100 великих рекордов стихий

Если воронка смерча обладает массивными стенками, их вращение должно приводить к расширению воронки и понижению давления воздуха внутри нее из-за действия центробежных сил. Расширение происходит до тех пор, пока перепад давления снаружи и внутри не уравновесит действия центробежных сил.

Воронка присасывается к земной поверхности, сдирая с нее верхний покров и окрашиваясь таким образом в цвет своей «добычи».

Смерч – детище грозового облака. Обильные пары воды, попавшие в облако из нижних слоев тропосферы, конденсируются и выделяют теплоту конденсации. За счет этого воздух оказывается теплее и легче окружающего более сухого воздуха, и ввысь устремляется мощный восходящий поток.

Облако становится резко неустойчивым, в нем возникают стремительные восходящие потоки теплого воздуха, которые выносят массы влаги на высоту 12–15 километров, и столь же стремительные холодные нисходящие потоки, которые обрушиваются вниз под тяжестью образовавшихся масс дождя и града, сильно охлажденных в верхних слоях тропосферы.

Иногда грозовое облако образуется в результате «косого» столкновения теплого и холодного воздушных потоков, в результате чего оно приобретает вращение вокруг вертикальной оси. В таком облаке восходящие и нисходящие потоки направлены не по вертикали, а закручены вокруг общей вертикальной оси, формируя особый двухслойный вихрь высотой 12–15 километров и диаметром 3–5 километров, так называемый мезоциклон. Более холодный и потому более плотный нисходящий поток, пропитанный дождем и градом, образует внешний слой вихря, а восходящий теплый влажный поток размещается внутри него и вращается в ту же сторону, что и внешний слой.

При столкновении с препятствием кромка воронки рвется и скорость ее вращения резко возрастает. Внутри воронки создается такое разрежение, что она в состоянии поднять на большую высоту воду непосредственно с поверхности земли. Если вода, попав в материнское облако, будет превращаться в град, то процесс захвата воды может стать неудержимым, катастрофическим: чем больше будет поднято воды, тем больше выделится тепла, тем более мощным будет поток восходящего воздуха и т. д.

Достаточно всего 200–300 г воды на 1 куб. м воздуха, чтобы из-за выделения теплоты перехода «вода – лед» температура воздуха внутри воронки не падала ниже 0 °C даже на высоте 12–15 километров, где мороз достигает 60 °C. Резкий перепад температур снаружи и внутри смерча и создает ту силу, которая поддерживает восходящий и нисходящий потоки в смерче. В результате смерч самостоятельно, теперь уже независимо от ресурсов материнского облака, снабжает себя водой, которая ему необходима и для компенсации энергетических затрат, и для восполнения ее убыли из стенок. Более того, смерч часто сам создает над собой новое облако, которое в дальнейшем сопутствует ему, были бы только на пути речки, озера, болота.

Какой же практический результат могут дать наши знания об «анатомии» смерча? Помогут ли они избежать создаваемых им опасностей?

Поскольку материальным и энергетическим источником смерча выступает материнское облако, то его уничтожение предотвратило бы и возникновение разрушительного хобота. Это можно осуществить, обработав облако специальным реагентом, вызывающим конденсацию влаги и выпадение дождя. Подобные операции не редкость, например расстрел туч с самолета. Сейчас, чтобы избежать нежелательного града над полями или садами, а раньше – нередко и для того, чтобы диктор по радио и ТВ лишний раз подчеркнул: «…будто сама природа решила встретить праздник доброй солнечной улыбкой». Но такой метод обходится недешево. К тому же неизвестно, какое облако грозит стать смерчевым, а какое – нет, и разгонять тучи в небе придется вхолостую.

Думается, более рационально ликвидировать смерч уже после его зарождения. Место примыкания столба к облаку, если так можно сказать, – наиболее нагруженная часть конструкции смерча. Через нее крутящий момент передается от облака хоботу. Ее разрушение приведет к распаду опасного вихря. Изменив равновесие между центробежными силами, действующими из-за вращения столба на его стенки, и центростремительными – из-за пониженного давления в середине, мы оторвем хобот от облака. Для этого достаточно произвести в верхней части столба взрыв или сжечь некоторый объем топлива. Причем мину, которая разрушит смерч, сам же он благодаря своей всасывающей способности и доставит к месту назначения.

Возможно, теория смерча может послужить созданию новых типов пылесосов, погрузочно-разгрузочных устройств для сыпучих материалов, хлопкоуборочных машин и тому подобной техники. Интересно также использование модели смерча в проектах электростанций, работающих за счет упорядоченного перемещения теплого приземного воздуха в более холодные слои атмосферы.

Самые сильные смерчи над Россией и СССР