Смерч

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Смерч категории F5 вблизи Эли (Манитоба), 22 июня 2007 года
Смерч на старинной гравюре (вознесение Ильи Пророка)

Смерч (или торнадо от исп. tornado «смерч») — 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[1]. 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[2], хотя, если смерч касается поверхности воды, эта величина может составлять всего 20—30 м, а при прохождении воронки над сушей может достигать 1,5—3 км.

Слово «смерч» происходит от древнерусского смьрчь, смърчь — «облако»[3].

Описание[править | править вики-текст]

Фотография водяного смерча возле Майорки, 11 сентября 2005 года

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[4]. 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[2]. 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 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.

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[5].

Размер и форма[править | править вики-текст]

Торнадо может появляться во многих формах и размерах. Большинство смерчей возникает в виде узкой воронки (всего несколько сотен метров в поперечнике), с небольшим облаком мусора вблизи земной поверхности. Торнадо может быть скрыт полностью стеной дождя или пыли. Такие торнадо особенно опасны, так как даже опытные метеорологи не могут их видеть[6].

Внешний вид[править | править вики-текст]

Фотографии торнадо 30 мая 1976 года (Waurika, штат Oklahoma), сделанные разными фотографами практически одновременно: на верхнем снимке торнадо освещён со стороны фотокамеры и воронка приобретает оттенки синего цвета, а на нижнем — солнце расположено позади торнадо, делая его тёмным[7].

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, прошедшее по территории Великих равнин может покраснеть из-за красноватого оттенка почвы, а смерчи возникающие в горных районах могут преодолевать заснеженные территории, становясь белыми[6].

Условия освещения являются основным фактором, определяющим цвет смерча. Торнадо, который «подсвечен» солнцем, расположенным позади него воспринимается очень тёмным. В то же время торнадо, подсвеченное солнцем, светящим в спину наблюдателя, может показаться серым, белым или блестящим. Смерчи, возникщие в час заката, имеют множество различных цветов и оттенков жёлтого, оранжевого и розового[8][9].

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[10], что делает их видимыми[11]. Кроме того, большинство торнадо происходят в конце дня, когда яркое солнце может проникнуть даже сквозь самые толстые облака[12]. В ночное время торнадо освещены частыми вспышками молнии.

Вращение[править | править вики-текст]

В Северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против хода 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[13].

Причины образования[править | править вики-текст]

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

Смерч и кавитационный шнур за радиально-осевой турбиной и распределения скорости и давления в поперечных сечениях этих вихревых образований

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. Внутри воронки воздух поднимается вверх с большой скоростью, в воронке формируется разрежение. 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.

И в случае смерча, и в случае урагана, 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 смерча 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 (в очень редких случаях может достигать 480 км/ч).

Места образования смерчей[править | править вики-текст]

Места, где наиболее вероятно появление смерчей, на карте имеют оранжевый цвет
Среднее распространение торнадо в США за год

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[14].

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[править | править вики-текст]

Бичеподобные[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Составной торнадо в Далласе 1957 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[править | править вики-текст]

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) 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[править | править вики-текст]

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. Так же как и огненные, не могут быть расплывчатыми (вода не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей).

Земляные[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Это снежные торнадо во время сильной метели.

Песчаные вихри[править | править вики-текст]

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[15].

Поражающие факторы[править | править вики-текст]

  • 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[16]

Меры предосторожности при смерче[править | править вики-текст]

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[17].

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[16][17].

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)[18], если подвала нет, то следует держаться в ванной или в центре маленькой комнаты на нижнем этаже, можно под прочной мебелью, но подальше от окон[17]. Благоразумным будет — одеться в плотную одежду, взяв с собой деньги и документы[18]. 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[17]. Согласно технике безопасности желательно перекрыть газ и отключить электричество[18].

Интересные факты из хроники смерчей[править | править вики-текст]

Карта путей торнадо во время их супервспышки в США (3-4 апреля, 1974)
  • 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.
  • 30 мая 1879 года так называемый «ирвингский смерч» поднял на воздух деревянную церковь вместе с прихожанами во время церковной службы, перенеся её на четыре метра в сторону, смерч удалился. Значительного ущерба панически перепуганные прихожане не понесли, если не считать ранений от упавших с потолка штукатурки и кусков древесины[14].
  • 29 июня 1904 года в 17 часов смерч в Москве вырвал с корнем и перекрутил все деревья (некоторые до метра в охвате) Анненгофской рощи, нанёс ущерб Лефортово, Сокольникам, Басманной улице, Мытищам[14], высосал воду из Москвы-реки, обнажив её дно[18].
  • 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[14].
  • 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[19].
  • В апреле 1965 г. 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.
  • Самая высокая скорость ветра на поверхности Земли была зарегистрирована во время смерча в США в 1999 г. - около 500 км/час[20].
  • Самые крупные смерчи за всю историю наблюдений произошли в штате Оклахома Соединённых Штатов Америки во время серии торнадо во второй половине мая 2013 года. 20 мая ураган сформировался около южного пригорода Оклахома-Сити — городе Мур. Скорость ветра в нём достигла 322 км/ч, диаметр воронки — около 3 км (присвоена наивысшая категория EF5 по усовершенствованной шкале Фудзиты). Ещё более мощным оказался смерч, который прошёл по другому пригороду Оклахома-Сити — городку Эль-Рино, 31 мая 2013 года. Скорость ветра в нём достигала 485 км/ч при диаметре воронки, равном 4,2 км (категория EF5, как у торнадо в Муре). Во время этого торнадо погиб самый известный в США «охотник за смерчами» Тим Самарас, а также его сын Пол Самарас и их коллега Карл Янг[21].
  • В июне 1984 года по центральным областям РСФСР пронеслось несколько смерчей огромной силы.Самый сильный смерч наблюдался около г.Иваново,который причинил большие разрушения.

Текущие исследования[править | править вики-текст]

Мобильный пункт наблюдения торнадо (Doppler on Wheels) вблизи Аттики, штат Канзас

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, есть ещё аспекты, связанные со смерчем, которые остаются загадкой[22] Учёные имеют достаточно хорошее представление о развитии гроз и мезоциклонов[23][24], и о метеорологических условиях, способствующих их образованию. Тем не менее, шаг от суперячеек (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[25].

Литература[править | править вики-текст]

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

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Советский энциклопедический словарь. — М.: «Советская Энциклопедия», 1981. — 1600 с.
  2. 1 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. Статья о торнадо на познавательном портале «Кругосвет»
  5. С.П.Хромов, М.А.Петросянц. Маломасштабные вихри. Метеорология и климатология. Проверено 8 июня 2009. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  6. 1 2 Walter A Lyons Tornadoes // The Handy Weather Answer Book. — 2nd. — Detroit, Michigan: Visible Ink press, 1997. — P. 175–200. — ISBN 0-7876-1034-8.
  7. Roger Edwards. Public Domain Tornado Images. National Weather Service. National Oceanic and Atmospheric Administration (2009). Проверено 17 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 10 января 2013.
  8. Tim Marshall. The Tornado Project's Terrific, Timeless and Sometimes Trivial Truths about Those Terrifying Twirling Twisters!. The Tornado Project (9 ноября 2008). Проверено 9 ноября 2008. Архивировано из первоисточника 10 января 2013.
  9. Linda Mercer Lloyd. Target: Tornado [Videotape]. The Weather Channel Enterprises, Inc..
  10. The Basics of Storm Spotting. National Weather Service. National Oceanic and Atmospheric Administration (15 января 2009). Проверено 17 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 11 октября 2003.
  11. (1978) «Tornado Factory — Giant Simulator Probes Killer Twisters». Popular Science 213 (1). Проверено 2009-11-17.
  12. Thomas P Grazulis Significant Tornadoes 1680–1991. — St. Johnsbury, VT: The Tornado Project of Environmental Films. — ISBN 1-879362-03-1.
  13. Статья о торнадо и смерчах на портале PrimeInfo
  14. 1 2 3 4 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
  15. Г. Любославский: Смерчи // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  16. 1 2 Черныш И. В., «Походная энциклопедия путешественника», — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2006, С. 289, ISBN 5-8183-0982-7
  17. 1 2 3 4 Джон Уайзман «Полное руководство по выживанию», — М.: АСТ, 2011, С. 549, ISBN 978-5-17-045760-1
  18. 1 2 3 4 Константин Ранкс «Пустыня Россия», — М.: Эксмо, 2011, С. 185—187, ISBN 978-5-699-46249-0
  19. Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с. — 60 000 экз. — ISBN 5-7707-2044-1.
  20. Би-Би-Си:«Торнадо: закономерность и непредсказуемость»
  21. «Ураган-убийца: история гибели Тима Самараса»
  22.  (англ.) National Severe Storms Laboratory. VORTEX: Unraveling the Secrets. National Oceanic and Atmospheric Administration (30 октября 2006). Архивировано из первоисточника 4 ноября 2012.
  23.  (англ.) Micheal H Mogil Extreme Weather. — New York: Black Dog & Leventhal Publisher, 2007. — P. 210–211. — ISBN 978-1-57912-743-5.
  24.  (англ.) Kevin McGrath. Mesocyclone Climatology Project. University of Oklahoma (5 ноября 1998). Проверено 19 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 4 ноября 2012.
  25.  (англ.) Seymour, Simon (2001). Tornadoes. New York City, New York: HarperCollins. p. 32. ISBN 978-0-06-443791-2.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]