2 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Смерчи — одно из удивительнейших явлений природы, до сих пор вызывающее большие споры. Особенно неяс­ны причины его образования. Смерч (в Северной Америке он называется торнадо) — это по существу часть грозово­го облака. Без грозового облака он не возникает. Другая его характерная особенность — быстрое вращение вокруг оси, перпендикулярной к поверхности Земли. Сначала вращение видно только в самом облаке. Затем часть вих­ревого облака отвисает книзу в виде воронки (фото 1). Воронка все более удлиняется и наконец соединяется с землей. В это время она имеет вид почти цилиндрическо­го громадного столба — колонны или хобота, расширяю­щегося к облаку и сужающегося к земле. Воронка смерча вращается иногда со сверхзвуковой скоростью. Это вращение, направленное по спирали снизу вверх, служит причиной тех невероятных явлений, которые со­провождают смерчи.

Воронки, не достающие до земли...

Воронки, не достающие до земли…

Строение смерча довольно просто. Его воронка состоит из внутренней полости и стенок.

Внутренняя полость в разрушительной деятельности смерча имеет второстепенное значение. Она наполнена воздухом, сравнительно медленно движущимся вниз. Раз­меры воронки зависят от размеров и формы смерча. Ши­рина ее обычно колеблется от первых метров до несколь­ких десятков метров. Высота определяется высотой смер­ча и достигает нескольких сот метров, реже до 1000— 1500 м и более.

Характерная особенность внутренней полости — раз­реженность воздуха. В ней барометрическое давление резко понижено. По сравнению со стенками и даже с окружающим воздухом она является как бы пустой. По­этому когда полость соприкасается с каким-нибудь замк­нутым предметом, наполненным воздухом с обычным дав­лением, то предмет взрывается, воздух из него устремля­ется во внутреннюю полость смерча. Это служит причиной ряда своеобразнейших явлений.

2 апреля 1957 г. жители западной окраины города Даллас (штат Техас) с ужасом наблюдали за громадным черным грозовым облаком, низко ползшим над землей по направлению к городу. Двигалось оно со скоростью то­варного поезда — 25—30 км/ч. На его нижней поверхно­сти обособилось небольшое облако странного зеленовато-серого цвета. Отчетливо было видно, как оно быстро вра­щалось.

Опытные люди сразу закричали: «Берегитесь, будет торнадо». И действительно, скоро нижняя часть вращаю­щегося облака опустилась и из него образовалась ворон­ка. Она была еще небольшая и не касалась земли. Обла­ко продвинулось вперед, нависло над окраинами города, воронка удлинилась, достигла земли, и в воздух взлетели обломки первого разрушенного дома (фото 3). Пока во­ронка еще плохо оформилась, средняя часть ее была поч­ти незаметна. Через несколько же минут смерч принял страшную форму и набрал огромную силу. Пыль и мел­кие обломки поднялись ввысь, образовав так называемый каскад. Высота каскада уже почти равна половине высо­ты смерча, и из него сыплются обломки разрушенных строений. Еще немного — и смерч соприкоснулся с пу­стым деревянным двухэтажным домом, все окна и двери которого были закрыты. Дом буквально разлетелся на мелкие обломки. Такие снимки исключительно редки. После этого смерч надвинулся на самого фотографа и тот поспешно скрылся в погребе.

Взрыв ома, затронутого смерчем...

Взрыв ома, затронутого смерчем…

Смерч 7 июня 1947 г., прошедший через город Шарон в Пенсильвании, был слабее. Дома остались целыми, вы­летели лишь рамы со стеклами.

В Соединенных Штатах Америки смерчи в основном (несколько сот ежегодно) проходят по центральным рав­нинным сельскохозяйственным штатам, т. е. там, где со­средоточено наибольшее количество птицеводческих ферм. Разрушаются тысячи курятников. Нередко стены и крыша курятника исчезают полностью, а куры остают­ся целы. Такие случаи можно объяснить только взрывом воздуха изнутри. Он уничтожает оболочку курятника, не трогая его середины. Иногда после взрыва куры оста­вались сидеть на насестах, но были мертвы.

Довольно часто кур находили не только мертвыми, но и лишенными перьев. Сначала это считалось загадкой, однако позже выяснилось, что у кур корни перьев заклю­чены в небольшие воздушные мешочки, находящиеся в коже. Когда эти мешочки соприкасались с внутренней по­лостью смерча, они взрывались и выбрасывали перья. Однажды 30 полностью ощипанных погибших цыплят обнаружили сидящими рядышком. От курятника, вернее, от его стен и крыши почти ничего не осталось.

Но самыми невероятными, очень редкими были слу­чаи, когда далеко от фермы находили кур, у которых перья исчезли ровно с половины туловища. Как это могло произойти, неясно, если только допустить, что одна поло­вина птицы располагалась во внутренней полости смерча, а другая— в его стенке. Однако это возможно, лишь ког­да внутренняя поверхность стенки смерча очень плотна и резко отграничена от полости.

В штате Оклахома 9 апреля 1947 г. на ферме в дере­вянном одноэтажном доме сидели семья фермера и при­шедший к ним гость. Вдруг в комнате потемнело и снару­жи раздался необыкновенный грохот и шум, как от сот­ни поездов. Двое мужчин подошли к двери, чтобы узнать, в чем дело. Едва они открыли дверь, как налетевший смерч вырвал дверь у них из рук, подхватил и поднял их в воздух, перенес на несколько десятков метров и плавно опустил на землю. К счастью, они почти не пострадали и сразу бросились назад к дому. Каково же было их удив­ление, когда никакого дома на месте не оказалось: за не­сколько минут их полета он взорвался и в виде массы об­ломков исчез. Поразительно, что пол от дома остался на месте и посреди него на диване невредимые, но совершен­но растерянные сидели жена фермера и двое его детей. Однако самое удивительное — рядом с ними на неболь­шом столике стояла стеклянная керосиновая лампа.

Смерч – страшное явление. Когда он надвигается, все бегут, стараясь укрыться под землей. Поэтому увидеть его внутреннюю полость, оказаться в ней и остаться жи­вым чрезвычайно трудно. Описания ее вида и того, что в ней делается, крайне редки, но все же есть. Они выполне­ны в то время, когда смерч отрывался от земли и, как бы прыгая, проносился над головами наблюдателей на не­большой высоте.

В 1930 г. в штате Канзас любознательный и храбрый фермер, стоя у входа в погреб, наблюдал за приближе­нием смерча. Смерч был уже близко, и фермер шагнул вниз по лестнице, как вдруг смерч оторвался от земли и пронесся над его головой. Фермер был так поражен прыжком, что забыл броситься вниз по лестнице в погреб и остался стоять на верхней ступеньке. Вот что он писал позже: «Большой лохматый конец воронки повис прямо над моей головой. Кругом все было неподвижно. Из кон­ца воронки шел гудящий, шипящий звук. Я взглянул вверх и, к своему удивлению, увидел само сердце смерча. В его середине была полость диаметром 30—70 м, шедшая кверху на расстояние около километра. Стены полости были образованы вращающимися облаками, а сама она была освещена непрерывным блеском молний, зигзагом перескакивающих с одной стены на другую. Полость была совершенно пустой, и только туманные образования двигались вверх и вниз. Смерч двигался медленно, и у меня было время хорошо увидеть все, внутри и снаружи».

В 1951 г. в Техасе смерч, подходя к наблюдателю, прыгнул, поднялся на 6 м и прошел над его головой. Ширина внутренней полости была около 130 м, толщина стенки — всего 3 м. В середине полости светилось голу­бым светом прозрачное облако. Стенки быстро вращались; вращение было видно до самого верха и, очевидно, ухо­дило в облако. Когда смерч прошел над головой наблюда­теля и снова опустился к земле, то коснулся дома соседа и в одно мгновение смахнул его.

Группа студентов, отдыхавшая в окрестностях города Линкольна в штате Небраска, не обратила внимание на низкое грозовое облако, неожиданно надвинувшееся на них из-за деревьев. Когда они подняли головы, над ними проносился смерч. Все, что они успели рассмотреть, «име­ло вид громадного пустого цилиндра, ярко освещенного внутри блеском молний. Шум был как от жужжания деся­ти миллионов пчел, а рев не поддавался описанию». К счастью студентов, этот цилиндр не опустился на них.

Последнее наблюдение было сделано 26 мая 1963 г. около города Оклахома-Сити двумя служащими в ра­дарной станции: «Внешняя сторона воронки была глад­кая, непрерывная и определенно круглая в поперечном сечении. В то же время хорошо ограниченной внутренней стены не было, не было и видимых признаков пустого пространства внутри воронки. Вся полость внутри внеш­ней оболочки была наполнена хлопьевидными облаками. Эти хлопья турбулентно двигались и изменялись на фоне правильного вращения всей воронки. Не было видно ни молний, ни свечения. Не было никакого рева, единствен­ный звук —свист бури».

Это описание имеет и сходства и отличия от предыду­щих. Основное отличие — неясность внутренней поверх­ности стенок воронки. Ниже мы увидим, что и наружная поверхность стенок тоже бывает неясной, расплывчатой. Вообще смерчи — это образования весьма изменчивые и разные.

Стенки бывают двух типов. Первый, наиболее распрост­раненный, отличается резко ограниченными, гладкими по­верхностями стенок. Образования подобной формы обыч­но называются смерчами. Сравнительно недавно установ­лено, что существует вторая группа смерчей, довольно редкая, у которых резко ограниченная наружная поверх­ность отсутствует. Они представляют низкое, широкое столбообразное облако, которое, медленно двигаясь по земле, одновременно вращается с бешеной скоростью. Раз­рушительная сила таких смерчей велика. Нередко они приносят гибель людям и огромные материальные убыт­ки, оценивающиеся в десятки, а иногда и сотни миллио­нов долларов. Такие смерчи очень близки к шквальным бурям в Европе.

Что же является причиной огромной силы смерча? Ответ прост. Смерч состоит из воздуха, наполненного во­дой и грязью, а разрушения вызываются колоссальной скоростью. Сам по себе воздух, наполненный водой и грязью, не способен причинить вреда, но на большой скорости он уничтожает все на своем пути.

Скорости вращения воронки, точнее, скорости ветра в ее стенках представляют важнейшую особенность смерча. Эти скорости весьма различны и быстро изменяются даже у одной и той же воронки, но самое главное то, что они могут превышать скорость звука, равную 1200 км/ч, или 332 м/с. Это служит причиной ряда своеобразных явле­ний. Чем больше скорость ветра, тем больше его давле­ние. Кроме того, оно увеличивается вследствие примеси к воздуху воды и грязи (пыли с водой). В результате ни один из существующих аппаратов для измерения скоро­сти ветра такого давления не выдерживает, ломается, а иногда просто бесследно исчезает. Поэтому непосредст­венные замеры скоростей ветра в смерчах отсутствуют. Однако специалисты по сопротивлению материалов до­вольно точно высчитали эти скорости по тому, как изги­бались и ломались различные предметы.

Далласский смерч 2 апреля 1957 г., пересекая желе­зную дорогу, опрокинул несколько груженых, очень тяже­лых товарных вагонов. По их весу и форме определили, что скорость ветра достигала 210—225 км/ч, а порыва­ми — до 35-0 км/ч. Немного дальше была разрушена гро­мадная и прочная подставка для объявлений, скорость ветра в этом случае составила 480 км/ч.

Эти данные обоснованы математическими расчетами, но ряд наблюдателей приводят другие цифры: 600—1000 км/ч, а американский метеоролог Дж. Файнли [Finley, 1881], детально изучивший многие сотни смерчей, указал 1300 км/ч, что превосходит скорость звука.

В основе этих определений лежат поразительные, почти невероятные факты. Например, после некоторых смерчей неоднократно попадалось куриное яйцо, пробитое сухим бобом, но так, что скорлупа яйца вокруг пробои­ны осталась невредимой, как при прохождении револьвер­ной пули. Во время других смерчей мелкая галька про­бивала оконные стекла, не повреждая их вокруг пробои­ны, опять-таки как револьверные пули.

Пожалуй, еще более поразительный случай произошел во время знаменитого смерча Трех Штатов в 1925 г. Не­далеко от ремонтировавшегося дома стояла дюймовая до­ска. При прохождении смерча она была проткнута дру­гой такой же доской с острым концом, летевшей парал­лельно земле. Сам этот факт уже вызывает удивление, но еще более невероятно то, что проткнутая доска даже не раскололась, а летевшая застряла посредине. Все эти случаи связаны со сверхзвуковыми скоростями ветра.

Описан еще и такой пример. После прохождения смер­ча стена одного деревянного дома оказалась проткнутой насквозь застрявшей в ней старой, с одного конца обуг­лившейся доской. Пробивание стен деревянных домов до­сками и другими обломками наблюдалось неоднократно у различных смерчей, в этом ничего особенного нет. В дан­ном случае важно то, что стена была проткнута острым, обуглившимся концом доски и при этом углистая, сравни­тельно рыхлая масса на острие доски оказалась почти не поврежденной. Доска летела с такой скоростью, что проткнула стену дома, как иголка протыкает материю (фото 4). Это произошло в конце 1928 г. в Канзасе.

Стена дощатого дома, проткнутого доской...

Стена дощатого дома, проткнутого доской…

В городе Нашвилле (штат Теннесси) 14 марта 1933 г. прошел смерч необыкновенной силы. Он вызвал большие разрушения и гибель 15 человек. Особенно интересны были факты, подтверждавшие огромную скорость ветра. Соломинка, несшаяся концом вперед, проткнула насквозь лист довольно толстого картона. Планка толщиной 2 см пронзила ствол небольшого дерева. Большая стальная опо­ра для линии высокого напряжения согнулась до са­мой земли.

Во время смерча 1919 г. в штате Миннесота тонкий стебель растения проткнул насквозь толстую доску. Лист клевера несся с такой скоростью, что был вдавлен в твер­дую штукатурку и найден в таком положении. Трудно поверить, что соломинки могут втыкаться в дерево, но этот факт наблюдался неоднократно (фото 5). Самый фантастический случай произошел во время смерча 1896 г. в Сент-Луисе: сосновая палка пробила лист желе­за толщиной около сантиметра.

Соломинки и стебли, воткнутые в щепки, кору и другие деревянные предметы

Соломинки и стебли, воткнутые в щепки, кору и другие деревянные предметы

В СССР во время смерча 23 августа 1953 г. в Росто­ве (Ярославская область) во дворе дома № 37 по Фев­ральской улице у колодца снесло деревянный сруб, а стоявшие рядом ведро и деревянная кадка остались на месте. В доме № 28 на той же улице будильник, стояв­ший на комоде, сильным током ветра был пронесен че­рез три двери, кухню и коридор и оказался на чердаке. Совершив такое путешествие, будильник остался цел и невредим и продолжал ходить. На Спартаковской улице в одном доме сорвало и унесло с подушки наволочку, а сама подушка осталась нетронутой.

В Белоруссии во время смерча 25 апреля 1859 г. до­ска пробила свинью насквозь. Другой смерч перенес ко­лоды с пчелами на 500 м.

В США причуды смерчей настолько часты, что они уже вошли в фольклор. В одном из сборников помещено несколько рассказов, скорее сказок, о смерчах. Вот неко­торые из них. В Канзасе пронесся смерч необыкновенной силы: все потемнело, дом унесло, на месте остался только большой железный котелок. Хозяин обрадовался, взял его в руки, но котелок оказался вывернутым наружу. В Миссури во время смерча петух несся по воздуху с такой скоростью, что незаметно оказался в кувшине. Из узкого горлышка торчала лишь голова петуха, отчаянно кричавшего. Согласно еще одному описанию, днем во вре­мя обеда фермер сидел за столом и ел яблочный пирог. Вдруг раздался невероятный грохот и рев. Все потемнело, дом с мебелью и фермером взлетел на воздух и распал­ся на куски. Когда фермер пришел в себя, он сидел вы­соко на дереве на толстой ветке, держа в руках яблочный пирог. Кругом со страшной силой неслись различные об­ломки. Он испугался, поймал доску, летевшую по возду­ху, и закрыл голову. Вскоре смерч пролетел, стало тихо, светло и солнечно. Фермер слез с дерева и пошел домой, однако на месте дома была лишь ровная и гладкая пло­щадка.

Точные измерения скорости вращения обломков редки и дают разные результаты: 180, 306, 382, 540 и даже 720 км/ч [Brooks, 1951].

Подъем и перенос тяжелых предметов убеждают, что скорости вращения в воронке значительно изменяются. Нижняя часть ее вращается быстрее верхней. Она способ­на поднять тяжелые и большие предметы, в том числе людей и животных, но высота подъема не превышает не­многих десятков метров. Выше вращение становится мед­леннее, большие предметы выбрасываются из воронки и падают на землю. В облако поднимаются только предме­ты не тяжелее нескольких килограммов.

У расплывчатых смерчей распределение скорости та­кое же, как у ураганов. В центре, ближе к внутренней полости, скорости громадны, поэтому расплывчатые смер­чи иногда бывают разрушительными, например смерч Трех Штатов или мэттунский.

Интересны случаи, когда материнское облако опуска­ется на землю, воронка отсутствует совсем и облако мед­ленно ползет по земле. Разрушения при этом не умень­шаются, а иногда даже увеличиваются. Это показывает, что вращение с громадной скоростью свойственно не толь­ко воронке, но и той части материнского облака, с кото­рой она связана.

Каскад представляет собой облако или столб пыли во­дяных брызг у основания воронки смерчей. Он напоми­нает речные каскады, особенно когда состоит из пыли и обломков зданий. Первоначально название «каскад» было дано тем массам брызг, которые поднимаются вверх, иногда на высоту в несколько десятков метров, когда смерч касается поверхности моря, озера или реки. Па­дая обратно в море, они действительно напоминают насто­ящие речные каскады. Позже это название было распро­странено на наземные смерчи, которые, касаясь поверх­ности земли, поднимают вверх массы пыли, сухих листьев и мелких обломков. Падая вниз, они похожи на настоя­щие каскады.

Каскад образуется почти каждым смерчем и представ­ляет собой явление, наблюдавшееся тысячи раз. Тем не менее природа его и причины образования до сих пор не разгаданы. Дело в том, что каскад создается восходящими токами воздуха, порой очень сильными. Эти токи идут вне воронки смерча. Изучение их, как и всего, что связа­но с телом смерча, исключительно трудно и просто опас­но. Осуществить необходимые наблюдения в ближайшем будущем вряд ли возможно. Пока приходится ограничи­ваться только их описанием.

У известных смерчей в Небраске 1955 г. ширина од­ного каскада достигала 1092 м, высота — 260 м, а ширина воронки — всего 70 м; ширина другого каскада была громадна — 1700 м, а воронки — лишь 220 м. Подобной ширины каскад достигает редко.

Каскад у водяного смерча на реке Янцзы, недалеко от Шанхая, отличался очень большой высотой, несколько сот метров, при небольшой ширине. Он сужался у основания, а вверху расширялся, и вода падала обратно в реку. Сама воронка была длинной, узкой, столбообразной. При образо­вании таких высоких и узких каскадов вокруг воронки возникают дополнительные вихри, поднимающие брызги.

Такие крайности редки. Обычно каскады значительно меньше и по ширине, и по высоте: их размеры колеблют­ся в пределах от нескольких метров до немногих десят­ков метров. Форма исключительно разнообразна, но в ос­новном можно выделить две группы: узкие и широкие.

Высота узких каскадов значительно больше ширины. Они как бы вытягиваются вверх вдоль воронки, расширя­ясь у ее основания. На рисунке, изображающем водяной, смерч 1964 г. в заливе Тампа во Флориде (фото 8), вид­но, как брызги каскада с расплывчатыми очертаниями облекают воронку и поднимаются почти до облака. При этом образуется нечто вроде футляра воронки. Подобные футляры нередко описываются в литературе. Одно из первых таких описаний относится к водяному смерчу 1780 г. у Ниццы, на побережье Средиземного моря (см. обложку). На рисунке видно, как воронка входит в раструб футляра, располагающийся почти у самого обла­ка. Футляр начинается маленьким каскадом у основания воронки.

Колоноподобная воронка

Колоноподобная воронка

Еще более своеобразный каскад был у смерча 24 июня 1930 г. в штате Небраска. Форма воронки смерча пред­ставляла собой мощное, гладкое, хоботоподобное образо­вание. Оно еще не коснулось земли и не замаскировано каскадом. На фото 6 видно, как воронка ударила о землю и подняла громадный, высокий и широкий, каскад черно­земной пыли. Внизу он расплывчатый, просвечивающий, вверху суживающийся, уплотняющийся — настоящий футляр, сливающийся с материнским облаком. Воронка футляра уже не видна; футляр заканчивается округлен­ным воротником. Возникает вопрос, нет ли на рисунке двух образований — футляра, спускающегося из облака, и каскада, поднимающегося навстречу ему с земли. Од­нако не исключено, что эти две части представляют еди­ный каскад, окружающий воронку на всем ее протя­жении.

Низкая воронка, огромный каскад...

Низкая воронка, огромный каскад…