Что такое торнадо. Смерчи: причины возникновения и способы прогнозирования Как образуется торнадо для детей

На самом деле многие бедствия с которыми мы можем столкнуться, вызваны природными явлениями и человеческой волей.

Если отложить в сторону страх и суеверия, то люди сталкиваются с одной из самых удивительных достопримечательностей в естественном мире. Эти извилистые штормовые колонны могут достигать скорости ветра до 320 км в час уничтожая дома и здания в процессе и называются торнадо или смерчи.

Тем не менее, в некоторых частях мира, эти мощные смерчи являются обычным явлением. Только Соединенные Штаты переживают более 1000 таких природных явлений в год, и о смерчах сообщается на всех континентах, кроме Антарктиды. возможно эти природные явления .

Что такое торнадо

Природное явление торнадо яростно вращающийся столб воздуха, который спускается с грозой на землю. Никакое другое явление погоды не может соответствовать ярости и разрушительной силе. Это природное явление может быть достаточно сильным, чтобы разрушать большие здания, оставляя только голый бетонный фундамент. Кроме того, они могут поднимать 20-тонные железнодорожные вагоны со своих путей, а обычные машины превращать в летающие.

Торнадо – это действительно сложное природное явление и даже не дает объяснения. Они формируются, только если шторм начинает вращаться вертикально, штопор воздуха поднимается высоко в небо. Ученые считают, что вращение начинается из-за сдвига ветра, быстрых изменений скорости или направления ветра на разных уровнях атмосферы.

Представьте себе кусок пластилина между руками. Если перемещать этот пластилин в противоположных направлениях, он между руками поднимается в трубку.

Разница между ураганом, смерч и торнадо

Природное явление торнадо – это быстро вращающаяся колонна воздуха, которая простирается от грозового кучево-дождевого облака до земли. Природное явление часто (но не всегда) видно как воронкообразное облако. Важно никогда не путать с ураганом или другим тропическим циклоном, потому что торнадо и ураганы – это очень разные природные явления. Возможно, единственное сходство между заключается в том, что они оба содержат сильные вращающиеся ветры, которые могут нанести ущерб.

Если ураганы – ядерная боеголовка природы, то торнадо – ее умная бомба.

Разницы между смерчом и торнадо нет, так как смерч – это перевод на русский язык.

Однако существует много различий между смерчами и ураганами. Крупный смерч наблюдается до 4 км в ширину, а большинство < 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.

Жизнь торнадо коротка, от нескольких секунд до нескольких часов. Напротив, жизненный цикл урагана может длиться от нескольких дней до нескольких недель. Грозовые тучи, которые их производят, требуют сильного вертикального сдвига ветра и сильные горизонтальные изменения температуры. Ураганы процветают в регионах где слабый вертикальный сдвиг ветра и горизонтальное изменение в температуре атмосферы мало. Кроме того, сильные торнадо обычно происходят над землей, в то время как ураганы почти всегда формируются над океаном.

Наконец, самые сильные торнадо могут иметь скорость ветра более 300 км/ч, но даже самые сильные ураганы редко производят скорость ветра более 250 км/ч.

Отдельные тучи принесенные ураганом могут вызвать торнадо, когда ураган подходит к берегу в некоторых случаях, в течение нескольких дней после выхода на сушу. Смерч, скорее всего, произойдет в конкретном квадранте урагана. Некоторые исследования показывают, что выбранный квадрант чаще всего представляет передний правый сектор по отношению к направлению ураганного распространения, но и другие исследования показывают, что северо-восточный квадрант является предпочтительным для образования явления независимо от направления распространения урагана. Несмотря на это, торнадо обычно образуется в той части урагана, где вертикальный сдвиг ветра является самым большим. Если ураган взаимодействует с фронтом или он поглощает неустойчивый воздух, развитие станет более благоприятным. Некоторые ураганы могут не производить торнадо, в то время как другие развивают несколько влияя на Земли.

В целом торнадо, связанные с ураганами, относительно слабы и недолговечны, особенно по сравнению с теми, которые происходят на равнинах США. Тем не менее, последствия этого природного явления, добавленные к воздействию ураганных ветров, могут привести к огромным разрушениям.

Где чаще всего присходит торнадо

Чаще всего это природное явление встречается в Соединенных Штатах когда теплые, влажные ветры уходят на север от Мексиканского залива весной и летом, где они встречаются с холодными, сухими южными Канадскими фронтами.

В весенние и летние месяцы на равнинах преобладают южные ветры. У истоков этих южных ветров лежат теплые воды Мексиканского залива, которые обеспечивают много теплого, влажного воздуха, необходимого для интенсивного развития грозы. Горячий сухой воздух образуется над более высокими высотами на запад и становится крышкой, когда он распространяется на восток над влажным воздухом залива. Сухой воздух и воздух залива встречаются около земли, где граница известная как сухая линия формируется к западу от Оклахомы.

Торнадо – самые сильные смерчи в природе. В среднем ежегодно сообщается о 800 торнадо, в результате чего порядка 80 человек гибнут и 1500 получают ранения. Это глобальное явление, затрагивающее людей на каждом континенте, кроме Антарктиды.

Как формируются торнадо?

Правда в том, что ученые не до конца понимают, как они формируются. Как правило, торнадо развиваются на несколько тысяч метров над поверхностью земли внутри огромного вращающегося грозового облака. Эта гроза содержит очень сильный вращающийся восходящий поток. Именно это вращение и затягивает всё по пути.

Торнадо начинается с воронкообразного облака, простирающегося от грозовых облаков. Воронка из облака становится видимой из-за капель воды, однако в некоторых случаях может казаться невидимым из-за недостатка влаги. Когда воронкообразное облако находится на полпути между базой и землей, то начинается “торнадо”.

Скоростные ветры вращаются вокруг небольшого, относительно спокойного центра и высасывают пыль и мусор, делая это природное явление темнее и более видимым.

Какова длина пути торнадо? Как долго они продлятся? Как быстро они двигаются?

Траектории этого природного явления варьируются от 100 метров до 4 километров в ширину и редко превышают 20 километров в длину. Они могут длиться от нескольких секунд до более часа, однако большинство из них не превышает 10 минут. Большинство путешествуют с юго-запада на северо-восток со средней скоростью 50 км в час, но скорость наблюдается в диапазоне от почти без движения до 100 км в час.

Когда и где происходят торнадо?

Большинство торнадо происходит в относительно плоском бассейне между горой и морем, но никакое государство не застраховано. Пиковые месяцы активности явления апрель, май и июнь. Типичное время наступления – достаточно теплый и знойный весенний полдень и 21 час вечера.

Что вызывает торнадо?

Торнадо формируется под определенным набором погодных условий, в которых три очень разных типа воздуха объединяются определенным образом. Рядом с землей лежит слой теплого и влажного воздуха, наряду с сильными южными ветрами. Более холодный воздух и сильные западные или юго-западные ветры лежат в верхней атмосфере. Перепады температуры и влажности между поверхностью и верхними уровнями создают то, что мы называем нестабильностью. Это необходимый ингредиент для образования природного явления. Третий слой горячего сухого воздуха устанавливается между теплым влажным воздухом при низких уровнях и прохладным сухим воздухом. Этот горячий слой действует как крышка и позволяет теплому воздуху становиться еще более нестабильным. Сложные взаимодействия между восходящим потоком и окружающими ветрами могут заставить восходящий поток начать вращаться и природное явление торнадо рождается.

Что такое шкала ущерба Фуджита?

Доктор Теодор Фудзита исследовавший это явление разработал шкалу повреждений, чтобы обеспечить оценки силы на основе опросов повреждения. Поскольку очень трудно произвести прямые измерения, оценка ветров, основанная на повреждении, является лучшим способом их классификации. Новая усовершенствованная шкала устраняет некоторые ограничения, выявленные метеорологами и инженерами с введением шкалы Фуджиты в 1971 году. Диапазон интенсивностей остается, как и прежде, от нуля до пяти, причем “EF0” является самым слабым, связанным с очень небольшим ущербом, а “EF5” представляет собой полное разрушение, что было в Гринсбурге, штат Канзас, 4 мая 2007 года, классифицированный как “EF5”. Шкала EF была принята 1 февраля 2007 года.

Постоянная бдительность и быстрое предупреждение имеют решающее значение, так как это природное явление может нанести удар практически в любом месте в любое время. Большинство торнадо, резкие в начале, недолговечны и часто скрывается под дождем или в темноте. Лучший способ справиться с ними – это готовность.

Какое было самое большое торнадо в мире?

Самое большое торнадо в мире произошла 18 марта 1925 года в США. 747 человек погибли и 2027 получили ранения в штатах Миссури, Иллинойс и Индиана, когда несколько твистеров возникли в этот день. Самый большой из этих торнадо, названный “три-государства”, взял 695 жизней и был классифицирован как F5. Он переместился на 300 км по земле со скоростью в 100 км в час. Это продолжалось на земле в течение 7 часов 20 минут.

Каковы самые сильные ветры?

С помощью радара метеорологи зафиксировали, что 3 мая 1999 года один Твистер имел ветры с скоростью 480 км в час на высоте 30 метров. Ученые обнаружили, что сильнейшие ветры обычно происходят на высоте около 100 метров над землей. Однако большинство этого природного явления не имеют скорости ветра свыше 150 км в час.

Хотя они могут произойти в любое время дня и ночи, большинство смерчей формируются в конце дня. К этому времени солнце нагрело землю и атмосферу достаточно, чтобы произвести грозы.

СМЕРЧ и ТОРНАДО

Смерч - это очень сильный, вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, cо скоростью ветра внутри вихря более 120 км/час. Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а образовавшиеся на суше — торнадо. Но, по сути, слова "смерч" и "торнадо" - синонимы.

На верхнем фото - смерч (зарождается на воде), на нижнем фото - торнадо (зарождается на суше).

Механизм образования смерчей полностью не изучен до сих пор. Учебники и энциклопедии указывают лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для смерчей.

Энергия среднего смерча радиусом 1 км и средней скоростью 250 км/час равна энергии первой в мире атомной бомбы!

Форма смерчей может быть многообразной: колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола»...

Чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и название tornado - по-испански - вращающийся).

Вращение в смерчах происходит против часовой стрелки. В центре смерча образуется область сильного разряжения воздуха, так же как в шприце, когда тянешь за поршень. Из-за этого в смерчи всасывается вода, песок и другие различные предметы (камни, доски, крыши домов), которые разлетаются иногда на очень большие расстояния.

Никто не знает почему, но смерчи образуются не везде на Земле, а чаще в одних и тех же местах. Например, в США сухопутные смерчи - торнадо - обычное явление!

В России наибольшую известность получили московские смерчи начала прошлого века. Сейчас в Москве и Московской области смерчей практичеки не бывает, а тогда случались огромные смерчи, которые засасывали даже целые избы! Остались фото, на которых видна изогнутая в спираль железная лестница, разрушенные дома и сорванные крыши. Очевидцы рассказывали о поднятых в воздух людях и животных.
Московские смерчи 1904 года сопровождались темнотой, страшным шумом, ревом, свистом и молниями, дождем и крупным градом - каждая градинка весила по полкилограмма!

Особый интерес представляют вихри внутри смерча, вращающиеся с большой скоростью, так что поверхность воды, например, в реке Яузе и в Люблинских прудах при прохождении смерча сначала вскипела и забурлила как в котле, затем смерч всосал воду внутрь себя и дно водоема и реки обнажилось!

Хотя разрушительная сила московских смерчей была значительной, нужно отметить, что по пятибалльной классификации японского ученого Т. Фуджита эти смерчи относятся к категории средних (F-2 и F-3).

Наиболее сильные смерчи класса F-5 наблюдаются в США. Например, во время торнадо 2 сентября 1935 во Флориде скорость ветра достигала 500 км/час! Это торнадо убило 400 человек и вызвало полное разрушение построек в полосе шириной 15-20 км.

Мне захотелось подробнее изучить обыкновенные. Например, откуда они берутся, где чаще всего их можно встретить, и что вообще это за причудливые создания неукротимой стихии.

Оказывается, что огненный вихрь – одна из разновидностей вихрей, которые встречаются у нас на Земле. И не только на Земле! Кстати говоря, некоторые виды вихрей встречаются и на других планетах, которые имеют атмосферу. Но об этом потом.

Так вот, вихри. Грозные и смертоносные разрушители, сметающие все на своем пути. Те из них, которые рождаются над землей, так и над водой называются торнадо или смерч. Водные торнадо немного отличаются от своих сухопутных братьев. Они уступают им в продолжительности жизни, размерах и скорости. Но о них как-нибудь позже.

Вообще торнадо – это атмосферный вихрь, который возникает в кучево-дождевом облаке. Он распространяется вниз, почти всегда достигая поверхности земли. При этом размер его диаметра может варьироваться от десятков метров до нескольких киломеров. Интересно, что форму торнадо может иметь самую разнообразную. Им даже придумали классификацию.

Самый, пожалуй, распространенный классический вариант торнадо, который можно встретить, это бичеподобный торнадо . Его воронка с виду очень тоненькая и практически гладкая, при этом она может быть достаточно извилиста. Эти смерчи, пожалуй, самые слабые. Но не стоит недооценивать их мощь, потому что такой вот смерчик разрушит все, что встретится ему на пути. Еще одна примечательная особенность, что ширина воронки намного меньше её длины.

Следующий вид воронок называют расплывчатыми. Похоже на кусок быстро вращающегося облака, который почему-то касается земли. Диаметр этих воронок более 0,5 километра и на вид выглядит очень расплывчатой. Это очень мощные вихри, действие которых невозможно предугадать. Такие вихри часто являются составными.

Так, а что же представляет собой вихрь с составной воронкой? Оказывается, что такой смер представляет собой главный, самой мощный вихрь, вокруг которого вращаются два и более отдельных смерчиков. Хотя мощность таких торнадо может быть различной, обычно они представляют собой едва ли не самые мощные вихри. Естественно, что они наносят огромный ущерб большим территории, по которой прошли.

Есть еще так же огненные, песчаные и водные вихри.

Примечательно, что смерч состоит из воздуха и сам по себе не виден. Мы видим не воздух, а тот мусор, воду и пыль, которую он поднял.

Каковы же причины образования торнадо? Оказывается, что, несмотря на современные технологии, ученые до сих пор не смогли ответить на этот вопрос. Ученые на сегодняшний момент смогли лишь охарактеризовать некоторые общие признаки, которые присущи практически всем представителям этого рода.

Ну, пожалуй, самое существенное, это то, что существование торнадо можно разделить на три этапа. Первый этап, представляет собой, естественно, рождение пресловутого вихря. В этот период из грозового облака можно наблюдать появление небольшой воронки. Затем она постепенно опускается все ближе к земле, иногда при этом значительно увеличиваясь. Холодные слои воздуха, которые находятся под облаком, начинают падать вниз, вытесняя более теплые. Это все вполне нормально, если исходить из известных физических законов. При этом образуется столкновение холодного и теплого фронтов, при котором потенциальная энергия смело переходит в кинетическую. Постепенно скорость увеличивается, и, в итоге, рождается смерч.

Вторую стадию существования смерча можно назвать его непосредственной жизнью. Скорость вращательного движения воздуха растет со временем, при этом в центре торнадо потоки воздуха устремляются на верх, образую при этом область низкого давления, которое намного меньше давления окружающей среды. Именно по этой причине так называемое сердце торнадо наиболее опасно. Постройки, которые попали в центр торнадо, взрываются, органы людей не выдерживают, и разрываются. На второй стадии мы видим вихрь, мощность которого максимальна. Смерч живет, движется в нужном ему направлении, сметая при этом все на своем пути.

На третьей стадии, как вы уже, наверное, догадались, происходит постепенное угасание вихря. Он начинает постепенно отрываться от земли и в итоге возвращается туда, откуда пришел – в свое грозовое облако.

Примечательно, что существование каждой стадии нельзя каким либо образом определить. Это может длиться от нескольких минут до нескольких часов, что весьма редко. Максимально зарегистрированная продолжительность существования торнадо – 7 часов 20 минут (Мэттунский смерч, 1917 год).

Скорость движения торнадо так же различна, но обычно она составляет от 40 до 60 км/ч. Максимально зарегистрированная скорость – 210 км/ч. При этом стоит упомянуть, что смерч движется не один, а вместе с облаком, которое его породило. При этом за свое существование он может пройти расстояние, которое достигает 60 километров.

Что же касается его высоты, то она может достигать полутора километров.

Воздух в смерче в нашем полушарии обычно вращается против часовой стрелки.

А вот с определением скорости вращения внутри торнадо у ученых возникаю проблемы. Ввиду большой разрушительной мощности, практически её посчитать очень сложно. А из-за сильных разрушений, связанных с резким изменением давления, предположить теоретически, какая скорость у него была, так же составляет затруднение. Считается, что она превышает 18 м/с и может достигать 1300 м/с. Но сведения, к сожалению, не точные.

Кстати, в месте, где воронка соприкасается с землей, может образоваться так называемый каскад. Он представляет собой столб пыли и обломков, которые торнадо поднимет в воздух. Когда смерч образуется можно наблюдать такую интересную картину. Навстречу спускающемуся с неба вихрю с земли поднимается каскад, который, кажется, захватывает нижнюю часть воронки. При этом каскад имеет вполне определенную высоту. Это связано с тем, что обломки, которые смерч поднял в воздух, достигая определенной высоты, уже не могут удерживаться смерчем и падают. Еще так же воронку может окружать футляр. В совокупности, футляр, каскад и сам смерч очень часто создают ошибочное представление о ширине воронки. Она кажется намного больше, чем есть на самом деле.

Кстати, оказывается, что торнадо и смерч – это названия вихрей, которые бушуют в Америке. Смерч возникает над морем, а торнадо – над сушей. В Европе же их принято называть тромбами. Но в итоге все три имени грозного явления считают синонимами.

Многие считают, что торнадо – одно из самых неистовых стихийных бедствий. И с этим нельзя не согласиться.

Оказывается, что торнадо классифицирую не только по форме воронки, но и по мощности. Классификацию ввел профессор Теодоро Фудзита в 1971 году в форме шкалы. Шкалу так и назвали: Шкала Фудзиты или Шкала Фудзиты-Пирсона. Её еще так же величают F-шкалой. Она состоит из 13 категорий от F0 до F12. Интересно, что теоретически скорость смерча шкалы F12 можно приравнять к скорости звука. Наиболее часто встречаются смерчи второй и третий категории. Категории выше практически не встречаются.

Самое массовое одновременное появление торнадо разной мощности произошло в США в 1965 году. Тогда в одно и то же время возникло 37 смерчей разной мощности. Естественно, ущерб, причиненный ими шести штатам был весьма значителен. Погибло 3250 человек, а около 2,5 тысяч были ранены.

В России смерчи хотя и достаточно редкое явление, но все же они встречаются. Впервые о них письменно упомянули в 1406 году в Троицкой летописи. Тогда пострадала лошадь и её хозяин.

Курьезный случай произошел в деревне Мещеры, которая находится в Горьковской области. Однажды на жителей снизошла благодать и с неба пошел дождь из серебряных монет. К сожалению, виновником сей благодати, оказался обыкновенный смерч, который поднял в воздух вымытый дождем клад недалеко от деревни.

О смерчах можно говорить очень долго. Ведь, не смотря на смертельную опасность, это очень красивое и интересное явление. О песочных и водных вихрях я расскажу вам в своих следующих статьях. Вот и все, пожалуй.

Смерчи, даже если они небольшие - самые мощные в природе ураганы. Крутясь и извиваясь, как змеи, выползают они из туч и, спускаясь к земле, причиняют огромные опустошения, разрушая дома, разбрасывая, как мячики, автомобили и вырывая с корнями деревья. Те, кто пережил встречу со смерчем, рассказывают, что на месте происшествия находили соломинки, вбитые в стволы деревьев, как гвозди. Звук приближающегося смерча подобен грохоту гигантского по длине товарного состава.

Соединенные Штаты Америки (США) - чемпион по количеству смерчей. В год в США в среднем бывает до 700 смерчей (в одних штатах смерчи бывают чаще, чем в других). В 1953 году на Аляске был один – единственный смерч, в то время как в Канзасе - больше 1200. На втором месте после США идет Австралия со своими жалкими 15 смерчами в год.

Материалы по теме:

Загрязнение атмосферного воздуха

Как образуется смерч или торнадо?

К большой грозовой туче добавляется ветер, дующий в противоположном направлении. Когда этот встречный ветер достигнет тучи, он направляется резко вверх. Если вы посмотрите на вершину грозовой тучи, то увидите, как она вихрем закручивается вверх, а затем опадает вниз, в то время как мощные потоки восходящего воздуха пробуравливают тучу в направлении снизу вверх. Иногда этот восходящий поток, встречаясь с противоположно направленным потоком воздуха в туче, начинает закручиваться.

Почему смерчи чаще всего бывают в США?

В США смерчи называют торнадо. Высоко над Скалистыми горами дуют мощные западные ветры. Вырываясь на равнину, они встречают низкие теплые влажные ветры с Мексиканского залива. Эти воздушные массы сталкиваются над центральными штатами, формируя сильные ураганы и торнадо.

Природа смерча и торнадо

Крутящийся столб поднимающегося воздуха называется мезоциклоном. Эта масса крутящегося воздуха и облако, как горловина слива в ванне, наполненной водой, называется вортексом (водоворотом). В центре вортекса атмосферное давление падает, и в горловину водоворота засасывается все больше воздуха. Никто не знает точно, насколько снижается давление в центре смерча, но некоторые ученые считают, что до половины нормального атмосферного давления.

Это явление распространено в центральных районах Соединенных Штатов, в Индии и некоторых других странах. Торнадо образуется в грозовых облаках от перепада давления, протягиваясь книзу, к земле. В некоторых источниках встречается определение торнадо, как именно водяного вихря.
О различиях между торнадо и смерчем читайте ниже.

Описание явления

У поверхности диаметр вихря может составлять около ста метров. Скорость ветра достигает иногда пятисот километров в час. Внутри трубы находится область низкого давления, куда втягиваются пыль или частички воды. Вокруг вихря также обычно дует очень сильный ветер, который с корнем вырывает деревья и разрушает постройки. Средняя продолжительность водяного вихря невысока - до пяти минут. Но и за это время он успевает нанести огромный ущерб.

Торнадо и смерч

Смерч, как явление, может быть вызван восходящими воздушными потоками при сильном нагреве земной поверхности. Циркуляция воздуха по периферии и образует движение, направляемое вверх. Смерч проявляет свое действие только над сушей и состоит из пыли, частичек земли и предметов.

Что такое торнадо, как явление? Оно зарождается из облака сверху (грозового) и опускается вниз в форме трубы, совершая внутри вращательное движение. Оно возникает над водными массами, недалеко от побережья (особенно в жаркую погоду).

Опасное явление природы

Торнадо - особенно в США - стихийное бедствие, приводящее ко многим разрушениям. Бывали случаи, когда в воронки попадали машины, лодки, люди, дома. В этих странах торнадо находится под пристальным вниманием науки, научившейся прогнозировать и предугадывать действие природных явлений.