Mis on tsüklon? Atmosfääritsükloni tegevus ja omadused. Ekstratroopiliste tsüklonite liikumine Tsükloni maksimaalne liikumiskiirus on

Maapinna lähedal asuvad barilised moodustised liiguvad enamikul juhtudel nende kohal pinna kõrgusel AT 700 või AT 500 stabiilse õhuvoolu suunas kiirusega, mis on võrdeline kiirusega vastaval pinnal, s.o. juhtiva voolu reegli järgi.

Keskmiselt on proportsionaalsuskoefitsient juhtiva voolu kiiruse ja barikaliste moodustiste liikumiskiiruse vahel AT 700 puhul 0,8 ja AT 500 puhul 0,6.

Kuid arvutused näitavad, et proportsionaalsuse koefitsient sõltub juhtiva voolu kiirusest (tabel 5):

Tab. 5. Proportsionaalsustegur sõltuvalt juhtiva voolu kiirusest.

Juhtvoolu reegel peegeldab ligikaudu barikaliste moodustiste liikumise pilti. Rangelt võttes kalduvad juhtiva voolu suunas liikuvad tsüklonid ja antitsüklonid sageli AT 700 või AT 500 pinnal olevate isohüpside suunast kõrvale.

Tsüklonide kiirused on väga erinevad. Arengu algfaasis liiguvad madalad tsüklonid kiirusega 40-50 km/h, kohati tõuseb kiirus 80-100 km/h-ni.

Tsüklonite aktiivne liikumine toimub seni, kuni keskmises troposfääris püsib nende kohal stabiilne õhuvool, juhtiv vool. Kõige sagedamini liigub tsüklon horisondi läänepoolsest poolest ida poole vastavalt juhtiva voolu suunale. Baaritsentrite anomaalne liikumine juhtiva voolu suhtes, nagu ülal näidatud, on määratud mitmete teguritega, millest peamine on geopotentsiaali gradiendi ebaühtlane lokaalne muutus liikuva tsentri kohal.

Seega, kooskõlas õhumasside peamise lääne-ida transpordiga atmosfääris, East End tsüklon on selle esiosa, lääneosa on tagumine osa. Sellest reeglist on kõrvalekaldeid, kui juhtiva oja suund erineb järsult lääne-ida suunast.

Kui tsüklonid tõusevad kõrgeks (alates kolmandast arenguastmest), väheneb nende kiirus järsult. Täitetsüklonid on peaaegu sümmeetrilised ja külmad. Keskmises troposfääris on neil suletud isohüpsis; Teatud suuna juhtiv vool tsükloni keskpunkti kohal juba puudub ja tsüklonid muutuvad reeglina passiivseks (kvaasi-statsionaarseks). Sel juhul kirjeldab tsüklonaalne kese mõnikord silmust.

	|	järgmine loeng ==>

P. MANTASHYAN.

Jätkame P. N. Mantashyani artikli “Pöörised: molekulist galaktikani” ajakirja versiooni avaldamist (vt “Teadus ja elu nr.”). räägime tornaadodest ja tornaadodest – tohutu hävitava jõuga looduslikest moodustistest, mille tekkemehhanism pole siiani päris selge.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Joonis Ameerika füüsiku Benjamin Franklini raamatust, mis selgitab tornaadode esinemise mehhanismi.

Kulgur Spirit avastas, et Marsi haruldases atmosfääris tekivad tornaadod, ja filmis need. Pilt NASA veebisaidilt.

Ameerika Ühendriikide ja Hiina lõunaosa tasandikel esinevad hiiglaslikud keeristormid ja tornaadod on hirmuäratav ja väga ohtlik nähtus.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Tornaado võib oma tipu vastu toetades ulatuda kilomeetri kõrguseni tormipilv.

Tornaado merel tõstab ja tõmbab endaga kaasa kümneid tonne vett mereelu ning võib murda ja uputada väikese laeva. Purjelaevade ajastul üritati tornaadot hävitada kahuritest tulistades.

Pildil on selgelt näha, et tornaado pöörleb, keerledes õhku, tolmu ja vihmavett spiraalselt.

Kansas City linn, mille võimas tornaado muutis varemeteks.

Taifuunile mõjuvad jõud passaattuulevoolus.

Ampere'i seadus.

Coriolis sunnib plaadimängijat.

Magnuse efekt laual ja õhus.

Õhu keerislist liikumist ei täheldata mitte ainult taifuunides. Seal on taifuunist suuremad keeristormid – need on tsüklonid ja antitsüklonid, planeedi suurimad õhukeerised. Need on palju suuremad kui taifuunid ja nende läbimõõt võib ulatuda üle tuhande kilomeetri. Teatud mõttes on need antipoodaalsed keerised: neil on peaaegu vastupidine. Põhja- ja lõunapoolkera tsüklonid pöörlevad nende poolkerade taifuunidega samas suunas ja antitsüklonid vastupidises suunas. Tsüklon toob endaga kaasa halva ilma, millega kaasnevad sademed, antitsüklon aga selge, päikesepaistelise ilma. Tsükloni tekkimise skeem on üsna lihtne – kõik saab alguse külma ja sooja atmosfäärifrondi koosmõjust. Samal ajal tungib osa soojast atmosfäärifrondist omalaadse atmosfääri “keele” kujul külma frondi sisse, mille tulemusena hakkab soe kergem õhk tõusma ning toimub kaks protsessi. Esiteks veeauru molekulid mõju all magnetväli Maapinnad hakkavad pöörlema ​​ja kaasavad kogu tõusva õhu pöörlevale liikumisele, moodustades hiiglasliku õhukeerise (vt "Teadus ja elu" nr ). Teiseks, ülaosas olev soe õhk jahtub ja selles olev veeaur kondenseerub pilvedeks, mis langevad sademetena vihma, rahe või lumena. Selline tsüklon võib ilma rikkuda mitme päeva kuni kahe kuni kolme nädala jooksul. Selle "elutegevust" toetab uute niiske sooja õhu sissevool ja selle koostoime külma õhufrondiga.

Antitsükloneid seostatakse õhumasside vähenemisega, mis on adiabaatiliselt, st ilma soojusvahetuseta. keskkond, soojendage, neid suhteline niiskus langeb, mis viib olemasolevate pilvede aurustumiseni. Samal ajal toimub veemolekulide interaktsiooni tõttu Maa magnetväljaga õhu antitsüklonaalne pöörlemine: põhjapoolkeral - päripäeva, lõunapoolkeral - vastu. Antitsüklonid toovad endaga kaasa stabiilse ilma mitme päeva kuni kahe kuni kolme nädala jooksul.

Ilmselt on tsüklonite, antitsüklonite ja taifuunide tekkemehhanismid identsed ning taifuunide energia erikulu (energia massiühiku kohta) on palju suurem kui tsüklonitel ja antitsüklonitel, ainult tänu rohkemale. kõrge temperatuur päikesekiirgusega kuumutatud õhumassid.

Tornaadod

Kõigist looduses tekkivatest pööristest on tornaadod kõige salapärasem, tegelikult on äikesepilve osa. Esialgu on tornaado esimesel etapil pöörlemine nähtav ainult äikesepilve alumises osas. Seejärel ripub osa sellest pilvest alla hiiglasliku lehtri kujul, mis muutub järjest pikemaks ja jõuab lõpuks maa või vee pinnale. Pilve otsas ripub justkui hiiglaslik pagasiruum, mis koosneb sisemisest õõnsusest ja seintest. Tornaado kõrgus ulatub sadadest meetritest kilomeetrini ja on reeglina võrdne kaugusega pilve põhjast maapinnani. Tunnusjoon sisemine õõnsus - õhu vähenenud rõhk selles. See tornaado omadus toob kaasa asjaolu, et tornaado õõnsus toimib omamoodi pumbana, mis suudab tõmmata merest või järvest tohutul hulgal vett ning koos loomade ja taimedega neid märkimisväärsete vahemaade taha liigutada ja ümber lükata. need vihmaga alla. Tornaado on võimeline kandma ka üsna suuri koormaid – autosid, kärusid, kergeid laevu, väikseid hooneid ja mõnikord isegi inimesi. Tornaadol on hiiglaslik hävitav jõud. Kokkupuutel hoonete, sildade, elektriliinide ja muu infrastruktuuriga põhjustab see neile suurt hävingut.

Tornaadodel on maksimaalne erienergia intensiivsus, mis on võrdeline keerise õhuvoolu kiiruse ruuduga. Meteoroloogilise klassifikatsiooni järgi, kui tuule kiirus suletud keerises ei ületa 17 m/s, nimetatakse seda troopiliseks lohuks, kui tuule kiirus ei ületa 33 m/s, siis on tegemist troopilise tormiga ja kui tuule kiirus on alates 34 m/s ja üle selle siis on taifuun. Võimsates taifuunides võib tuule kiirus ületada 60 m/s. Tornaados võib erinevate autorite hinnangul õhukiirus ulatuda 100–200 m/s (mõned autorid viitavad ülehelikiirusele tornaados – üle 340 m/s). Õhuvoolu kiiruse otsene mõõtmine tornaadodes on praegusel tehnoloogia arengutasemel praktiliselt võimatu. Kõik seadmed, mis on mõeldud tornaado parameetrite fikseerimiseks, purunevad nende poolt esimesel kokkupuutel halastamatult. Tornaadode voogude kiirust hinnatakse kaudsete märkide järgi, peamiselt nende tekitatud hävingu või veetavate kaupade kaalu järgi. Pealegi, eristav tunnus klassikaline tornaado - arenenud äikesepilve olemasolu, omamoodi elektriaku, mis suurendab tornaado erienergiat. Tornaado tekkimise ja arengu mehhanismi mõistmiseks vaatleme esmalt äikesepilve struktuuri.

TORMIPILV

Tüüpilises äikesepilves on ülemine laetud positiivne ja põhi negatiivselt laetud. See tähendab, et õhus, mida toetavad tõusvad voolud, hõljub mitme kilomeetri pikkune hiiglaslik elektrikondensaator. Sellise kondensaatori olemasolu toob kaasa asjaolu, et maa või vee pinnal, mille kohal pilv asub, ilmub selle elektriline jälg - indutseeritud elektrilaeng, millel on pilve aluse laengule vastupidine märk, see tähendab, et maa pind on positiivselt laetud.

Muide, indutseeritud elektrilaengu tekitamise kogemust saab teha kodus. Puista laua pinnale väikesed paberitükid, kammi kuivad juuksed plastkammiga ja vii kamm kuhjatud paberitükkide lähedale. Kõik nad tormavad lauast eemaldudes kammi juurde ja jäävad sellest kinni. Selle lihtsa katse tulemust selgitatakse väga lihtsalt. Kamm sai juuste vastu hõõrdumise tagajärjel elektrilaengu ning paberil kutsub see esile vastupidise märgiga laengu, mis tõmbab paberitükid täielikult Coulombi seaduse järgi kammi külge.

Arenenud rünksajupilve aluse lähedal on võimas ülespoole suunatud niiskusest küllastunud õhuvool. Lisaks dipoolvee molekulidele, mis hakkavad Maa magnetväljas pöörlema, kandes impulssi üle neutraalsetele õhumolekulidele, kaasates neid pöörlemisse, on ülesvoolus positiivsed ioonid ja vabad elektronid. Need võivad tekkida molekulide kokkupuutel päikesekiirgusega, piirkonna loodusliku radioaktiivse fooni ja äikesepilve puhul äikesepilve aluse ja maa vahelise elektrivälja energia mõjul (pidage meeles indutseeritud elektrilaeng!). Muide, tänu indutseeritud positiivsele laengule maapinnal ületab positiivsete ioonide arv tõusvas õhuvoolus oluliselt negatiivsete ioonide arvu. Kõik need laetud osakesed sööstavad tõusva õhuvoolu toimel äikesepilve alusele. Positiivsete ja negatiivsete osakeste vertikaalsed kiirused elektriväljas on aga erinevad. Väljatugevust saab hinnata pilve aluse ja maapinna potentsiaalide erinevuse järgi - teadlaste mõõtmiste järgi on see mitukümmend miljonit volti, mis äikesepilve aluse kõrgusega üks kuni kaks kilomeetrit, annab elektrivälja tugevuseks kümneid tuhandeid volte meetri kohta. See väli kiirendab positiivseid ioone ja aeglustab negatiivseid ioone ja elektrone. Seetõttu läbib ülespoole suunatud voolu ristlõike ajaühikus rohkem positiivseid laenguid kui negatiivseid. Teisisõnu tekib maapinna ja pilve aluse vahele elektrivool, kuigi õigem oleks rääkida tohutust hulgast omavahel ühendavatest elementaarvooludest. maa pind koos pilve põhjaga. Kõik need voolud on paralleelsed ja voolavad samas suunas.

Selge on see, et Ampère’i seaduse järgi nad suhtlevad omavahel, nimelt tõmbavad nad ligi. Füüsika käigust on teada, et kahe samas suunas voolava elektrivoolu ühiku pikkuse juhtme vastastikuse tõmbejõud on võrdeline nende voolude jõudude korrutisega ja pöördvõrdeline juhtide vahelise kaugusega. .

Kahe elektrijuhi külgetõmbejõud on tingitud Lorentzi jõududest. Iga juhi sees liikuvaid elektrone mõjutab kõrvaljuhis oleva elektrivoolu tekitatud magnetväli. Neid mõjutab Lorentzi jõud, mis on suunatud piki juhtide keskpunkte ühendavat sirgjoont. Kuid vastastikuse külgetõmbejõu tekkimiseks on juhtide olemasolu täiesti vabatahtlik - piisab vooludest endast. Näiteks kaks puhkeolekus sama elektrilaenguga osakest tõrjuvad Coulombi seaduse järgi teineteist, kuid samas suunas liikuvad samad osakesed tõmbavad teineteist seni, kuni tõmbe- ja tõukejõud tasakaalustavad teineteist. On lihtne näha, et tasakaaluasendis olevate osakeste vaheline kaugus sõltub ainult nende kiirusest.

Elektrivoolude vastastikuse külgetõmbe tõttu tormavad laetud osakesed äikesepilve keskmesse, suheldes teel elektriliselt neutraalsete molekulidega ning liigutades neid ka äikesepilve keskmesse. Tõusva voolu ristlõikepindala väheneb mitu korda ja kuna vool pöörleb, siis vastavalt impulsi jäävuse seadusele selle nurkkiirus suureneb. Ülesvooluga juhtub sama, mis iluuisutajaga, kes väljasirutatud kätega jääl keerledes surub need oma kehale, mistõttu tema pöörlemiskiirus kasvab järsult (õpikunäide füüsikaõpikutest, et me saab televiisorist vaadata!). Selline õhu pöörlemiskiiruse järsk tõus tornaados koos selle läbimõõdu samaaegse vähenemisega toob kaasa tuule lineaarse kiiruse suurenemise, mis, nagu eespool mainitud, võib isegi helikiirust ületada.

Just äikesepilve olemasolu, mille elektriväli eraldab laetud osakesed märgiliselt, viib selleni, et tornaados ületavad õhuvoolude kiirused taifuuni õhuvoolude kiirused. Piltlikult öeldes toimib äikesepilv omamoodi "elektriläätsena", mille fookusesse koondub niiske õhu ülesvoolu energia, mis viib tornaado esilekerkimiseni.

VÄIKE KERIS

On ka keerised, mille tekkemehhanism ei ole kuidagi seotud dipoolvee molekuli pöörlemisega magnetväljas. Nende hulgas on kõige levinumad tolmupöörised. Need on moodustunud kõrbes, steppides ja mägipiirkondades. Suuruse poolest jäävad nad klassikalistele tornaadodele alla, nende kõrgus on umbes 100–150 meetrit ja läbimõõt mitu meetrit. Tolmukeeriste tekkeks on vajalik tingimus kõrb, hästi soojendatud tasandik. Pärast moodustumist eksisteerib selline keeris üsna lühikest aega, 10-20 minutit, liikudes kogu selle aja tuule mõjul. Hoolimata asjaolust, et kõrbeõhk praktiliselt ei sisalda niiskust, tagab selle pöörleva liikumise elementaarlaengute koostoime Maa magnetväljaga. Päikese poolt tugevalt soojendatud tasandiku kohal on võimas ülespoole suunatud õhuvool, mille osa molekule päikesekiirguse ja eriti selle ultraviolettkiirguse mõjul on ioniseeritud. Päikesekiirguse footonid löövad õhuaatomite välistest elektronkihtidest välja elektronid, moodustades nii positiivsete ioonide ja vabade elektronide paarid. Tulenevalt asjaolust, et elektronidel ja positiivsetel ioonidel on võrdsete laengutega oluliselt erinev mass, on nende panus keerise nurkimpulsi tekkesse erinev ja tolmupöörise pöörlemissuund on määratud positiivse pöörlemissuunaga. ioonid. Selline pöörlev kuiva õhusammas tõstab oma liikumise ajal kõrbe pinnalt tolmu, liiva ja väikseid veerisid, mis iseenesest ei mängi tolmuse keeristormide tekkemehhanismis mingit rolli, vaid toimivad omamoodi indikaatorina. õhu pöörlemisest.

Kirjanduses kirjeldatakse ka õhupööriseid, üsna haruldasi loodusnähtus. Need esinevad päeva kuumal ajal jõgede või järvede kallastel. Selliste keeriste eluiga on lühike, nad tekivad ootamatult ja sama ootamatult kaovad. Ilmselt aitavad nende tekkele kaasa nii veemolekulid kui ka päikesekiirguse toimel soojas ja niiskes õhus tekkinud ioonid.

Palju ohtlikumad on veepöörised, mille tekkemehhanism on sarnane. Kirjeldus on säilinud: „Juulis 1949 tõusis Washingtoni osariigis soojal päikesepaistelisel päeval pilvitu taevaga järve pinnale kõrge pritsmevee sammas. See eksisteeris vaid mõne minuti, kuid sellel oli märkimisväärne tõstejõud. Jõe kaldale lähenedes tõstis ta üsna raske, umbes nelja meetri pikkuse mootorpaadi, nihutas seda mitukümmend meetrit ja vastu maad põrgades murdis selle tükkideks. Veekeerised on enim levinud seal, kus veepind on päikese poolt tugevalt kuumutatud – troopilistes ja subtroopilistes vööndites.

Suurte tulekahjude korral võib tekkida õhukeeris. Selliseid juhtumeid on kirjanduses kirjeldatud, esitame neist ühe. „Veel 1840. aastal raiuti Ameerika Ühendriikides metsi põldude jaoks. Suurele lagendikule oli kuhjatud tohutul hulgal võsa, oksi ja puid. Need pandi põlema. Mõne aja pärast tõmbusid üksikute lõkete leegid kokku, moodustades tulise samba, alt lai, pealt teritatud, 50-60 meetri kõrgune. Veel kõrgemal andis tuli teed suitsule, mis tõusis kõrgele taevasse. Tulesuitsu keeristorm pöörles hämmastava kiirusega. Majesteetliku ja hirmuäratava vaatepildiga kaasnes vali müra, mis meenutas äikest. Pöörise tugevus oli nii suur, et see tõusis õhku ja paiskas kõrvale suured puud.

Mõelge tulise tornaado moodustumise protsessile. Puidu põletamisel eraldub soojust, mis osaliselt muundub kuumutatud õhu ülesvoolu kineetiliseks energiaks. Põlemisel toimub aga teine ​​protsess - õhu ja põlemisproduktide ionisatsioon.

kütust. Ja kuigi üldiselt on kuumutatud õhk ja kütuse põlemissaadused elektriliselt neutraalsed, tekivad leegis positiivselt laetud ioonid ja vabad elektronid. Ioniseeritud õhu liikumine Maa magnetväljas viib paratamatult tulise tornaado tekkeni.

Tahaksin märkida, et õhu keerisliikumine ei toimu ainult suurte tulekahjude ajal. D.V.Nalivkin esitab oma raamatus Tornaadod küsimusi: „Oleme juba rohkem kui korra rääkinud madalamõõtmeliste keeristega seotud mõistatustest, püüdnud mõista, miks kõik keerised keerlevad? Küsimusi on ka teisi. Miks põhu põlemisel kuumutatud õhk ei tõuse sirgjooneliselt, vaid spiraalselt ja hakkab pöörlema. Kuum õhk käitub samamoodi kõrbes. Miks see lihtsalt ilma tolmuta üles ei lähe? Sama juhtub udu ja pihustiga, kui kuum õhk pühib üle veepinna.

On vulkaanipursete ajal tekkivaid pööriseid, neid vaadeldi näiteks Vesuuvi kohal. Kirjanduses nimetatakse neid tuhapööristeks – vulkaani pursanud tuhapilved osalevad keerise liikumises. Selliste keeristormide tekkemehhanism on üldiselt sarnane tulepööriste tekkemehhanismiga.

Vaatame nüüd, millised jõud meie Maa rahutus atmosfääris taifuunidele mõjuvad.

CORIOLISE JÕUD

Inertsiaalne jõud, mida nimetatakse Coriolise jõuks, mõjub kehale, mis liigub pöörlevas tugisüsteemis, näiteks pöörleva ketta või kuuli pinnal. Selle jõu määrab vektorkorrutis (valemite nummerdamine algab artikli esimesest osast)

F K = 2M[ VΩ], (20)

Kus M- kehamass; V - keha kiiruse vektor; Ω - võrdlussüsteemi pöörlemise nurkkiiruse vektor juhul gloobus- Maa pöörlemise nurkkiirus ja [VΩ] - nende vektorkorrutis, mis skalaarkujul näeb välja järgmine:

F l \u003d 2M | v | | Ω | sin α, kus α on vektorite vaheline nurk.

Maakera pinnal liikuva keha kiiruse saab jagada kaheks komponendiks. Üks neist asub palliga puutuvas tasapinnas kohas, kus keha asub, ehk teisisõnu kiiruse horisontaalses komponendis: teine, vertikaalne komponent, on selle tasapinnaga risti. Kehale mõjuv Coriolise jõud on võrdeline selle asukoha geograafilise laiuskraadi siinusega. Mööda meridiaani mis tahes suunas põhjapoolkeral liikuvat keha mõjutab liikumisel paremale suunatud Coriolise jõud. Just see jõud paneb põhjapoolkera jõgede paremkaldad minema uhtuma, sõltumata sellest, kas need voolavad põhja või lõunasse. Lõunapoolkeral suunatakse liikumisel sama jõud vasakule ja meridionaalses suunas voolavad jõed uhuvad ära vasakkaldad. Geograafias nimetatakse seda nähtust Baeri seaduseks. Kui jõesäng ei ole meridionaalse suunaga joondatud, on Coriolise jõud väiksem jõe voolusuuna ja meridiaani vahelise nurga koosinuse võrra.

Peaaegu kõik uurimused, mis on pühendatud taifuunide, tornaadode, tsüklonite ja igasuguste keeristormide tekkele ning nende edasisele liikumisele, näitavad, et Coriolise jõud on nende esinemise algpõhjus ja just tema määrab tuulte trajektoori. nende liikumine Maa pinnal. Kui aga Coriolise jõud osaleks tornaadode, taifuunide ja tsüklonite loomises, oleks neil põhjapoolkeral parempööre - päripäeva ja lõunaosas - vasakule, see tähendab vastu. Kuid põhjapoolkera taifuunid, tornaadod ja tsüklonid pöörlevad vasakule, vastupäeva, ja lõunapoolkera - paremale, päripäeva. See ei vasta absoluutselt Coriolise jõu mõju suunale, pealegi on see sellele otse vastupidine. Nagu juba mainitud, on Coriolise jõu suurus võrdeline geograafilise laiuskraadi siinusega ja on seetõttu maksimaalne poolustel ja puudub ekvaatoril. Järelikult, kui see aitaks kaasa erineva ulatusega pööriste tekkele, ilmuksid need kõige sagedamini polaarsetel laiuskraadidel, mis on täiesti vastuolus olemasolevate andmetega.

Seega tõestab ülaltoodud analüüs veenvalt, et Coriolise jõul pole midagi pistmist taifuunide, tornaadode, tsüklonite ja kõikvõimalike pööriste tekkega, mille tekkemehhanismidest on juttu eelmistes peatükkides.

Arvatakse, et Coriolise jõud määrab nende trajektoorid, eriti kuna põhjapoolkeral kalduvad taifuunid meteoroloogiliste moodustistena liikumise ajal paremale ja lõunaosas vasakule, mis vastab õhuvoolu suunale. Coriolise jõud nendel poolkeradel. Näib, et taifuunide trajektooride kõrvalekaldumise põhjus on leitud - see on Coriolise jõud, kuid ärgem kiirustagem järeldustega. Nagu eespool mainitud, kui taifuun liigub mööda Maa pinda, mõjutab seda kui ühte objekti Coriolise jõud, mis on võrdne:

F c = 2MVΩ sin θ cos α, (21)

kus θ on taifuuni geograafiline laiuskraad; α on nurk taifuuni kui terviku kiirusvektori ja meridiaani vahel.

Taifuuni trajektooride kõrvalekaldumise tõelise põhjuse väljaselgitamiseks proovime määrata taifuunile mõjuva Coriolise jõu väärtust ja võrrelda seda teise, nagu nüüd näeme, reaalsema jõuga.

MAGNUSE JÕUD

Pasaattuule poolt liigutatud taifuunile avaldab mõju jõud, mida autorile teadaolevalt ei ole selles kontekstis veel ükski uurija käsitlenud. See on taifuuni kui ühe objekti koosmõju jõud õhuvooluga, mis seda taifuuni liigutab. Kui vaatate taifuunide trajektoore kujutavat joonist, näete, et nad liiguvad pideva puhumise mõjul idast läände. troopilised tuuled, passaattuuled, mis tekivad maakera pöörlemise tõttu. Samas ei kanna pasaattuul taifuuni ainult idast läände. Kõige olulisem on see, et pasaattuules mõjub taifuunile jõud, mis tuleneb taifuuni enda õhuvoolude vastasmõjust passaattuule õhuvooluga.

Sellele langeva vedeliku või gaasi voolus pöörlevale kehale mõjuva põikjõu tekkimise mõju avastas Saksa teadlane G. Magnus 1852. aastal. See väljendub selles, et kui pöörlev ringsilinder voolab ümber oma teljega risti oleva irrotatsioonilise (laminaarse) voolu, siis silindri selles osas, kus selle pinna joonkiirus on vastupidine vastutuleva voolu kiirusele, tekib tekib suurenenud rõhu piirkond. Ja vastasküljel, kus pinna joonkiiruse suund langeb kokku vastutuleva voolu kiirusega, on ala vähendatud rõhk. Rõhu erinevus silindri vastaskülgedel toob kaasa Magnuse jõu tekkimise.

Leiutajad on teinud katseid Magnuse jõudu kasutada. Projekteeriti, patenteeriti ja ehitati laev, millele paigaldati purjede asemel vertikaalsed mootoritega pöörlevad silindrid. Selliste pöörlevate silindriliste "purjede" kasutegur ületas kohati isegi tavaliste purjede efektiivsust. Magnuse efekti kasutavad ka jalgpallurid, kes teavad, et kui anda pallile löömisel pöörlev liikumine, muutub selle lennutrajektoor kõverjooneliseks. Sellise löögiga, mida nimetatakse "kuivaks leheks", saate palli vastase väravasse saata peaaegu jalgpalliväljaku nurgast, mis on väravaga ühel joonel. Löögi korral väänavad palli võrkpallurid, tennisistid ja pingpongi mängijad. Kõikidel juhtudel tekitab keerleva palli liikumine mööda keerulist trajektoori vastasele palju probleeme.

Tulgem siiski tagasi pasaattuule liigutatud taifuuni juurde.

Pasaattuuled, stabiilsed õhuvoolud (puhuvad pidevalt üle kümne kuu aastas) ookeanide troopilistel laiuskraadidel katavad 11 protsenti nende pindalast põhjapoolkeral ja kuni 20 protsenti lõunapoolkeral. Pasaattuulte põhisuund on idast läände, kuid 1-2 kilomeetri kõrgusel lisanduvad neile ekvaatori poole puhuvad meridionaalsed tuuled. Selle tulemusena liiguvad põhjapoolkeral pasaattuuled edelasse ja lõunasse.

Loode poole. Pasaattuuled said eurooplastele tuntuks pärast Kolumbuse esimest ekspeditsiooni (1492–1493), mil selle osalejaid hämmastas tugevate kirdetuulte stabiilsus, mis kandis karavelle Hispaania rannikult läbi Atlandi ookeani troopiliste piirkondade.

Taifuuni hiiglaslikust massist võib mõelda kui pasaattuules pöörlevast silindrist. Nagu juba mainitud, pöörlevad nad lõunapoolkeral päripäeva ja vastupäeva põhjapoolkeral. Seetõttu kalduvad nii põhja- kui ka lõunapoolkeral esinevad taifuunid vastasmõju tõttu võimsa passaattuule vooluga ekvaatorist eemale - vastavalt põhja ja lõunasse. Nende liikumise sellist iseloomu kinnitavad hästi meteoroloogide tähelepanekud.

(Järgneb lõpp.)

Ampere'i seadus

1920. aastal avastas prantsuse füüsik Henre Marie Ampère eksperimentaalselt uue nähtuse – kahe juhi koosmõju vooluga. Selgus, et kaks paralleelset juhti tõmbavad või tõrjuvad sõltuvalt neis oleva voolu suunast. Juhtmed kalduvad lähenema üksteisele, kui voolud voolavad samas suunas (paralleelselt), ja eemalduvad üksteisest, kui voolud liiguvad vastassuundades (anti-paralleelsed). Ampère suutis seda nähtust õigesti seletada: toimub voolude magnetväljade vastastikmõju, mis on määratud "kinnituse reegliga". Kui rõngas on sisse keeratud voolu I suunas, näitab selle käepideme liikumine magnetvälja joonte H suunda.

Kaks paralleelselt lendavat laetud osakest moodustavad samuti elektrivoolu. Seetõttu nende trajektoorid lähenevad või lahknevad sõltuvalt osakeste laengu märgist ja liikumise suunast.

Tugeva vooluga elektripoolide (solenoidide) projekteerimisel tuleb arvestada juhtide vastasmõju - nende pöördeid läbivad paralleelsed voolud tekitavad suuri jõude, mis suruvad pooli kokku. On juhtumeid, kus torust valmistatud piksevarras muutus pärast pikselöögi silindriks: seda suruvad välklambilahendusvoolu magnetväljad kokku sadade kiloampritese jõuga.

Ampère'i seaduse alusel määratakse voolutugevuse standardühik SI-s - amper (A). Riigi standard"Füüsikaliste suuruste ühikud" määratlevad:

"Amper võrdub voolutugevusega, mis kahe paralleelse lõpmatu pikkusega ja tühise ristlõikepindalaga sirgjoonelise juhtme läbimisel, mis asuvad vaakumis üksteisest 1 m kaugusel, tekitaks vastastikmõju, mis võrdub 2 . 10–7 N".

Üksikasjad uudishimulikele

MAGNUSE JA CORIOLISE JÕUD

Võrrelgem Magnuse ja Coriolise jõudude mõju taifuunile, esitades selle esmase lähendusena pöörleva õhusilindri kujul, mille ümber voolab passaat. Sellisele silindrile mõjuv Magnuse jõud on võrdne:

F m = DρHV n V m / 2, (22)

kus D on taifuuni läbimõõt; ρ on passaattuule õhutihedus; H on selle kõrgus; V n > - õhu kiirus pasaattuules; V t - lineaarne õhukiirus taifuunis. Lihtsate teisendustega saame

Fм = R 2 HρωV n , - (23)

kus R on taifuuni raadius; ω on taifuuni nurkkiirus.

Eeldades esimeses lähenduses, et pasaattuule õhutihedus on võrdne õhu tihedusega taifuunis, saame

M t \u003d R 2 Hρ, - (24)

kus M t on taifuuni mass.

Siis saab (19) kirjutada kui

F m \u003d M t ωV p – (25)

või F m \u003d M t V p V t / R. (26)

Jagades Magnuse jõu avaldise Coriolise jõu avaldisega (17), saame

F m / F k \u003d M t V p V t / 2RMV p Ω sinθ cosα (27)

või F m / F k \u003d V t / 2RΩ sinθ cosα (28)

Arvestades, et rahvusvahelise klassifikatsiooni järgi loetakse troopilist tsüklonit taifuuniks, mille puhul tuule kiirus ületab 34 m/s, võtame oma arvutustes selle väikseima arvu. Kuna taifuunide tekkeks kõige soodsam geograafiline laiuskraad on 16 o, siis võtame θ = 16 o ja kuna kohe pärast taifuunide tekkimist liiguvad peaaegu mööda laiustrajektoore, siis võtame α = 80 o. Keskmise suurusega taifuuni raadius on 150 kilomeetrit. Asendades kõik andmed valemisse, saame

F m / F k \u003d 205. (29)

Teisisõnu, Magnuse jõud ületab Coriolise jõud kakssada korda! Seega on selge, et Coriolise jõul pole midagi pistmist mitte ainult taifuuni loomise protsessiga, vaid ka selle trajektoori muutmisega.

Pasaattuules tekkivat taifuuni mõjutavad kaks jõudu - eelmainitud Magnuse jõud ja pasaattuule aerodünaamiline survejõud taifuunile, mille saab leida lihtsast võrrandist

F d \u003d KRHρV 2 p, - (30)

kus K on taifuuni õhutakistustegur.

On lihtne näha, et taifuuni liikumise määrab resultantjõu mõju, mis on Magnuse jõudude ja aerodünaamilise rõhu summa, mis mõjub õhu liikumise suuna suhtes p nurga all. passaattuul. Selle nurga puutuja on leitav võrrandist

tgβ = F m /F d. (31)

Asendades avaldised (26) ja (30) avaldisteks (31), saame pärast lihtsaid teisendusi

tgβ = V t /KV p, (32)

On selge, et taifuunile mõjuv jõud F p puutub kokku selle trajektooriga ja kui on teada pasaattuule suund ja kiirus, siis on võimalik seda jõudu konkreetse taifuuni jaoks piisava täpsusega arvutada. määrates seega kindlaks selle edasise trajektoori, mis minimeerib nende tekitatavat kahju. Taifuuni trajektoori saab ennustada samm-sammult meetod, samas kui tekkiva jõu tõenäoline suund tuleb arvutada selle trajektoori igas punktis.

Vektorkujul näeb avaldis (25) välja järgmine:

F m = M [ωV n ]. (33)

On lihtne näha, et Magnuse jõudu kirjeldav valem on struktuurilt identne Lorentzi jõu valemiga:

F l = q .

Neid valemeid võrreldes ja analüüsides märkame, et valemite struktuurne sarnasus on piisavalt sügav. Seega mõlema vektorkorrutise (M& #969; ja q V) iseloomustavad objektide parameetreid (taifuun ja elementaarosake) ja õiged osad ( V n ja B) - keskkonnad (passaadituule kiirus ja magnetvälja induktsioon).

Fizpraktik

CORIOLIS SUUNDAB MÄNGIJAT

Pöörlevas koordinaatsüsteemis, näiteks maakera pinnal, Newtoni seadused ei täitu – selline koordinaatsüsteem on mitteinertsiaalne. Selles ilmneb täiendav inertsjõud, mis sõltub keha joonkiirusest ja süsteemi nurkkiirusest. See on risti keha trajektooriga (ja selle kiirusega) ja seda nimetatakse Coriolise jõuks prantsuse mehaaniku Gustave Gaspard Coriolise (1792-1843) järgi, kes selle lisajõu selgitas ja arvutas. Jõud on suunatud nii, et kiirusvektoriga kokku langemiseks tuleb seda pöörata süsteemi pöörlemissuunas täisnurga all.

Kuidas Coriolise jõud elektrilise plaadimängija abil “töötab”, saab näha kaks lihtsat katset seadistades. Nende teostamiseks lõigake paksust paberist või papist ring välja ja asetage see kettale. See toimib pöörleva koordinaatsüsteemina. Teeme kohe märkuse: mängija ketas pöörleb päripäeva ja Maa - vastu. Seetõttu suunatakse meie mudeli jõud vastupidises suunas, kui need, mida täheldatakse Maal meie poolkeral.

1. Asetage kaks virna raamatuid mängija kõrvale, selle plaadi kohale. Asetage joonlaud või sirge riba raamatutele nii, et selle üks serv langeb ketta läbimõõdule. Kui fikseeritud kettaga tõmmatakse pehme pliiatsiga piki riba selle keskelt servani, siis on see loomulikult sirge. Kui me nüüd käivitame mängija ja tõmbame mööda riba pliiatsiga, siis joonistab see kõverjoonelise trajektoori vasakule, täielikult kooskõlas G. Coriolise arvutatud seadusega.

2. Ehitage raamatuvirnadest slaid ja liimige sellele kleeplindiga paks paberisoon, mis on orienteeritud piki ketta läbimõõtu. Kui veeretate väikese palli mööda renni fikseeritud kettale, veereb see mööda läbimõõtu. Ja pöörleval kettal hakkab see vasakule minema (muidugi, kui hõõrdumine selle veeremise ajal pole väike).

Fizpraktik

MAGNUSE MÕJU LAUAL JA ÕHUS

1. Liimige paksust paberist väike silinder. Asetage raamatuvirn laua serva lähedale ja ühendage see laua servaga. Kui paberisilinder veereb saadud liugurilt alla, võime mõistlikult eeldada, et see liigub mööda parabooli lauast eemale. Selle asemel aga painutab silinder trajektoori järsult teises suunas ja lendab laua alla!

Selle paradoksaalne käitumine on täiesti arusaadav, kui meenutame Bernoulli seadust: mida madalamaks muutub siserõhk gaasi- või vedelikuvoolus, seda suurem on voolukiirus. Just selle nähtuse alusel töötab näiteks pihustuspüstol: kõrgem atmosfäärirõhk pressib vedeliku alandatud rõhuga õhuvooluks.

Huvitaval kombel järgivad mingil määral ka inimvoolud Bernoulli seadust. Metroos eskalaatori sissepääsu juures, kus liiklus on raskendatud, kogunevad inimesed tihedasse, tugevalt kokkusurutud rahvamassi. Ja kiiresti liikuval eskalaatoril seisavad nad vabalt - "siserõhk" reisijate voolus langeb.

Kui silinder langeb, jätkates pöörlemist, lahutatakse vastutuleva õhuvoolu kiirusest selle parema külje kiirus ja sellele lisatakse vasaku külje kiirus. Suhteline õhuvoolu kiirus silindrist vasakul on suurem ja rõhk selles madalam kui paremal. Rõhu erinevus muudab silindri järsult oma trajektoori ja lendab laua alla.

Coriolise ja Magnuse seadusi arvestatakse rakettide väljalaskmisel, pikkade vahemaade täpsel laskmisel, turbiinide, güroskoopide jms arvutamisel.

2. Mähi paberisilindrit mitu korda paberi või tekstiilteibiga. Kui nüüd lindi otsast järsult tõmmata, kerib see silindri lahti ja annab samal ajal edasi liikumine. Selle tulemusena lendab silinder Magnuse jõudude mõjul, kirjeldades õhus surnud silmuseid.

Õhumassid.Õhumassi nimetatakse suur hulkõhk, millel on suhteliselt ühtlased omadused horisontaalsuunas, mõnikord tuhandete kilomeetrite ulatuses.

Soojema aluspinna kohal liikuvat õhumassi nimetatakse külm; liikudes üle külmema aluspinna – soe; termilises tasakaalus keskkonnaga kohalik.

Arktikas tekkivat õhumassi nimetatakse arktiline õhk, mis on kogu paksuselt tugevalt jahutatud, madala absoluutse ja kõrge suhtelise õhuniiskusega, mis kannab endaga kaasa udu ja hägu. Moodustunud parasvöötme laiuskraadidel polaarne õhk. Talvel on sellise õhu massid oma omadustelt Arktika lähedal; suvel on polaarõhk tugevalt tolmune ja halva nähtavusega. Tekkinud subtroopikas ja troopikas troopiline õhk väga soe, tolmune, mida iseloomustab kõrge absoluutne niiskus, mis põhjustab sageli opalestsentsi (punakas päike ja kauged objektid sinises udus). Kontinentaalne troopiline õhk on päeval ebastabiilne (konvektsioon, tolmupöörised ja tormid, tornaadod). Nähtavus väheneb.

Ekvatoriaalneõhul on üldiselt samad omadused kui troopilisel õhul, kuid mõned neist on veelgi tugevamad.

Esiküljed. Kahe erineva õhumassi kokkupuutepunkt füüsikalised omadused, nimetatakse liideseks (ees). Sellise pinna ristumisjoont aluspinnaga (meri või maa) nimetatakse rindejooneks. Esiküljed jagunevad mobiilseteks ja statsionaarseteks.

Arktiline põhifront eraldab arktilist õhku polaarõhust; peamine polaarfront – polaarõhk troopikast; peamine troopiline front on troopiline õhk ekvatoriaalt.

soe front tekib siis, kui soe õhumass voolab üle külmale. Rõhk sellise esiosa ees langeb. "Küüniste" kujul olevad rünkpilved toimivad ka sooja frondi kuulutajana. Sooja frondi eel on esirinne udu. Sooja frondi tsooni ületades satub laev laiale tugeva vihma- või lumeribale, mille nähtavus on halvenenud.

külm front tekib siis, kui külmad õhumassid kiiluvad sooja õhu alla. Sellega on kaasas vihmapilvede "sein". Esiosa ees olev rõhk langeb oluliselt. Külma frondiga kohtudes satub laev hoovihmade, äikesetormide, tuiskhoogude ja tiheda mere tsooni. Kui aga külma õhu kiil "lõikab" soojad massid aeglaselt, siis sellise külma frondi joone taha satub laev tugevate sademete tsooni.

Oklusiooni esiosa tekib kahe õhumassi – sooja ja külma – vastasmõjul. Kui möödasõidumassi temperatuur on madalam kui ees, siis esiosa nimetatakse külma oklusiooni esiosaks; kui möödasõidumassi temperatuur on kõrgem kui ees, on tegemist sooja oklusioonifrondiga. Oklusioonifrontidest möödudes võib laev sattuda halvenenud nähtavuse, sademete, tugeva tuule, millega kaasnevad lained.

Tsüklonid. Tsüklon tekib madala rõhuga alana kahe erineva temperatuuriga õhumassi piiril. Tavaliselt on see lainehäire esipinnal. Üle 1000 km pikkuse laine muutub ebastabiilseks ja öeldakse, et tsüklon "süveneb": külma ja sooja frondi vahele moodustub keelekujuline sooja õhu sektor. Edasise arenguga külm front, liigub kiiremini kui soe, jõuab sellele järele; sooja ja külma frondi sulgemine kõrvaldab sooja sektori, moodustades oklusioonifrondi.

Tsükloni läbimõõt ulatub mitmesajast kuni 5000 km-ni; keskmine sõidukiirus 30-60 km/h. Pilvede, tuule, muutuste hoolikad vaatlused atmosfääri rõhk ja õhutemperatuurid võimaldavad teha navigeerimiseks olulisi järeldusi:

Kui üksikud väikesed rünkpilved liiguvad all tuulega samas suunas, on vaatleja tsükloni tagaosas ja võib oodata ilma paranemist;

Kui pilvede liikumissuund ei ühti allpool tuule suunaga, on vaatleja tsükloni ees ning ühe-kahe päeva pärast on oodata pikaajalisi sademeid ja temperatuurimuutusi (suvel madalam ja talvel kõrgem). );

Kui tuul tugevneb ja selle suund muutub koos päikesega, vaatleja põhjapoolkera(lõunapoolkera) asub tsükloni paremas (vasakul) pooles; kui tugevneva tuule suund muutub vastu päikest, tuleks teha vastupidine järeldus;

Kui tuule suund ei muutu, on vaatleja tsükloni keskme rajal ja oodata on ajutist tuulevaikust ning seejärel tuule tugevnemist vastasküljelt.

Troopilised tsüklonid. Erinevalt parasvöötme laiuskraadidelt pärinevatest tsüklonitest nimetatakse troopika vahel tekkivaid tsüklonilisi häireid troopilisteks tsükloniteks. Lääne-Indias nimetatakse neid orkaanideks; Aasia ida pool - taifuunide poolt; India ookeanis - tsüklonid; lõunaosas India ookean- arkaan. Troopiliste tsüklonite läbimõõt on tavaliselt alla 100–300 miili ja keskosa läbimõõt on 20–30 miili. Baarigradient troopilises tsüklonis ületab mõnikord 40 mb ja tuule kiirus ulatub 100 km / h ning need näitajad, erinevalt parasvöötme tsüklonitest, püsivad peaaegu kogu orkaani piirkonnas (taifuun jne).

Riis. 114.

Üks taifuuni lähenemise märke on valest suunast tuleva laine ilmnemine, kust tuul puhub või enne puhus. Tuule tekitatud paisutus on märgatav juba 400-600 miili kaugusel taifuuni keskpunktist. Paisumise suuna järgi saab hinnata taifuuni keskpunkti asukohta ja seda suunda muutes saab hinnata selle liikumise suunda.

Taifuuni keskpunkti lähenedes langeb atmosfäärirõhk järsult, rünkpilved annavad teed vihmapilvede hunnikule; valitseb tormieelne tuulevaikus koos lämmatava kuumusega. Seejärel langeb õhutemperatuur kiiresti, hakkab sadama vihma, mis läheb üle troopiliseks paduvihmaks.

Põhjapoolkera troopilise tsükloni lihtsustatud diagramm on näidatud joonisel fig. 114. Nagu jooniselt näha, kalduvad tuuled taifuuni piirkonnas selle keskpunkti suunast paremale keskmiselt 60°. Seetõttu jääb seljaga tuule poole seisva vaatleja jaoks taifuuni keskpunkt eespool, umbes 60° tuule suunast vasakule. Taifuuni keskpunktile lähenedes suureneb tuule kõrvalekalde nurk raadiusest ja ulatub keskpunkti vahetus läheduses 90°-ni. Taifuuni keskosas on karmi merega kerge tuul ja isegi tuulevaikus. Pärast taifuuni keskpunkti ("tormi silm") läbimist tõuseb tuul väga kiiresti orkaaniks. Tuule tugevus 12 punkti hoitakse 30-35 miili kaugusel keskusest ja rohkem. Siis ta järk-järgult nõrgeneb. Niisiis, 50–75 miili kaugusel taifuuni keskpunktist on tuule jõud 10 punkti; 100-150 miili kaugusel - 8-9 punkti. Ja ainult 200-250 miili kaugusel väheneb tuule jõud 6-7 punktini. Kasutades troopilise tsükloni mudelit (vt joonis 114), ei ole raske kindlaks teha laeva asukohta troopilise tsükloni keskpunkti liikumistee suhtes: kui tuule suund muutub päripäeva, siis läbib anumat tsükloni parem pool; kui tuule suund muutub vastupäeva - vasak pool; kui tuule suund ei muutu - tsükloni keskpunkt. Seega

Riis. 115.

troopilise tsükloniga kohtumisel õige kursi valimiseks peate juhinduma järgmistest reeglitest:

1) põhjapoolkeral purjetades (joon. 115, a): troopilise tsükloni paremast poolest möödudes tuleb lamada parempoolse tiiva külgtuules (tuua tuul paremale põsesarnale) ja hoida seda kurssi. kuni baromeeter hakkab tõusma;

Troopilise tsükloni vasakust poolest möödumisel tuleb lebada tüürpoordi tagaküljel (tuua tuul paremale ahtrisse) ja hoida seda kurssi kuni troopilise tsükloni tsoonist väljumiseni; olles troopilise tsükloni keskpunkti teekonnal, asuvad nad ka tüürpoordi tagaküljel (joonis 115, a) ja hoiavad kinni, nagu varem näidatud;

2) lõunapoolkeral ujudes (joon. 115, b):

Troopilise tsükloni vasakust poolest möödudes püsige vasakpoolses tõmbes, hoidke kurssi seni, kuni baromeeter hakkab tõusma;

Troopilise tsükloni paremast poolest möödudes heitke pikali vasakpoolsele tugipostile ja hoidke seda, nagu varem näidatud; orkaani teekonnal olles too tuul ka tagasi sadama hoovi tagaküljele ja valitse nii kuni orkaanipiirkonnast väljumiseni.

Antitsüklonid- kõrge atmosfäärirõhuga alad on nagu tsüklonid paigal ja liikuvad.

Põhja poolt tungiv antitsüklon toob külmal aastaajal kaasa temperatuuri languse, selge ilma ja hea nähtavuse; soojal aastaajal - äikesetormid, lõunast tulev antitsüklon, külmal aastaajal toob pika pilvise ilma; sooja ilmaga - vihmad koos äikesetormidega ning öösel - kaste ja maa udu. selge märk antitsüklonaalne ilm on õhutemperatuuri, niiskuse ja muude meteoroloogiliste elementide järsk ööpäevane kõikumine.

Edasi
Sisukord
tagasi

Tsüklonid liiguvad alati. Liikumise all peame silmas tsükloni liikumist tervikuna, sõltumata selles puhuvatest tuultest, mis erinevad osad tsüklonitel on erinev kiirus ja suund. Tsüklon liigub nagu ühtne süsteem mida iseloomustab selle keskpunkti liikumine.

Tsüklonid liiguvad üldise õhutranspordi suunas keskmises ja ülemises troposfääris (nad ütlevad ka: juhtiva voolu suunas). Selline üldine õhutransport toimub kõige sagedamini läänest itta. Seetõttu liiguvad tsüklonid kõige sagedamini horisondi läänepoolsest poolest ida poole.

Kuid juhtub ka seda, et kõrged madala liikumisega tsüklonid ja antitsüklonid, mis ulatuvad läbi kogu troposfääri paksuse, paiknevad nii, et isobaarid ja hoovused kõrgustel kalduvad tsoonisuunast kõrvale. Seejärel liiguvad mobiilsed tsüklonid pärast seda mittetsoonilist ülespoole liikumist suure komponendiga lõunasse või põhja. Harvadel juhtudel on juhtiva oja suund isegi ida poole; siis liigub ka tsüklon anomaalselt, idast läände.

Mõnel juhul osutuvad tsüklonite teed väga mitmekesiseteks ja isegi tüüpilised rajad teatud piirkonnas kujutavad endast üsna keerulist pilti. Kuid keskmiselt liiguvad tsüklonid läänest itta komponendiga, mis on suunatud kõrgetele laiuskraadidele. Seetõttu täheldatakse sügavaimaid tsükloneid, nagu eespool mainitud, subpolaarsetel laiuskraadidel: põhjapoolkeral - Atlandi ookeani põhjaosas ja Vaiksed ookeanid, lõunapoolkeral - Antarktika mandri lähedal.

Tsükloni kiirus on 25-35% väiksem kui juhtiva voolu kiirus. Keskmiselt on selle suurusjärk 30–40 km / h. Mõnel juhul võib see olla kuni 80 km/h või rohkem. IN hiline staadium tsükloni eluiga, kui see on juba täis, siis liikumiskiirus väheneb, kohati väga järsult.

Kuigi tsüklonite kiirused on väikesed, võib tsüklon oma eksisteerimise paari päevaga liikuda märkimisväärse, suurusjärgus mitme tuhande kilomeetri kaugusele, muutes teel ilmarežiimi.

Kui tsüklon möödub, tuul tugevneb ja selle suund muutub. Kui tsüklon läbib oma lõunaosaga etteantud koha, muutub tuul lõunast edelasse ja loodesse. Kui tsüklon möödub oma põhjaosast, muutub tuul kagust itta, kirdesse ja põhja. Seega on tsükloni esi- (ida-) osas tuul lõunapoolse komponendiga, tagumises (lääne) osas - põhjakomponendiga. Sellega on seotud ka temperatuurikõikumised tsükloni läbimise ajal.

Lõpuks iseloomustab tsüklonaalseid alasid suurenenud pilvisus ja sademed. Tsükloni esiosas on sademed ulatuslikud, tõusuteed, sajab sooja frondi või oklusioonifrondi pilvedest. Tagaosas on sajuhooge, külmale frondile iseloomulikult rünkpilvedest, kuid peamiselt tsükloni tagaosas madalatele laiuskraadidele voolavatest külmadest õhumassidest. Tsükloni lõunaosas on kohati tibutavat sooja õhumassi sademeid.

Tsükloni lähenemist on sageli näha rõhulanguse ja läänehorisondile ilmuvate esimeste pilvede järgi. Need on eesmised rünkpilved, mis liiguvad paralleelselt. Lühidalt, perspektiivi tõttu näivad need ribad silmapiirist lahkuvat. Neile järgnevad rünkpilved, seejärel tihedamad kõrgkihtpilved ja lõpuks nimbostratus koos kaasnevate fraktonimbuspilvedega. Seejärel tsükloni tagaosas rõhk tõuseb ja pilvisus omandab kiiresti muutuva iseloomu: rünk- ja rünkpilved annavad sageli teed selginemisele.

Mõni aeg tagasi ei osanud teadlased mõeldagi, et planeedi pinnal tekkis umbes kakssada tsüklonit ja umbes viiskümmend antitsüklonit, sest paljud neist jäid nähtamatuks, kuna nende esinemispiirkondades puudusid ilmajaamad. Kuid nüüd on satelliidid, mis jäädvustavad esilekerkivaid muutusi. Mis on tsüklon ja antitsüklon ning kuidas need tekivad?

Esiteks, mis on tsüklon

Tsüklon on tohutu atmosfääri keeris madala õhurõhuga. Selles segunevad õhumassid alati põhjas vastupäeva ja lõunas päripäeva.

Nad ütlevad, et tsüklon on nähtus, mida täheldatakse erinevatel planeetidel, sealhulgas Maal. See tekib taevakeha pöörlemise tõttu. Sellel nähtusel on suur jõud ja see toob endaga kaasa kõige tugevamad tuuled, sademed, äikesetormid ja muud nähtused.

Antitsüklon

Looduses on selline asi nagu antitsüklon. Pole raske arvata, et see nähtus on tsükloni vastand. Seda iseloomustab õhumasside liikumine lõunapoolkeral vastupäeva ja põhjapoolkeral päripäeva.

Antitsüklonid suudavad ilmastiku stabiliseerida. Pärast neid saabub territooriumile vaikne vaikne ilm: suvel on palav ja talvel pakane.

Tsüklonid ja antitsüklonid

Mis on siis tsüklon ja antitsüklon? Need on kaks atmosfääri ülemistes kihtides esinevat ja edasi kandvat nähtust erinev ilm. Ainus, mis neil nähtustel ühist on, on see, et need esinevad teatud territooriumidel. Näiteks tekivad antitsüklonid kõige sagedamini jääväljade kohal. Ja mida suurem on jää pindala, seda tugevam on antitsüklon.

Teadlased on sajandeid püüdnud kindlaks teha, mis on tsüklon, mis on selle tähtsus ja mida see mõjutab. Põhimõisted see atmosfääri nähtus arvesta õhumassidega ja rinnetega.

õhumassid

Paljude tuhandete kilomeetrite ulatuses on horisontaalsetel õhumassidel samad omadused. Need jagunevad külmadeks, kohalikeks ja soojadeks:

1. Külmadel on madalam temperatuur kui pinnal, mille kohal need asuvad.
2. Soojadel on rohkem kui pinnal, kus need asuvad.
3. Kohalik mass on õhk, mille temperatuur ei erine selle all asuvast territooriumist.

Õhumassid moodustuvad Maa erinevate osade kohal, mis määrab nende omadused ja erinevad omadused. Piirkond, mille kohal õhumassid moodustuvad, annab neile oma nime.

Näiteks kui need tekivad Arktika kohal, antakse neile nimi Arktika. Selline õhk on külm, udu, uduga. Troopilised õhumassid toovad soojust ja põhjustavad keeristormi ja tornaado, tormide teket.

Tsüklonid

Atmosfääritsüklon on madala rõhuga ala. See tekib kahe erineva temperatuuriga õhuvoolu tõttu. Tsükloni keskosas on minimaalsed atmosfääriindikaatorid: rõhk selle keskosas on madalam ja äärtes kõrge. Tundub, et õhumassid paiskuvad ülespoole, moodustades seeläbi tõusvaid õhuvoolusid.

Õhumasside liikumise suunas saavad teadlased hõlpsasti kindlaks teha, millises poolkeras see tekkis. Kui selle liikumine langeb kokku tunniosutiga, siis pärineb see lõunapoolkeralt ja kui õhk liigub vastu, siis tuli tsüklon põhjapoolkeralt.

Tsükloni toimepiirkonnas võib täheldada selliseid nähtusi nagu pilvemasside kuhjumine, äkilised temperatuurimuutused, sademed, äikesetormid, keeristormid.

Troopika kohal sündinud tsüklon

Troopilised tsüklonid erinevad teistes piirkondades esinevatest tsüklonitest. Seda tüüpi nähtustel on mitmesuguseid nimetusi: orkaanid, taifuunid, arkaanid. Tavaliselt on troopilised keerised suured – kuni kolmsada miili või rohkem. Nad suudavad juhtida tuult kiirusega üle 100 km/h.

Selle atmosfäärinähtuse eripäraks teistest on see, et tuul kiireneb kogu tsükloni ulatuses ja mitte ainult teatud vööndites, nagu parasvöötmes esinevate tsüklonite puhul. peamine omadus troopilise tsükloni lähenemine on lainetuse tekkimine veepinnal. Pealegi läheb see tuulest vastupidises suunas.

Eelmise sajandi 70ndatel tabas Bangladeshi troopiline tsüklon Bhola, mis määrati olemasoleva viie hulgast kolmandaks kategooriaks. Tal oli tuulekiirus väike, kuid sellega kaasnenud vihm pani Gangese üle kallaste, mis ujutas üle kõik saared, uhtes minema kõik asulad. Selle katastroofi tagajärjel hukkus üle 500 tuhande inimese.

Tsükloni kaalud

Iga tsükloni tegevus on hinnatud orkaani skaalal. See näitab kategooriat, tuule kiirust ja tormi loodet:

1. Esimest kategooriat peetakse kõige lihtsamaks. Sellega on tuul 34-44 m / s. Tormi mõõn ei ületa kahte meetrit.
2. Teine kategooria. Seda iseloomustavad tuuled 50-58 m/s ja tormilaine kuni 3 m.
3. Kolmas kategooria. Tuule tugevus võib ulatuda 60 meetrini sekundis ja tormi tõusulaine - mitte rohkem kui 4 m.
4. Neljas kategooria. Tuul - kuni 70 meetrit sekundis, tormilaine - umbes 5,5 m.
5. Viiendat kategooriat peetakse tugevaimaks. See hõlmab kõiki tsükloneid, mille tuuletugevus on 70 meetrit sekundis ja tormilaine üle 5,5 meetri.

Üks kurikuulsamaid 5. kategooria troopilisi orkaane on Katrina, mis on tapnud ligi 2000 inimest. Samuti sai orkaanid viies kategooria: "Wilma", "Rita", "Ivan". Viimase läbimisel läbi Ameerika territooriumi tekkis üle saja seitsmeteistkümne tornaado.

Tsüklonite moodustumise etapid

Tsükloni tunnus määratakse selle territooriumi läbimise ajal. Samal ajal täpsustatakse selle kujunemise etappi. Kokku on neid neli:

1. Esimene aste. Seda iseloomustab õhuvooludest keerise tekke algus. Selles etapis toimub süvenemine: see protsess kestab tavaliselt umbes nädala.
2. noor tsüklon. Noores staadiumis olev troopiline tsüklon võib liikuda eri suundades või liikuda väikeste õhumasside kujul lühikesi vahemaid. Keskosas tekib rõhulangus, keskkoha ümber hakkab moodustuma tihe rõngas, mille raadius on umbes 50 km.
3. küpsusaste. Seda iseloomustab rõhu languse peatumine. Selles etapis saavutab tuule kiirus maksimumi ja lakkab kasvamast. Tormituule raadius on paigutatud tsükloni paremale küljele. Seda etappi võib jälgida mitu tundi kuni mitu päeva.
4. Sumbumine. Kui tsüklon jõuab maale, algab sumbumise etapp. Sel perioodil võib orkaan liikuda korraga kahes suunas või järk-järgult tuhmuda, muutudes kergemateks troopilisteks pööristeks.

mao rõngad

Tsüklonid (kreekakeelsest sõnast "madurõngas") on pöörised hiiglaslik suurus mille läbimõõt võib ulatuda tuhandetesse kilomeetritesse. Tavaliselt tekivad need kohtades, kus ekvaatorilt tulev õhk põrkub selle poole suunduvate külmade hoovustega. Nende vahele moodustunud piiri nimetatakse atmosfäärifrondiks.

Kokkupõrke ajal ei lase soe õhk külma õhu läbipääsu. Nendes piirkondades toimub surumine ja õhumass on sunnitud tõusma kõrgemale. Selliste masside kokkupõrgete tagajärjel rõhk tõuseb: osa soojast õhust on sunnitud kõrvale kalduma, alludes külma survele. Seega toimub õhumasside pöörlemine.

Tekkivad keerised hakkavad püüdma uusi õhumasse ja need hakkavad liikuma. Pealegi on tsükloni liikumine selle keskosas väiksem kui piki perifeeriat. Nendes tsoonides, kus keeris liigub järsult, on õhurõhu tugevad hüpped. Lehtri keskosas tekib õhupuudus ja selle kuidagi kompenseerimiseks sisenevad keskossa külmad massid. Nad hakkavad sooja õhku tõrjuma ülespoole, kus see jahtub, ja selles olevad veepiisad kondenseeruvad ja moodustavad pilved, millest seejärel langeb sademeid.

Keerised võivad elada mitu päeva või mitu nädalat. Mõnes piirkonnas registreeriti ligi aasta vanuseid tsükloneid. See nähtus on tüüpiline madala rõhuga piirkondadele.

Tsüklonite tüübid

Pööriseid on erinevat tüüpi, kuid mitte igaüks neist ei ole hävitav. Näiteks seal, kus tsüklonid on nõrgad, kuid väga tuulised, võib täheldada järgmisi nähtusi:

• Häired. Selle nähtuse korral ei ületa tuule kiirus seitseteist meetrit sekundis.
• Torm. Tsükloni keskmes on liikumiskiirus kuni 35 m/s.
• Depressioon. Sellisel kujul on tsükloni kiirus seitseteist kuni kakskümmend meetrit sekundis.
• Orkaan. Selle valiku korral ületab tsükloni kiirus 39 m/s.

Teadlased tsüklonite kohta

Igal aastal registreerivad teadlased üle maailma troopiliste tsüklonite tugevnemist. Nad muutuvad tugevamaks, ohtlikumaks, nende aktiivsus kasvab. Seetõttu leidub neid mitte ainult troopilistel laiuskraadidel, vaid ka mujal Euroopa riigid ja nende jaoks ebatavalisel ajal. Kõige sagedamini täheldatakse seda nähtust suve lõpus ja varasügisel. Siiani tsükloneid kevadel ei täheldata.

Üks võimsamaid pööriseid, mis Euroopa riike pühkisid, oli orkaan Lothar 1999. aastal. Ta oli väga võimas. Meteoroloogid ei saanud seda andurite rikke tõttu parandada. See orkaan põhjustas sadade inimeste surma ja põhjustas metsadele tõsist kahju.

Rekordilised tsüklonid

1969. aastal tabas orkaan Camila. Kahe nädalaga jõudis ta Aafrikast Ameerikasse ja saavutas tuule jõu 180 km/h. Pärast Kuuba läbimist nõrgenes tema jõud paarikümne kilomeetri võrra ja teadlased uskusid, et Ameerikasse jõudes nõrgenes ta veelgi. Kuid nad eksisid. Pärast Mehhiko lahe ületamist sai orkaan taas jõudu. "Camila" määrati viies kategooria. Rohkem kui 300 tuhat inimest jäi teadmata kadunuks, tuhanded said vigastada. Siin on veel mõned kurvad rekordid:

1. Ohvrite arvu rekordiks sai 1970. aasta tsüklon "Bhola", mis nõudis üle 500 tuhande inimelu. Ohvrite potentsiaalne arv võib ulatuda miljonini.
2. Teisel kohal on orkaan Nina, mis 1975. aastal tappis Hiinas üle saja tuhande inimese.
3. 1982. aastal möllas Kesk-Ameerikas orkaan Paul, mis tappis ligi tuhat inimest.
4. 1991. aastal tabas Filipiine tsüklon Thelma, mis tappis mitu tuhat inimest.
5. Kõige hullem oli 2005. aasta orkaan Katrina, mis nõudis ligi 2000 inimelu ja tekitas ligi 100 miljardi dollari suuruse kahju.

Orkaan Camila on ainus orkaan, mis täies jõus maale jõudis. Tuule puhangud ulatusid 94 meetrini sekundis. Guami saarel on registreeritud veel üks tuule tugevuse rekordiomanik. Taifuuni tuule tugevus oli 105 meetrit sekundis.

Kõigi registreeritud pööriste seas oli suurim läbimõõt "Tüüp", mis oli laiali üle 2100 kilomeetri. Väikseim taifuun on Marco, mille tuule läbimõõt on vaid 37 kilomeetrit.

Tsükloni eluea järgi otsustades möllas “John” kõige kauem 1994. aastal. See kestis 31 päeva. Talle kuulub ka pikima läbitud vahemaa rekord (13 000 kilomeetrit).