начато не так давно. Несмотря на то, что явление исследуется уже около 140 лет и около 60 лет — достаточно подробно, некоторые аспекты возникновения смерчей остаются не ясны. Учёные имеют достаточно хорошее представление о развитии гроз и мезоциклонов, и о метеорологических условиях, способствующих их образованию. Тем не менее, шаг от суперъячеек (или других соответствующих атмосферных процессов) до рождения смерча и его прогнозирования, в отличие от мезоциклонов, ещё не сделан, и этот вопрос находится в центре внимания многих исследователей.

Фильмы о торнадо

  • 1981 — «Штормовое предупреждение»
  • 1996 — «Ночь торнадо»
  • 1996 — «Торнадо»
  • 1996 — «Смерч»
  • 1998 — «Погоня за смерчем»
  • 2002 — «Ядерный смерч»
  • 2002 — «Идеальный торнадо»
  • 2004 — «Послезавтра»
  • 2004 — «День катастрофы»
  • 2004 (в некоторых источниках указывается 2005 год) — «Торнадо» (в русском дубляже — «Ураган»)
  • 2005 — «День катастрофы 2: Конец света»
  • 2006 — «Торнадо»
  • 2007 — «Супершторм»
  • 2008 — «Ужас торнадо в Нью-Йорке»
  • 2009 — «Долина Твистер»
  • 2009 — «Ледяной шторм»
  • 2011 — «Климатическая война»
  • 2013 — «Акулий торнадо»
  • 2014 — «Акулий торнадо 2»
  • 2014 — «Навстречу шторму»
  • 2015 — «Акулий торнадо 3»
  • 2016 — «Акулий торнадо 4»
  • 2017 — «Акулий торнадо 5»
  • 2018 — «Последний акулий торнадо»
Еще по этой теме:
Суффозионный рельеф
20:03, 16 июнь
Суффозионный рельеф
Процесс выноса грунтовыми водами мельчайших частиц породы и растворенных веществ называется суффозией. Суффозия приводит к просадке поверхности и появлению таких форм рельефа, как степные блюдца
Морфология равнин
19:45, 16 июнь
Морфология равнин
Равнины — значительные по площади участки поверхности, характеризующиеся малыми различиями высот (в пределах 200 м). Наблюдатель, находящийся на равнине, видит всю линию горизонта, не скрывающуюся за
Виды воды в порах породы и ее перемещение
17:42, 16 июнь
Виды воды в порах породы и ее перемещение
Содержащаяся в породе вода находится под действием силы тяжести, увлекающей ее вниз, и под действием молекулярных сил, стремящихся удержать воду в породе. Сила тяжести действует во всей поре, и, так
Циклоны и антициклоны
13:56, 16 июнь
Циклоны и антициклоны
Неравномерное нагревание подстилающей поверхности при участии отклоняющей силы вращения Земли может вызвать образование атмосферных вихрей. Допустим, что замкнутый участок поверхности нагревается
Местные ветры
13:32, 16 июнь
Местные ветры
Местными называют ветры, характерные для определенных географических районов и связанные своим происхождением с местными условиями. Причиной возникновения местных ветров может быть неравномерное
Геометрический метод определения удельной поверхности почв
14:46, 13 март
Геометрический метод определения удельной поверхности почв
В этом случае используют данные структурного анализа почв. Исследуемый образец почвы разделяют на фракции и вычисляют их процентное содержание, пересчитывают его на массовое содержание (m). Используя
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail: