گرداب اتمسفر برای پراکنده کردن ابرها. پراکندگی ابرها - برقراری هوای خوب

مبارزه بین جریان های گرم و سرد، به دنبال یکسان سازی اختلاف دما بین شمال و جنوب، با درجات مختلف موفقیت رخ می دهد. سپس توده‌های گرم تسخیر می‌شوند و به شکل یک زبان گرم به سمت شمال، گاهی به گرینلند، نوایا زملیا و حتی به سرزمین فرانتس یوزف نفوذ می‌کنند. سپس توده های هوای قطب شمال به شکل یک "قطره" غول پیکر به سمت جنوب نفوذ می کنند و با از بین بردن هوای گرم در مسیر خود، بر روی کریمه و جمهوری ها فرو می ریزند. آسیای مرکزی. این مبارزه به ویژه در زمستان، زمانی که اختلاف دما بین شمال و جنوب افزایش می یابد، آشکار می شود. در نقشه های سینوپتیک نیمکره شمالی، همیشه می توانید چندین زبانه هوای گرم و سرد را ببینید که به اعماق مختلف در شمال و جنوب نفوذ می کند (آنها را در نقشه ما پیدا کنید).

عرصه ای که در آن مبارزه جریان های هوا آشکار می شود دقیقاً در پرجمعیت ترین نقاط جهان - عرض های جغرافیایی معتدل قرار می گیرد. این عرض های جغرافیایی تغییرات آب و هوایی را تجربه می کنند.

متلاطم ترین مناطق جو ما مرزهای توده های هوا هستند. گردبادهای عظیم اغلب بر روی آنها به وجود می آیند که تغییرات مداوم آب و هوا را برای ما به ارمغان می آورد. بیایید با جزئیات بیشتری با آنها آشنا شویم.

جلویی را تصور کنید که توده های سرد و گرم را از هم جدا می کند (شکل 15، a). هنگامی که توده های هوا با سرعت های مختلف حرکت می کنند یا زمانی که یک هوا

جرم در امتداد جلو در یک جهت و دیگری در جهت مخالف حرکت می کند، سپس خط جلو می تواند خم شود و امواج هوا روی آن شکل می گیرد (شکل 15، ب). در همان زمان، هوای سرد بیشتر و قوی تر به سمت جنوب می چرخد، زیر "زبان" هوای گرم جریان می یابد و بخشی از آن را به سمت بالا جابجا می کند. - زبان گرم بیشتر و بیشتر به سمت شمال نفوذ می کند و توده سردی را که در جلوی آن قرار دارد، "شسته" می کند. لایه های هوا به تدریج می چرخند.

از قسمت مرکزی گرداب، هوا با نیرو به سمت حومه آن خارج می شود. بنابراین، در بالای زبان گرم، فشار به شدت کاهش می یابد و نوعی گودال در جو ایجاد می شود. چنین گردابی با فشار کاهش یافته در مرکز سیکلون نامیده می شود ("سیکلون" به معنای دایره ای است).

از آنجایی که هوا به مکان هایی با فشار کمتر جریان می یابد، در یک سیکلون باید به سمت آن گرایش پیدا کند

لبه های گرداب مستقیم به مرکز. اما در اینجا باید به خواننده یادآوری کنیم که به دلیل چرخش زمین به دور محور خود، مسیر تمام اجسام در حال حرکت در نیمکره شمالی به سمت راست منحرف می شود. بنابراین، برای مثال، سواحل سمت راست رودخانه ها با شدت بیشتری شسته می شوند، ریل های سمت راست در راه آهن های دو مسیره سریعتر فرسوده می شوند. و باد در طوفان نیز به سمت راست منحرف می شود. نتیجه یک گرداب با بادهای خلاف جهت عقربه های ساعت است.

برای درک اینکه چگونه چرخش زمین بر جریان هوا تأثیر می گذارد، طرحی را تصور کنید سطح زمینروی کره زمین (شکل 16). جهت باد در نقطه A با فلش نشان داده شده است. باد در نقطه A جنوب غربی است. پس از مدتی، زمین می چرخد ​​و نقطه A به نقطه B می رود. جریان هوا به سمت راست منحرف می شود و زاویه تغییر می کند. وزش باد غربی - جنوب غربی خواهد بود. پس از مدتی، نقطه B به نقطه C منتقل می شود و باد غربی می شود، یعنی حتی بیشتر به سمت راست می چرخد.

اگر خطوطی با فشارهای مساوی، یعنی ایزوبارها، در ناحیه سیکلون ترسیم شوند، معلوم می شود که آنها مرکز سیکلون را احاطه کرده اند (شکل 15، ج). این همان چیزی است که یک طوفان در اولین روزهای زندگی خود به نظر می رسد. بعدش چه اتفاقی برایش می افتد؟

زبان طوفان بیشتر و بیشتر به سمت شمال کشیده می شود، تیز می شود و به یک بخش گرم بزرگ تبدیل می شود (شکل 17). معمولاً در قسمت جنوبی طوفان قرار دارد، زیرا جریان های گرم اغلب از جنوب و جنوب غربی می آیند. این بخش از دو طرف توسط هوای سرد احاطه شده است. نگاه کنید که جریان های گرم و سرد در یک طوفان چگونه می گذرند، خواهید دید که دو جبهه وجود دارد که از قبل می شناسید. مرز سمت راست بخش گرم، جبهه گرم طوفان با نوار گسترده ای از بارش است، و مرز سمت چپ، سرد است. نوار بارندگی باریک است.

طوفان همیشه در جهت نشان داده شده توسط فلش ​​(موازی با ایزوبارهای بخش گرم) حرکت می کند.

بیایید دوباره به نقشه آب و هوا برویم و یک طوفان در فنلاند پیدا کنیم. مرکز آن با حرف H (فشار کم) مشخص می شود. در سمت راست یک جبهه گرم است. هوای قطبی دریایی به هوای قاره جریان می یابد، برف می بارد.

در سمت چپ - یک جبهه سرد: هوای دریای قطب شمال، در اطراف بخش، به جریان گرم جنوب غربی می شکند. نوار باریکی از طوفان های برفی این در حال حاضر یک طوفان به خوبی توسعه یافته است.

حالا بیایید سعی کنیم پیش بینی کنیم سرنوشت بیشترطوفان سخت نیست. از این گذشته ، قبلاً گفتیم که جبهه سرد سریعتر از گرم حرکت می کند. این بدان معنی است که با گذشت زمان، موج هوای گرم حتی تندتر می شود، بخش سیکلون به تدریج باریک می شود و در نهایت هر دو جبهه بسته می شود، انسداد رخ می دهد. این مرگ برای طوفان است. قبل از انسداد، سیکلون می توانست از توده هوای گرم "تغذیه" کند. اختلاف دما بین جریان های سرد و بخش گرم حفظ شد. طوفان زنده شد و توسعه یافت. اما پس از بسته شدن هر دو جبهه، "خوراک" طوفان قطع می شود. هوای گرم بالا می آید و طوفان شروع به محو شدن می کند. بارش در حال کاهش است، ابرها به تدریج از بین می روند، باد در حال خاموش شدن است،
فشار برابر می شود و یک منطقه چرخشی کوچک از یک طوفان مهیب باقی می ماند. چنین طوفانی در حال مرگ روی نقشه ما، آن سوی ولگا وجود دارد.

سیکلون ها از نظر اندازه متفاوت هستند. گاهی اوقات گردبادی به قطر تنها چند صد کیلومتر است. اما همچنین اتفاق می افتد که یک گردباد منطقه ای به قطر 4-5 هزار کیلومتر - یک قاره کامل را می گیرد! توده‌های هوای گوناگونی می‌توانند به مراکز گرداب‌های گردابی عظیم سرازیر شوند: گرم و مرطوب، سرد و خشک. بنابراین، آسمان بالای گردباد اغلب ابری است و باد شدید و گاهی طوفانی است.

امواج متعددی می توانند در مرز بین توده های هوا شکل بگیرند. بنابراین، طوفان ها معمولاً نه یک به یک، بلکه به صورت سری، چهار یا بیشتر توسعه می یابند. در حالی که اولی در حال محو شدن است، زبان گرم تازه شروع به کشیده شدن در دومی می کند. یک طوفان 5-6 روز زندگی می کند و در این مدت می تواند فضای بزرگی را پوشش دهد. طوفان در طول روز به طور متوسط ​​حدود 800 کیلومتر و گاهی تا 2000 کیلومتر می دود.

طوفان ها اغلب از غرب به ما می آیند. این به دلیل حرکت عمومی توده های هوا از غرب به شرق است. طوفان های قوی در قلمرو ما بسیار نادر هستند. باران یا برف طولانی، باد تند تند - این تصویر معمولی از طوفان ما است. اما در مناطق استوایی گاهی طوفان‌هایی با قدرت فوق‌العاده همراه با بارندگی‌های شدید و بادهای شدید وجود دارد. اینها طوفان و طوفان هستند.

ما قبلاً می دانیم که وقتی خط مقدم بین دو جریان هوا پایین می آید، یک زبان گرم در توده سرد فشرده می شود و بنابراین یک سیکلون متولد می شود. اما خط مقدم می تواند در جهت هوای گرم خم شود. در این حالت، گردابی با خواص کاملاً متفاوت از یک سیکلون به وجود می آید. به آن آنتی سیکلون می گویند. این دیگر یک توخالی نیست، بلکه یک کوه هوایی است.

فشار در مرکز چنین گردابی بیشتر از لبه های آن است و هوا از مرکز به سمت حومه گرداب پخش می شود. در جای خود، هوا از لایه های بالاتر فرود می آید. با پایین آمدن، منقبض می شود، گرم می شود و ابری در آن به تدریج از بین می رود. بنابراین، هوا در آنتی سیکلون معمولا ابری و خشک است. در دشت در تابستان گرم و در زمستان سرد است. فقط در حومه پادسیکلون می تواند مه و ابرهای کم لایه رخ دهد. از آنجایی که در یک پاد سیکلون تفاوت زیادی در فشار وجود ندارد، در اینجا بادها بسیار ضعیف تر هستند. آنها در جهت عقربه های ساعت حرکت می کنند (شکل 18).

با توسعه گرداب، لایه های بالایی آن گرم می شوند. این امر به ویژه زمانی قابل توجه است که زبان سرد از -

بریده می شود و گردباد از سرما یا هنگامی که آنتی سیکلون در یک مکان راکد می شود، دیگر "تغذیه" نمی کند. سپس هوا در آن پایدارتر می شود.

به طور کلی، پاد سیکلون ها گرداب های ساکت تری نسبت به طوفان ها هستند. آنها آهسته تر حرکت می کنند، حدود 500 کیلومتر در روز. اغلب هفته ها در یک منطقه می ایستند و می ایستند و سپس دوباره به راه خود ادامه می دهند. اندازه آنها بزرگ است. پاد سیکلون اغلب، به ویژه در زمستان، تمام اروپا و بخشی از آسیا را در بر می گیرد. اما در سری های جداگانه از طوفان ها، پاد سیکلون های کوچک، متحرک و کوتاه مدت نیز می تواند رخ دهد.

این گردبادها معمولاً از شمال غربی و کمتر از غرب به سمت ما می آیند. در نقشه های آب و هوا، مراکز آنتی سیکلون ها با حرف B (فشار بالا) نشان داده شده است.

پاد سیکلون را در نقشه ما پیدا کنید و ببینید که ایزوبارها در اطراف مرکز آن چگونه قرار دارند.

اینها گردابهای جوی هستند. هر روز از کشور ما عبور می کنند. آنها را می توان در هر نقشه آب و هوایی پیدا کرد.

اکنون همه چیز در نقشه ما برای شما آشنا است و می توانیم به دومین شماره اصلی کتاب خود - پیش بینی آب و هوا برویم.

جو سیاره ما هرگز آرام نیست، توده های هوا در آن هستند در حرکت مداوم. عنصر هوا در طوفان ها به بالاترین قدرت خود می رسد - چرخش های دایره ای باد به سمت مرکز. طوفان ها، طوفان ها گردبادهای غول پیکر هستند. بیشتر اوقات، آنها از مناطق گرم شده مناطق گرمسیری اقیانوس ها سرچشمه می گیرند، اما می توانند در عرض های جغرافیایی بالا نیز رخ دهند. پرسرعت ترین گردبادهای گردباد هنوز تا حد زیادی مرموز هستند.

جو زمین مانند اقیانوسی است که به جای آب، هوا در آن پاشیده می شود. تحت تأثیر تشعشعات خورشیدی، تسکین و چرخش روزانه سیاره، ناهمگونی هایی در اقیانوس هوا به وجود می آید. مناطق کاهش فشارسیکلون نامیده می شود، آنتی سیکلون های مرتفع. در طوفان ها است که بادهای قوی متولد می شوند. قطر بزرگترین آنها به هزاران کیلومتر می رسد و به لطف ابرهایی که آنها را پر می کنند، به وضوح از فضا قابل مشاهده هستند. در هسته آنها، این گرداب ها هستند، که در آن هوا به صورت مارپیچی از لبه ها به مرکز، به ناحیه ای با فشار کم حرکت می کند. چنین گردبادهایی که دائماً در جو وجود دارند، اما دقیقاً در مناطق استوایی در اقیانوس اطلس و بخش شرقی اقیانوس آرام متولد می شوند و به سرعت باد بیش از 30 متر بر ثانیه می رسند، طوفان نامیده می شوند. ("طوفان" از طرف خدای شرور هند هوراکان). برای اینکه هوا با چنین سرعتی حرکت کند، اختلاف زیادی در فشار اتمسفر در یک فاصله کوتاه ضروری است.

پدیده های مشابه در بخش غربی اقیانوس آرام، در شمال خط استوا، طوفان (از چینی "tifeng"، به معنی "باد بزرگ") و در خلیج بنگال به سادگی طوفان نامیده می شود.

طوفان ها بر فراز آب های گرم اقیانوس ها بین درجه پنجم و بیستم عرض جغرافیایی شمالی و جنوبی ظاهر می شوند. یک پیش نیاز برای تشکیل آنها یک توده عظیم آب گرم است. مشخص شده است که دمای آب نباید کمتر از 26.5 درجه سانتیگراد باشد، عمق گرمایش باید حداقل پنجاه متر باشد. گرمتر از هوا، آب اقیانوس شروع به تبخیر می کند. توده‌های بخار گرم شده بالا می‌آیند و ناحیه‌ای با فشار کم را تشکیل می‌دهند و هوای اطراف را به داخل می‌کشند. در ارتفاع معین، بخار گرم شده به نقطه شبنم می رسد و متراکم می شود. در عین حال برجسته بودن انرژی حرارتیهوا را گرم می کند و باعث بالا آمدن آن می شود و در نتیجه سیکلون نوزاد را تغذیه می کند. جزء چرخشی سرعت باد آن را در نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه‌های ساعت و در جنوب در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخاند. چرخش در گردباد توده‌های هوای بیشتری را از بیرون در بر می‌گیرد. در نتیجه، شبح طوفان شکل یک قیف غول پیکر را به خود می گیرد که با گردن به سمت پایین چرخانده شده است. لبه های آن گاهی تا مرزهای بالایی تروپوسفر بالا می رود. در داخل قیف، منطقه ای از هوای آرام و صاف با فشار اتمسفر کم تشکیل می شود که توسط ابرهای رعد و برق احاطه شده است. این چشم طوفان است. اندازه معمول آن 3060 کیلومتر است. این فقط در نزدیکی طوفان های استوایی قدرتمند رخ می دهد و به وضوح از فضا قابل مشاهده است. یک طوفان گرمسیری بسته به محل تولد، به سمت شمال یا جنوب خط استوا حرکت می کند. بر روی زمین، به سرعت ضعیف می شود و به دلیل ناهمواری سطح زمین و کمبود رطوبت فرو می ریزد. اما به محض اینکه او به اقیانوس می‌رود، چرخ طیار می‌تواند با قدرتی تازه بچرخد. یک طوفان قدرتمند قادر است کل جزایر را از روی زمین پاک کند و خط ساحلی را تغییر دهد. سقوط در مناطق پرجمعیت، باعث ویرانی عظیم می شود و رگبارها و سیل های همراه ضربه دیگری را وارد می کند که نه کمتر خطرناک است. بنابراین، از پیامدهای طوفانی که در سال 1970 به ایالت بنگلادش رسید، بیش از سیصد هزار نفر جان خود را از دست دادند. طوفان کاترینا که در سال 2005 از خلیج مکزیک سرچشمه گرفت، نزدیک به 2000 نفر را کشت و بیش از 80 میلیارد دلار خسارت وارد کرد.

در منطقه گرمسیری، سالانه صدها طوفان تشکیل می شود، اما همه آنها قدرت طوفان به دست نمی آورند. مرکز ملی طوفان در فلوریدا 11 گرداب قوی را برای فصل آینده پیش بینی کرده است. قبلاً برای آنها رزرو شده است اسامی مناسب. سنت نامگذاری طوفان ها در قرن شانزدهم توسط اسپانیایی ها که مالک آمریکای لاتین بودند، وضع شد. آنها را به نام مقدسین می خواندند. سپس وارد مد شد نام های زنانه، از دهه 1970 مردانه. این ایده توسط خدمات هواشناسی در سراسر جهان، به جز جنوب آسیا، انتخاب شد.

اقیانوس اطلس طوفانی است

در عرض های جغرافیایی بالا و قطبی، پدیده های گردابی مشابهی وجود دارد، فقط مکانیسم تشکیل آنها متفاوت است. یک طوفان فرا گرمسیری انرژی را از یک جبهه جوی قدرتمند دریافت می کند، جایی که هوای سرد قطبی با هوای گرم همگرا می شود. پیچاندن چنین سیستمی نیز به دلیل چرخش زمین رخ می دهد. طوفان های برون استوایی از نظر قطر بزرگتر از طوفان های استوایی هستند، اما انرژی کمتری دارند.

هنگامی که سرعت باد در یک طوفان فرا گرمسیری به 20 24 متر بر ثانیه (نه امتیاز در مقیاس بوفور) می رسد، به آن دسته طوفان اختصاص داده می شود. بادهای شدیدتر نادر است. با این وجود، اگر یک طوفان، به عنوان مثال، بر فراز اقیانوس اطلس شمالی شکل بگیرد، در اقیانوس خشمگین می شود و گاهی اوقات سواحل اروپا را تسخیر می کند. که در سال های گذشتهبا این حال، استثناها شروع به رخ دادن کردند. در دسامبر 1999، قوی ترین طوفان لوتار، که دقیقاً از طوفان اقیانوس اطلس شمالی سرچشمه گرفت، به مرکز سرزمین اصلی، به سوییس منتقل شد. «کریل» که در ژانویه 2007 زندگی اروپایی‌ها را برای چند روز فلج کرد، موارد بیشتری را پوشش داد. منطقه بزرگ. سرعت باد در آن گاهی به 62 متر بر ثانیه می رسید.

در دهه اخیر طوفان های فرا گرمسیریاغلب آنها به دسته طوفان ها و طوفان ها حرکت می کنند و مسیر حرکت آنها نیز تغییر کرده است. اگر فرورفتگی‌های جوی قبلی که از اقیانوس اطلس شمالی سرچشمه می‌گرفتند از طریق بریتانیای کبیر و شبه جزیره اسکاندیناوی به اقیانوس منجمد شمالی سرازیر می‌شدند، اکنون شروع به حرکت به سمت شرق و جنوب کرده‌اند و بادهای قوی و بارش‌های سنگین را به مرکز اروپا و حتی روسیه می‌آورند. این حقایق نشان می دهد که احتمال وقوع طوفان های شدید در حال افزایش است و باید برای عناصری مانند کریل آماده باشیم.

گردباد یک منطقه مسکونی در شهر کویرلا در آلمان شرقی را در شب 2 اکتبر 2006 ویران کرد.

مردم و طوفان ها: جنگ دنیاها

انرژی جنبشی یک طوفان قدرتمند بسیار زیاد است 1.5 x 10 12 وات، این نیمی از ظرفیت تولید تمام نیروگاه های جهان است. برخی از توسعه دهندگان مدتهاست رویای هدایت آن را در جهت مفیدی داشتند، اما اطلاعات در مورد این در سطح شایعات است. گفته می شود، آزمایشگاه های مخفی وجود دارد که سلاح های هواشناسی را توسعه می دهند و حتی آنها را آزمایش می کنند. یکی از معدود تاییدیه های رسمی مبنی بر اینکه کار در این راستا انجام می شود، گزارش Weather as a Force Multiplier: Owning the Weather in 2025 است که مدتی پیش در وب سایت نیروی هوایی ایالات متحده منتشر شد. این یک فصل در مورد کنترل آب و هوا برای مقاصد نظامی دارد. از جمله قابلیت های اصلی حمله سلاح های هواشناسی، طوفان های هدایت شده است. ارتش ایالات متحده از «قدرت رزمی» خود آگاه است: در سال 1992، طوفان اندرو پایگاه هومستد را در شبه جزیره فلوریدا ویران کرد. با این حال، ایده طوفان های جهت دار را باید بیشتر به عنوان یک داستان علمی تخیلی دید تا به عنوان یک پروژه. تاکنون طوفان ها توسط انسان کنترل نشده اند.

برای مقابله با عناصر طبیعی، آنها راه‌های زیادی از جمله راه‌های عجیب و غریب ارائه کردند - با کمک فن‌های غول‌پیکر آنها را از ساحل دور کنند یا با یک بمب هیدروژنی آنها را بشکنند. در آزمایش Stormfury که توسط دانشمندان آمریکایی در دهه 1960 و 1980 انجام شد، یدید نقره در منطقه طوفان پاشیده شد. فرض بر این بود که این ماده به انجماد آب فوق خنک کمک می کند که در نتیجه گرما آزاد می شود و باران و باد در چشم طوفان شدت می یابد و ساختار کل گرداب را از بین می برد. در واقع، معلوم شد که در طوفان های استوایی، آب فوق خنک بسیار کمی وجود دارد و تأثیر سمپاشی حداقل است. به احتمال زیاد، اقدامات پیشگیرانه کمک خواهد کرد، مانند تغییر پارامترهای فرورفتگی جوی خاص که طوفان از آن متولد شده است. به عنوان مثال، خنک کردن سطح اقیانوس با مواد برودتی یا کوه های یخ، پاشیدن دوده روی آب برای جذب تابش خورشید (به طوری که آب گرم نشود). به هر حال، باید نوعی مکانیسم ماشه ای وجود داشته باشد که ناگهان باد را به یک مارپیچ دیوانه تبدیل کند. در آن است که کلید کنترل عناصر و توانایی پیش بینی دقیق مکان و زمان تولد یک طوفان نهفته است. فقط متخصصان به هیچ وجه نمی توانند آن را تشخیص دهند و بنابراین تلاش برای جلوگیری از تقویت گرداب به موفقیت منجر نمی شود.

از کانزاس تا اوز

در جو گردبادهای کوچکی وجود دارد. آنها در ابرهای رعد و برق بوجود می آیند و به سمت آب یا خشکی کشیده می شوند. گردبادها تقریباً در همه جای زمین رخ می دهند، اما اغلب، در حدود 75٪ موارد، ظاهر آنها در ایالات متحده ذکر شده است. آمریکایی ها آنها را "گردباد" یا "پیچاننده" می نامند و به چرخش دیوانه کننده و مسیر پیچیده اشاره می کنند. در اروپا نیز همین پدیده با نام «ترومبوس» شناخته می شود.

حقایق زیادی در مورد گردبادها وجود دارد که مطالعه آنها در پایان قرن نوزدهم آغاز شد. (گردبادهای کوچک را می توان حتی در خانه با قرار دادن یک پنکه روی وان آب گرم راه اندازی کرد.) با این وجود، هنوز هیچ نظریه منسجمی در مورد منشأ آنها وجود ندارد. طبق رایج ترین دیدگاه، گردبادها در ارتفاع چند کیلومتری زمانی که هوای گرمی که از پایین می آید با باد سرد افقی برخورد می کند، سرچشمه می گیرند. به عنوان مثال، این توضیح می دهد که چرا در مکان های بسیار سرد، مانند قطب جنوب، جایی که هوای نزدیک سطح گرم نیست، گردباد وجود ندارد. برای شتاب دادن گرداب به سرعت بالا، همچنین لازم است که فشار اتمسفر داخل آن به شدت کاهش یابد. گردبادها اغلب با طوفان های استوایی همراه هستند. چنین جفتی - یک طوفان با یک گردباد - تخریب بسیار قوی ایجاد می کند. چندین گردباد پشت سر هم وجود دارد. بنابراین، در آوریل 1974، 148 گردباد در ایالات متحده و کانادا در عرض 18 ساعت ظاهر شد. بیش از سیصد نفر جان باختند.

به طور معمول، گردباد شبیه خرطوم فیل است که از ابر رعد و برق آویزان شده است. گاهی اوقات شبیه یک قیف یا یک ستون است. با گرفتن آب، ماسه یا سایر مواد از سطح، گردباد قابل مشاهده می شود. عرض یک گردباد متوسط ​​چند صد متر، سرعت حرکت 1020 متر بر ثانیه است. او چندین ساعت زندگی می کند و ده ها کیلومتر مسافت را طی می کند. یک گردباد قوی، مانند یک جاروبرقی غول پیکر، هر چیزی را که سر راهش قرار می گیرد، می مکد و آن را تا ده ها کیلومتر به اطراف پراکنده می کند. داستان های خنده دار زیادی در مورد بارندگی معجزه آسا وجود دارد، به عنوان مثال، از میوه ها یا چتر دریایی. در سال 1940، در روستای مشچری، منطقه گورکی، سکه های نقره از آسمان سقوط کرد که یک گردباد از یک گنجینه کم عمق "قرض گرفت". یک بار در سوئد، گردبادی که به طور ناگهانی و درست در بحبوحه یک مسابقه باند به داخل استادیوم پرواز کرد، دروازه بان یکی از تیم ها را همراه با دروازه بلند کرد و آنها را با احتیاط چند متر تغییر داد بدون اینکه آسیبی به آنها وارد شود. هرچند لحظاتی قبل تیرهای تلگراف را مانند کبریت شکست و چندین ساختمان چوبی را تکه تکه کرد.

انرژی یک گردباد کمتر از انرژی طوفان است، اما سرعت باد در آن بسیار بیشتر است و می تواند به 140 متر بر ثانیه برسد. برای مقایسه: طوفان های استوایی از بالاترین، پنجمین رده طبق مقیاس طوفان SaffirSimpson اتخاذ شده در ایالات متحده با سرعت باد 70 متر بر ثانیه آغاز می شوند. چوبی که توسط گردباد به خوبی چرخیده است، می تواند تنه درخت را سوراخ کند، و کنده درخت می تواند خانه ای را به هم بزند. تنها 2 درصد از گردبادها به قدرت تخریبی می رسند و با این حال میانگین خسارت سالانه آنها به اقتصاد کشورهای آسیب دیده بسیار زیاد است.

و در مورد گرم شدن کره زمین چطور؟

محققان خاطرنشان می کنند که در اقیانوس اطلس، دوره های فعالیت طوفان ها و گردبادها با آرامش نسبی متناوب است. تعداد گردبادهای جوی، به ویژه طوفان های قدرتمند (به طور متوسط ​​3.5 در سال)، در سال 19401960 و از سال 1995 تا کنون افزایش یافته است. شدت بادها و طوفان های اقیانوسی حتی ملوانان باتجربه را شگفت زده می کند. برخی از دانشمندان آخرین شیوع فعالیت های جوی را طولانی مدت می دانند و آن را با گرم شدن کره زمین مرتبط می دانند. دیگران از ارتباط آن با چرخه های فعالیت خورشیدی دفاع می کنند. هر دو نسخه هنوز تأیید نشده اند، برعکس، در مقیاس سیاره ای، افزایش تعداد طوفان های گرمسیری مشاهده نشده است.

با این حال، این سوال که چگونه فعالیت طوفان با رشد طوفان تغییر خواهد کرد میانگین دمای سالانهسیاره، باز می ماند. بنابراین، پیش‌بینی دقیق طوفان استوایی بیش از هر زمان دیگری مرتبط است. برای آنها، بیشترین امکانات مدرن: ماهواره های فضایی، هواپیما، شناورهای الکترونیکی بارگذاری شده، رادارها، ابررایانه ها. اطلاعات زیادی وجود دارد: همه طوفان ها ثبت، ردیابی و خطر احتمالی را به مردم اطلاع می دهند. هشدار به موقع و تخلیه این تنها موارد برای امروز است راه های موثرمبارزه با عناصر

بی گناهی سنین

تأثیر فعال بر آب و هوا - مداخله انسان در جریان فرآیندهای جوی با تغییر برای مدت کوتاهی برخی فیزیکی یا خواص شیمیاییدر بخشی از جو با ابزار فنی. این شامل بارش باران یا برف از ابرها، جلوگیری از تگرگ، پراکندگی ابرها و مه، ضعیف شدن یا از بین بردن یخبندان در لایه زمینی هوا و غیره است.

انسان از زمان های قدیم در تلاش برای تغییر آب و هوا بوده است، اما تنها در قرن بیستم فناوری های خاصی برای تأثیرگذاری بر جو ایجاد شد که منجر به تغییر آب و هوا می شود.

باروری ابرها رایج ترین راه برای تغییر آب و هوا است. از آن برای ایجاد باران در مکان های خشک و یا برای کاهش احتمال تگرگ استفاده می شود - باعث باران قبل از تبدیل شدن رطوبت ابرها به تگرگ می شود یا برای کاهش بارندگی.

این مطالب بر اساس اطلاعات RIA Novosti و منابع باز تهیه شده است

اتمسفر را مشخص کنید پدیده های خطرناک(طوفان، طوفان، طوفان، طوفان، طوفان، طوفان، گردباد، بارش شدید، خشکسالی، مه، یخ، طوفان برفی، یخبندان، یخبندان، طوفان، رعد و برق).

ما در ته یک اقیانوس هوایی بزرگ زندگی می کنیم که در سراسر کره زمین قرار دارد. عمق این اقیانوس 1000 کیلومتر است و جو نامیده می شود.

بادها به اصطلاح "وسایل اختلاط" هستند، آنها ارائه می دهند:

تبادل هوای آلوده و پاک؛

اکسیژن رسانی مزارع و جنگل ها، مناطق گرم و سرد قطب شمال:

آنها ابرها را پراکنده می کنند و ابرهای بارانی را به مزارع تولید می کنند، بنابراین باد مهم ترین مؤلفه زندگی است.

محیط گازی اطراف زمین که با آن می چرخد، جو نامیده می شود. گرمای ناهموار باعث می شود گردش عمومیجوی که بر آب و هوا و آب و هوای زمین تأثیر می گذارد.

فشار اتمسفر به طور نابرابر توزیع می شود که منجر به حرکت هوا نسبت به زمین از بالا به پایین می شود. باد حرکت هوا نسبت به سطح زمین است که از توزیع نابرابر فشار اتمسفر ناشی می شود و از ناحیه هدایت می شود. فشار بالابه منطقه کم

شدت باد به گرادیان باریک بستگی دارد: هرچه اختلاف فشار اتمسفر بیشتر باشد و نواحی برهم کنش نزدیکتر باشند، افت فشار سریع‌تر برابر می‌شود و سرعت باد بیشتر می‌شود.

جهت باد بستگی به:

مواضع نسبی بالا و فشار کم;

چرخش زمین؛

در سال 1806، دریاسالار انگلیسی بافارت مقیاسی برای تعیین قدرت باد در نقاط ایجاد کرد. این ترازو امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

باد با سرعت 20 متر بر ثانیه شروع به ایجاد خسارت می کند. سرعت باد به دو صورت متر بر ثانیه و کیلومتر بر ثانیه اندازه گیری می شود. با ضرب مقدار اول در ضریب 3.6، مقدار دوم را بدست می آوریم (با عمل معکوس، همان ضریب به عنوان مقسوم علیه عمل می کند).

یک فرد با سرعت باد تا 36 متر بر ثانیه روی پاهای خود نگه داشته می شود. با سرعت باد 44 متر بر ثانیه، هیچ کس جرات خروج از اتاق را ندارد. به محض اینکه فشار باد که برابر با مجذور سرعت است از جرم یک نفر بیشتر شود، نیروها او را تغییر می دهند، باد او را می گیرد و می برد.

برای یک فرد، مطلوب ترین سرعت باد در روزهای گرم، زمانی که لباس سبک می پوشد، 1-2 متر در ثانیه است. در سرعت باد 3-7 متر بر ثانیه، تحریک ظاهر می شود. بادهای شدید بیش از 20 متر بر ثانیه باعث اختلال در زندگی می شود.

مقیاس بوفورت برای تعیین قدرت باد

قدرت باد (نقاط)	تعیین شفاهی	سرعت m/s	میانگین گرد شده، m/s	میانگین گرد شده، کیلومتر در ساعت	متوسط ​​گرد، گره	فشار متوسط ​​گرد، کیلوگرم بر متر	تأثیر باد بر اجسام
	باد آرام	0,3-1,5			2,5	0,1	نسیم خفیفی می‌وزد. جهت وزش باد را می توان از روی دود تعیین کرد. برگ ها و پرچم ها بی حرکتند.
	نسیم ملایم	1,6-3,3				0,5	پرچم کمی نوسان می کند، گاهی پرچم ها و برگ ها روی درختان.
	باد ضعیف	3,4-5,4					پرچم‌ها به اهتزاز در می‌آیند، شاخه‌های کوچک برگ درختان تاب می‌خورند.
	باد متوسط	5,5-7,9					پرچم‌ها و پرچم‌های کوچک دراز شده‌اند، شاخه‌های درختان بدون شاخ و برگ تاب می‌خورند. باد گرد و غبار و تکه های کاغذ را برمی انگیزد
	نسیم تازه	8,0-10,7					پرچم های بزرگ برافراشته می شوند، شاخه های بزرگ برهنه درختان تاب می خوردند.
	باد شدید	10,8-13,8					شاخه‌های بزرگ بین خانه‌ها و اشیاء ثابت تاب می‌خورند، سوت می‌زنند.
	باد شدید	13,9-17,1					تنه درختان کوچک بدون برگ تاب می خورد. سیم های تلفن زمزمه می کنند.
	باد بسیار شدید	17,2-24,4					درختان بزرگ را تکان می دهد، شاخه ها و شاخه ها را می شکند. به طور قابل توجهی حرکت در برابر باد را به تاخیر می اندازد.
	طوفان	20,7-24,4					شاخه های برهنه بزرگ درختان را می شکند، اجسام سبک را حرکت می دهد، به سقف ها آسیب می رساند.
	طوفان سنگین	24,5-28,4					درختان را می شکند، به ساختمان ها آسیب می رساند.
	توفان شدید	28,5-32,6					ویرانی بزرگ ایجاد می کند.
	طوفان	32 یا بیشتر	بالای 32	بیش از 105	بالای 57	بالای 74	باعث تخریب فاجعه آمیز، ریشه کن کردن درختان می شود

شرایط آب و هوایی نقش یک تهویه هوا را بازی می کند که به لطف آن سیاره ما قابل سکونت باقی می ماند. آنها نیروی محرکه ای هستند که گرما و رطوبت را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کنند و قادر به ایجاد قوی ترین انفجارهای انرژی هستند.

سیستم های آب و هوانواحی مدور جریان هوای گردابی هستند عرض 150 تا 400 کیلومتر. ضخامت آنها به شدت در نوسان است و به 12-15 کیلومتر می رسد و در واقع در تمام ارتفاع تروپوسفر (لایه جوی نزدیک به زمین) قرار دارد. ضخامت سایر سیستم های کوچکتر و سریعتر از 1-3 کیلومتر تجاوز نمی کند.

سیستم های آب و هوایی با تغییرات در فشار هوا و همچنین بادهای مختلف کفش مشخص می شوند.

سیستم های خطی (باریک) اصلی سیکلون ها و آنتی سیکلون ها هستند. آنتی سیکلون- این ناحیه با فشار اتمسفر بالا با جریان هوا نزولی با حداکثر در مرکز است. سیکلونناحیه ای با فشار کم با جریان هوای صعودی با حداقل در مرکز است. بنابراین، هوای ابری برای طوفان ها معمول است.

پادسیکلون ها به عنوان ناحیه ای با فشار اتمسفر بالا معمولاً با آب و هوای پایدار مشخص می شوند که اغلب برای چندین روز تغییر قابل توجهی نمی کند. باد در نیمکره شمالی در جهت عقربه های ساعت در مرکز و در نیمکره جنوبی در خلاف جهت عقربه های ساعت می وزد. در نقشه های سینوپتیک، پاد سیکلون ها به صورت ایزوبارهای متحدالمرکز (خطوطی که نواحی با فشار یکسان را به هم متصل می کنند) در اطراف مرکز با بیشترین فشار نشان داده می شوند.

پادسیکلون ها معمولاً با بادهای خفیف و آسمان صاف مشخص می شوند. عدم وجود ابر به این معنی است که گرمای تابش شده از سطح در طول روز به فضای بیرونی فرار می کند. در نتیجه خاک و هوای سطحی در شب به سرعت خنک می شوند. در زمستان، سرد شدن باعث یخ زدگی در صورت وجود رطوبت در هوا، یخ زدگی یا مه می شود. بادهای خفیف در ناحیه پادسیکلون ها به تکامل آنها کمک می کند رویدادهای آب و هوا. اگر قوی باشد، می‌تواند توده‌های هوا را با هم مخلوط کند و خنک‌کننده سطح به لایه‌های بسیار عمیق‌تری از هوا سرایت کند.

هوای سرد و گرم به سختی با هم مخلوط می شوند. بنابراین، هوای گرمی که به صورت امواج در جبهه قطبی جریان دارد، از طریق جریان هوای متراکم سرد جریان می یابد و با آن مخلوط نمی شود. هوای سرد به دنبال هوای گرم می آید و در نتیجه شکل می گیرد طوفانمعمولاً 2 جبهه در داخل یک طوفان وجود دارد: جلو گرمجریان نزدیک شدن هوای گرم را از هوای سرد جدا می کند. در این حالت هوای گرم از لایه هوای سرد متراکم جلویی بالا می رود. در افزایش هوای خنک، بخار آب متراکم می شود و ابرها تشکیل می شوند. جبهه گرم به دنبال دارد جبهه سرددر امتداد این جبهه هوای سرد زیر لایه هوای گرم راه پیدا می کند و باعث بالا آمدن آن می شود. بنابراین، جبهه سرد نیز هوای ابری و بارانی را به همراه دارد. جبهه سرد سریعتر از جبهه گرم حرکت می کند، در نتیجه در نهایت با هم برخورد می کنند و هوای گرم مجبور به بالا رفتن می شود.

هواشناسان به دقت توالی الگوهای آب و هوایی مرتبط با طوفان ها را مطالعه می کنند. این دانش برای پیش بینی آب و هوا بسیار مهم است. به عنوان مثال، ابرهای نازک سیروس لایه بالایی و به دنبال آن ابرهای بارانی خاکستری لایه پایین. این ابرها معمولاً چندین ساعت قبل از یک جبهه گرم باران می آورند.

در پشت جبهه گرم منطقه ای از هوای گرم با ابری و رطوبت ذاتی آن قرار دارد.

به دنبال آن یک جبهه سرد که در آن به دلیل افزایش جریان هوا، رعد و برق رخ می دهد. اغلب، باران شدید در امتداد لبه جبهه سرد می بارد، که مدت زمان آن معمولا کمتر از شرایط یک جبهه گرم است. پس از عبور از یک جبهه سرد، به طور معمول، هوای سرد و صاف وارد می شود.

در نتیجه فرآیندهای طبیعیدر جو رخ می دهد، پدیده هایی در زمین مشاهده می شود که خطری فوری ایجاد می کند و عملکرد سیستم های انسانی را مختل می کند. خطرات جوی شامل طوفان (طوفان، طوفان)، طوفان (طوفان)، گردباد (گردباد)، تگرگ، طوفان برف، بارش باران، یخ، مه، رعد و برق است.

سیکلون ها می توانند:

1. معمولی (غیر گرمسیری) که در اثر تعامل جبهه هوای سرد و گرم با یکدیگر پدید می آیند.

2. استوایی که نام های مختلفی دارند:

- "طوفان" - این نام با نام خدای طوفان در میان مردم مایا باستان، به نام ساکنان ایالات متحده مرتبط است. آمریکای مرکزی و جنوبی.

- "طوفان" ترجمه شده از چینی "باد بسیار بزرگ"، به نام ساکنان روسیه ( شرق دور)، استرالیا، کره، چین، هند، ژاپن. در کنایه ای عجیب، طوفان ها و طوفان ها را زنانه می نامند.

طوفان های استوایی

در سرزمین طوفان ها، در مناطق استوایی، توده های هوا بسیار گرم و اشباع از بخار آب هستند - دمای سطح اقیانوس در این عرض های جغرافیایی به بیست و هفت تا بیست و هشت درجه سانتیگراد می رسد. در نتیجه، جریان های صعودی قدرتمندی از هوا به وجود می آید و گرمای خورشیدی ذخیره شده توسط آن و تراکم بخارات موجود در آن آزاد می شود. این فرآیند توسعه می یابد و رشد می کند، به نوعی پمپ غول پیکر تبدیل می شود - در قیف تشکیل شده در محل منشاء این پمپ، توده های همسایه از همان هوای گرم و اشباع از بخار مکیده می شوند و بنابراین روند بیشتر گسترش می یابد و در وسعت، مناطق جدید بیشتری را در سطح اقیانوس به تصویر می کشد.

هنگامی که آب وان حمام را از طریق سوراخ تخلیه می‌ریزید، گردابی تشکیل می‌شود. تقریباً همین اتفاق با بالا آمدن هوا در جایی که طوفان سرچشمه می گیرد - شروع به چرخش می کند.

پمپ هوای غول پیکر به کار خود ادامه می دهد، رطوبت بیشتری در بالای قیف شکل آن متراکم می شود و گرمای بیشتری آزاد می شود. (هواشناسان آمریکایی محاسبه کرده اند که بیش از یک میلیون تن آب را می توان در یک روز بالا برد - به شکل بخار، که به طور مداوم لایه سطحی جو را اشباع می کند؛ انرژی آزاد شده در طی تراکم تنها در ده روز برای چنین بخاری کافی است. یک ایالت بسیار صنعتی، مانند ایالات متحده، به مدت شش سال!). اعتقاد بر این است که یک طوفان متوسط ​​انرژی تقریباً برابر با 500000 بمب اتمی با قدرتی که بر فراز هیروشیما رها می شود، آزاد می کند. فشار اتمسفر در مرکز طوفان نوپا و در حومه آن نابرابر می شود: در آنجا، در مرکز طوفان، بسیار کمتر است و افت فشار شدید علت بادهای شدید است که به زودی به طوفان تبدیل می شود. در فضایی به قطر سیصد تا پانصد کیلومتر، شدیدترین بادها گردباد دیوانه وار خود را آغاز می کنند.

پس از ظهور، طوفان ها با سرعت متوسط ​​10-30 کیلومتر در ساعت شروع به حرکت می کنند، گاهی اوقات آنها می توانند برای مدتی بر روی منطقه شناور شوند.

سیکلون ها (معمولی و گرمسیری) گرداب هایی در مقیاس بزرگ با قطر هستند: معمولی از 1000 تا 2000 کیلومتر. گرمسیری از 200 تا 500 کیلومتر و ارتفاع از 2 تا 20 کیلومتر.

توده های هوا در ناحیه سیکلون به صورت مارپیچی حرکت می کنند و به سمت مرکز آن می پیچند (در نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه های ساعت، بالعکس در جنوب) با سرعت:

معمولی بیش از 50-70 کیلومتر در ساعت؛

گرمسیری 400-500 کیلومتر در ساعت

در مرکز سیکلون، فشار هوا کمتر از اطراف است، به همین دلیل است که با حرکت مارپیچی، توده‌های هوا به سمت مرکز می‌روند و سپس بالا می‌آیند و ابرهای قوی ایجاد می‌کنند.

اگر در مرکز:

فشار هوای معمولی سیکلون در مقایسه با اتمسفر (760 میلی‌متر بر ثانیه) 713-720 میلی‌متر بر ثانیه است.

سپس در مرکز یک طوفان گرمسیری، فشار به 675 میلی‌متر بر ثانیه کاهش می‌یابد.

در مرکز یک طوفان گرمسیری منطقه ای با فشار کم با دمای بالا به قطر 10-40 کیلومتر وجود دارد که در آن آرامش حاکم است - چشم طوفان

سالانه برای کره زمینحداقل 70 طوفان گرمسیری بوجود می آیند و به طور کامل توسعه می یابند.

هنگامی که یک طوفان استوایی (طوفان، طوفان) به ساحل نزدیک می شود، توده های عظیمی از آب را در مقابل خود حمل می کند. شفت طوفانهمراه با قوی بارانو گردبادها. در نواحی ساحلی فرو می رود و هر چیزی را که در مسیرش باشد از بین می برد.

مثال

در سال 1970، یک طوفان. که از دهانه رود گنگ (در هند) عبور کرد، 800000 کیلومتر مربع از ساحل را زیر آب گرفت. سرعت باد 200-250 متر بر ثانیه داشت. ارتفاع موج دریا به 10 متر رسید و حدود 400000 نفر جان باختند.

امروز وجود دارد روش های مدرنپیش بینی طوفان های استوایی (طوفان، طوفان). هر شکل‌گیری ابر مشکوکی که در آن اتفاق نیفتاده است توسط ماهواره‌های هواشناسی از فضا عکس‌برداری می‌شود، هواپیماهای خدمات هواشناسی برای دریافت داده‌های دقیق به سمت «چشم طوفان» پرواز می‌کنند. این اطلاعات برای محاسبه مسیر و مدت طوفان استوایی (طوفان، طوفان) در رایانه ها قرار می گیرد و مردم را از قبل از خطر آگاه می کند.

طوفان

طوفان نیروی باد 12 درجه (تا 17 امتیاز) در مقیاس بوفور است، یعنی. با سرعت 32.7 متر بر ثانیه (بیش از 105 کیلومتر در ساعت) و تا 300 متر بر ثانیه (1194 کیلومتر در ساعت) می رسد.

طوفان- یک گرداب اتمسفر قوی در مقیاس کوچک که در آن هوا با سرعت 100 متر بر ثانیه می چرخد. شکل آن مانند یک ستون (گاهی با محور چرخش مقعر) با امتدادهای قیفی شکل در بالا و پایین است. هوا در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​و همزمان به صورت مارپیچی بالا می رود و گرد و غبار، آب و اجسام مختلف را به سمت خود می کشد. طوفان در خشکی نامیده می شود طوفانو روی دریا طوفان. ویژگی های اصلی طوفان ها عبارتند از:

سرعت باد؛

راه های حرکت؛

ابعاد و ساخت و ساز؛

میانگین مدت زمان اقدامات

مهمترین ویژگی طوفان ها سرعت باد است. جدول زیر (در مقیاس بوفور) وابستگی سرعت باد و نام حالت ها را نشان می دهد. میانگین سرعت طوفان در اوکراین 50-60 کیلومتر در ساعت است.

اندازه طوفان ها بسیار متفاوت است. معمولاً عرض منطقه تخریب فاجعه بار را که می توان با صدها کیلومتر اندازه گیری کرد به عنوان عرض آن در نظر گرفته می شود. طول جبهه طوفان به 500 کیلومتر می رسد. طوفان ها در هر زمانی از سال رخ می دهند، اما از جولای تا اکتبر بیشتر است. در 8 ماه باقی مانده آنها نادر هستند، مسیر آنها کوتاه است.

میانگین طول مدت یک طوفان 9-12 روز است. در اوکراین، طوفان ها دوام زیادی ندارند، از چند ثانیه تا چند ساعت.

یک طوفان تقریباً همیشه به وضوح قابل مشاهده است؛ وقتی نزدیک می شود، صدای زمزمه قوی شنیده می شود.

طوفان ها یکی از قدرتمندترین نیروهای عناصر هستند. از نظر اثرات مضر آنها، آنها کمتر از چنین وحشتناکی نیستند بلایای طبیعیمثل زلزله این به دلیل این واقعیت است که آنها انرژی عظیمی را حمل می کنند. مقدار آن که توسط یک طوفان با قدرت متوسط ​​در یک ساعت آزاد می شود، برابر با انرژی یک انفجار هسته ای 36 Mgt است.

طوفان تهدیدی سه گانه برای افرادی دارد که خود را در مسیر آن می بینند. مخرب ترین باد، امواج و باران است.

اغلب، رگبارهای همراه با طوفان بسیار خطرناک تر از خود طوفان هستند، به ویژه برای افرادی که در ساحل یا نزدیک آن زندگی می کنند. طوفان امواجی را تا ارتفاع 30 متر در ساحل ایجاد می کند، می تواند باعث بارش باران شود و بعداً باعث ایجاد یک بیماری همه گیر شود، به عنوان مثال، جزر و مد طوفان که مصادف با حالت معمول بود، باعث ایجاد سیل عظیمی در سواحل هند در سال 1876 شد. در طی آن موج 12-13 متر افزایش یافت، حدود 100000 نفر غرق شدند و تقریباً به همان اندازه در اثر عواقب یک اپیدمی وحشیانه جان باختند.

هنگامی که یک طوفان بر روی دریا منتشر می شود، امواج عظیمی به ارتفاع 10-12 متر یا بیشتر ایجاد می کند که به کشتی آسیب می رساند یا حتی منجر به مرگ کشتی می شود.

بزرگترین خطر در طول طوفان، اجسامی است که از زمین بلند شده و با سرعت زیادی به چرخش در می آیند. بر خلاف طوفان ها، طوفان در یک نوار باریک حرکت می کند، بنابراین می توان از آن اجتناب کرد. شما فقط باید جهت حرکت آن را تعیین کنید و در جهت مخالف حرکت کنید.

باد طوفان ساختمان‌های سبک را تخریب می‌کند، مزارع کاشته شده را ویران می‌کند، سیم‌ها را می‌شکند و خطوط برق و تیرهای ارتباطی را خراب می‌کند، به بزرگراه‌ها و پل‌ها آسیب می‌زند، درختان را می‌شکند و از ریشه می‌کند، کشتی‌ها را خراب می‌کند و غرق می‌کند، باعث بروز حوادث در شبکه‌های برق و انرژی در تولید می‌شود. مواردی وجود داشت که بادهای طوفانی سدها و سدها را ویران کردند، که منجر به سیل‌های بزرگ شد، قطارها را از روی ریل پرتاب کرد، پل‌ها را از تکیه‌گاه‌ها پاره کرد، لوله‌های کارخانه را فرو ریخت و کشتی‌ها را به خشکی پرتاب کرد.

فصل ششم
حرکت گردابی گازها و مایعات

6.1. معماهای گرداب های جوی

ما با حرکت گردابی گازها و مایعات در همه جا سر و کار داریم. بزرگترین گرداب های روی زمین، طوفان های جوی هستند که همراه با پادسیکلون ها، مناطقی با فشار بالا هستند. اتمسفر زمین، که توسط حرکت گردابی گرفته نمی شود، آب و هوای سیاره را تعیین می کند. قطر طوفان ها به هزاران کیلومتر می رسد. هوای سیکلون یک حرکت مارپیچی سه بعدی پیچیده ایجاد می کند. در نیمکره شمالی، طوفان ها، مانند آبی که از حمام به داخل لوله می ریزد، در خلاف جهت عقربه های ساعت (هنگامی که از بالا مشاهده می شود) می چرخند، در نیمکره جنوبی - در جهت عقربه های ساعت، به دلیل عمل نیروهای کوریولیس از چرخش زمین.
در مرکز سیکلون، فشار هوا بسیار کمتر از اطراف آن است، که با عمل نیروهای گریز از مرکز در طول چرخش سیکلون توضیح داده می شود.
منشاء آن در عرض های جغرافیایی میانی در مکان های انحنا جبهه های جوییک طوفان در عرض جغرافیایی میانه به تدریج به شکل یک سازند پایدار و قدرتمند در حال حرکت به سمت شمال، جایی که هوای گرم را از جنوب حمل می کند، تشکیل می شود. طوفان در حال ظهور در ابتدا فقط لایه های سطحی و پایینی هوا را جذب می کند که به خوبی گرم شده اند. گرداب از پایین به بالا رشد می کند. با توسعه بیشتر سیکلون، هجوم هوا به آن همچنان در نزدیکی سطح زمین رخ می دهد. این هوای گرم که در قسمت مرکزی سیکلون بالا می‌آید، طوفان تشکیل‌شده را در ارتفاع 6-8 کیلومتری ترک می‌کند. بخار آب موجود در آن در ارتفاعی که سرما حاکم است متراکم می شود که منجر به تشکیل ابر و بارش می شود.
چنین تصویری از توسعه یک طوفان، که امروزه توسط هواشناسان در سراسر جهان به رسمیت شناخته شده است، با موفقیت در تاسیسات متئوترون ایجاد شده در دهه 70 در اتحاد جماهیر شوروی برای ایجاد باران مدل سازی شده و با موفقیت در ارمنستان آزمایش شده است. موتورهای توربوجت که روی زمین نصب شده بودند جریان چرخشی از هوای گرم را ایجاد کردند که به سمت بالا بالا می رفت. پس از مدتی ابری بر فراز این مکان متولد شد که به تدریج تبدیل به ابری شد که باران می بارید.
طوفان های استوایی به طور قابل توجهی با طوفان های کند در عرض جغرافیایی متوسط ​​رفتار متفاوتی دارند که اقیانوس آرامبه نام طوفان، و در اقیانوس اطلس - طوفان. آنها قطرهای بسیار کمتری (100-300 کیلومتر) نسبت به قطرهای عرض جغرافیایی میانی دارند، اما با گرادیان فشار زیاد، بادهای بسیار قوی (تا 50 و حتی 100 متر بر ثانیه) و باران های شدید متمایز می شوند.
طوفان های استوایی فقط از اقیانوس منشاء می گیرند، اغلب بین 5 تا 25 درجه عرض شمالی. نزدیکتر به استوا، جایی که نیروهای کوریولیس منحرف کننده کوچک هستند، تولید نمی شوند، که نقش نیروهای کوریولیس را در تولید طوفان ها ثابت می کند.
طوفان های استوایی که ابتدا به سمت غرب و سپس به سمت شمال یا شمال شرقی حرکت می کنند، به تدریج به طوفان های معمولی، اما بسیار عمیق تبدیل می شوند. با رسیدن از اقیانوس به خشکی، به سرعت روی آن محو می شوند. بنابراین رطوبت اقیانوس نقش بزرگی در زندگی آنها ایفا می کند که با متراکم شدن در یک جریان هوای گردابی صعودی، مقدار زیادی گرمای نهان تبخیر را آزاد می کند. دومی هوا را گرم می کند و صعود آن را افزایش می دهد، که منجر به افت شدید فشار اتمسفر هنگام نزدیک شدن یک طوفان یا طوفان می شود.

برنج. 6.1. گرداب غول پیکر جوی (منظره از فضا)

این گردبادهای خروشان غول پیکر دو ویژگی مرموز دارند. اول، آنها به ندرت در نیمکره جنوبی ظاهر می شوند. دوم حضور در مرکز چنین شکل گیری "چشم طوفان" - منطقه ای با قطر 15-30 کیلومتر است که با آسمان آرام و صاف مشخص می شود.
دیدن این که یک طوفان و حتی بیشتر از آن یک طوفان در عرض جغرافیایی میانی، یک گردباد است، به دلیل قطر عظیم آنها، فقط از ارتفاع کیهانی امکان پذیر است. عکس های چرخان زنجیره ابری که توسط فضانوردان گرفته شده است دیدنی است. اما برای یک ناظر زمینی، بارزترین نوع گرداب اتمسفر برای مشاهده، گردباد است. قطر ستون چرخشی آن که به سمت ابرها کشیده شده است، در نازک ترین مکان آن 300-1000 متر بالاتر از خشکی و تنها ده ها متر بالاتر از دریا است. که در آمریکای شمالی، جایی که گردبادها بسیار بیشتر از اروپا ظاهر می شوند (تا 200 در سال) به آنها گردباد می گویند. در آنجا عمدتاً از دریا سرچشمه می گیرند و وقتی بالای خشکی هستند خشمگین می شوند.
تصویر زیر از تولد یک گردباد آورده شده است: «در 30 می 1979، ساعت 4 بعد از ظهر، دو ابر سیاه و متراکم در شمال کانزاس به هم رسیدند، 15 دقیقه پس از برخورد و ادغام آنها. در یک ابر، یک قیف از سطح زیرین آن رشد کرد، به سرعت دراز شد، به شکل یک تنه بزرگ درآمد، به زمین رسید و به مدت سه ساعت، مانند یک مار غول پیکر، در اطراف ایالت حیله کرد و هر چیزی را که می آمد در هم کوبید و ویران کرد. در راه خود - خانه ها، مزارع، مدارس ... "
این گردباد پل 75 متری بتن آرمه را از گاوهای نر سنگی جدا کرد و آن را گره زد و به داخل رودخانه انداخت. کارشناسان بعداً محاسبه کردند که برای انجام این کار، جریان هوا باید دارای سرعت مافوق صوت باشد.
کاری که هوا در گردبادها با چنین سرعتی انجام می دهد، مردم را گیج می کند. بنابراین، تراشه های پراکنده در گردباد به راحتی به تخته ها و تنه درختان نفوذ می کنند. در آن گفته می شود که یک گلدان فلزی که توسط یک گردباد اسیر شده بود، بدون شکستن فلز به داخل چرخانده شد. چنین ترفندهایی با این واقعیت توضیح داده می شود که تغییر شکل فلز در این مورد بدون تکیه گاه سفت و سخت انجام شده است که می تواند به فلز آسیب برساند، زیرا جسم در هوا بود.

برنج. 6.2. عکس از گردباد.

گردبادها به هیچ وجه یک پدیده طبیعی نادر نیستند، اگرچه آنها فقط در نیمکره شمالی ظاهر می شوند، بنابراین داده های رصدی زیادی در مورد آنها جمع آوری شده است. حفره قیف ("تنه") گردباد توسط "دیوارهای" هوایی احاطه شده است که به طور دیوانه وار به صورت مارپیچی در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​(مانند یک طوفان) (به شکل 6.3 مراجعه کنید.) در اینجا سرعت هوا به 200-300 می رسد. ام‌اس. از آنجایی که فشار ساکن در آن با افزایش سرعت گاز کاهش می‌یابد، "دیواره‌های" گردباد هوا را در نزدیکی سطح زمین گرم می‌کنند و همراه با آن اجسامی که مانند جاروبرقی با آن روبرو می‌شوند، گرم می‌شوند.
همه این اجسام بلند می شوند، گاهی اوقات تا ابر، که گردباد در برابر آن قرار می گیرد.

قدرت بالابرنده گردبادها بسیار زیاد است. بنابراین، آنها در فواصل قابل توجهی نه تنها اشیاء کوچک، بلکه گاهی اوقات دام و انسان را حمل می کنند. در 18 آگوست 1959، در منطقه مینسک، یک گردباد اسب را به ارتفاع قابل توجهی برد و با خود برد. جسد این حیوان تنها یک و نیم کیلومتر دورتر پیدا شد. در سال 1920، در ایالت کانزاس، یک گردباد یک مدرسه را ویران کرد و یک معلم را به همراه یک کلاس کامل از دانش آموزان مدرسه به همراه میزهایشان به هوا برد. دقایقی بعد همگی همراه با خرابه های مدرسه به زمین فرود آمدند. بیشتر بچه ها و معلم زنده ماندند و آسیبی ندیدند، اما 13 نفر جان باختند.
موارد زیادی وجود دارد که گردبادها افراد را در مسافت های قابل توجهی بلند می کنند و حمل می کنند و پس از آن آسیبی نمی بینند. متناقض ترین آنها در شرح زیر است: یک گردباد در میتیشچی در نزدیکی مسکو به خانواده یک زن دهقانی سلزنوا پرواز کرد. او پس از پرتاب زن، پسر بزرگ و نوزاد به خندق، پسر وسطی پتیا را برد. او تنها روز بعد در پارک سوکلنیکی مسکو پیدا شد. پسر زنده و سالم بود، اما تا حد مرگ ترسیده بود. عجیب ترین چیز در اینجا این است که Sokolniki از Mytishchi نه در جهتی که گردباد در حال حرکت بود، بلکه در جهت مخالف قرار دارد. معلوم می شود که پسر نه در جریان گردباد، بلکه در جهت مخالف، جایی که همه چیز مدت ها آرام شده بود، منتقل شده است! یا به گذشته سفر کرده است؟
به نظر می رسد که اجسام در یک گردباد باید توسط باد شدید حمل شوند. اما در 23 AVP/100، 1953، در جریان گردباد در روستوف، گفته می‌شود که باد شدیدی پنجره‌ها و درهای خانه را باز کرد. در همین حین، ساعت زنگ دار که روی کمدها بود، از سه در، آشپزخانه، راهرو عبور کرد و به سمت اتاق زیر شیروانی خانه رفت. چه نیروهایی او را راندند؟ از این گذشته ، ساختمان سالم ماند و باد که قادر به حمل ساعت زنگ دار به این شکل بود ، مجبور شد ساختمان را که باد بسیار بیشتری نسبت به ساعت زنگ دار دارد ، کاملاً خراب کند.
و چرا گردبادها که انبوهی از اجسام کوچک را تا بالای ابرها بلند می کنند، آنها را در فاصله قابل توجهی تقریباً به صورت انباشته پایین می آورند، نه پراکنده، بلکه گویی از آستین خود می ریزند؟
ارتباط جدایی ناپذیر با ابر رعد و برق مادر، تفاوت مشخصه بین گردباد و سایر حرکات گردابی جو است. یا به این دلیل که جریان های الکتریکی عظیمی از ابر رعد و برق در امتداد "تنه" گردباد به سمت زمین جاری می شود، یا به این دلیل که غبار و قطرات آب در گردباد گردباد به شدت از اصطکاک برق می گیرند، اما گردبادها با سطح بالافعالیت الکتریکی حفره "تنه" از دیوار به دیوار دائماً توسط تخلیه الکتریکی سوراخ می شود. اغلب حتی می درخشد.
اما در داخل حفره "تنه" گردباد، حرکت گردابی هوا ضعیف می شود و اغلب نه از پایین به بالا، بلکه از بالا به پایین هدایت می شود * (* با این حال، در آن آمده است که در حفره "تنه" یک گردباد، هوا از پایین به بالا و در دیواره های آن - از بالا به پایین حرکت می کند.). مواردی وجود دارد که چنین جریان رو به پایین در داخل گردباد چنان قوی می شود که اجسام را به داخل خاک فشار می دهد (شکل 6.3. را ببینید). عدم وجود چرخش شدید در حفره داخلی یک گردباد، آن را از این نظر شبیه به یک طوفان می کند. بله، و «چشم طوفان» در گردباد قبل از اینکه از ابر به زمین برسد وجود دارد. ی. ماسلوف شاعرانه آن را اینگونه توصیف می کند: "در یک ابر رعد و برق، "چشم"، یعنی "چشم" با مردمک مرده و بی جان ناگهان ظاهر می شود. احساس این است که او به شکار نگاه می کند. او متوجه آن شد! با صدای غرش و سرعت یک قطار پیک به زمین می شتابد و یک دنباله طولانی و به وضوح قابل مشاهده را پشت سر می گذارد - یک دم.
متخصصان مدتهاست که به این سؤال علاقه مند بوده اند که منابع آن انرژی واقعاً پایان ناپذیری که گردبادها و حتی بیشتر از آن طوفان ها در اختیار دارند، هستند. واضح است که انرژی حرارتی توده های عظیم هوای مرطوب در نهایت به انرژی حرکت هوا در گرداب جوی تبدیل می شود. اما چه چیزی باعث می شود که در حجم های کوچکی مانند بدنه یک گردباد متمرکز شود؟ و آیا چنین غلظت خود به خودی انرژی با قانون دوم ترمودینامیک که بیان می کند انرژی حرارتی فقط می تواند خود به خود از بین برود در تضاد نیست؟
فرضیه های زیادی در مورد این موضوع وجود دارد، اما هنوز پاسخ روشنی وجود ندارد.
V. A. Atsukovsky با کاوش در انرژی گرداب های گازی می نویسد که "بدنه یک گرداب گازی در فرآیند تشکیل گرداب توسط محیط فشرده می شود." این با این واقعیت تأیید می شود که "تنه" یک گردباد نازک تر از پایه آن است، جایی که اصطکاک در برابر زمین اجازه نمی دهد سرعت چرخش بالایی ایجاد کند. فشرده سازی بدنه گرداب توسط فشار محیطدر نتیجه قانون بقای تکانه زاویه ای باعث افزایش سرعت چرخش آن می شود. و با افزایش سرعت گاز در گرداب، فشار ساکن در آن حتی بیشتر کاهش می یابد. آتسیوکوفسکی نتیجه می گیرد که از این نتیجه می شود که گرداب انرژی محیط را متمرکز می کند و این فرآیند اساساً با سایر فرآیندها متفاوت است و با اتلاف انرژی در محیط همراه است.
در اینجاست که تئوری حرکت می تواند قانون دوم ترمودینامیک را نجات دهد، اگر بتوان کشف کرد که گرداب های گازی انرژی را در مقادیر قابل توجهی تابش می کنند. با توجه به آنچه در بخش 4.4 گفته شد، تئوری حرکت ایجاب می‌کند که وقتی هوا در گردباد یا طوفان می‌چرخد، انرژی کمتری از آنچه برای چرخاندن هوا مصرف می‌کنند تابش نمی‌کند. و از طریق یک گردباد، و حتی بیشتر از یک طوفان، در طول وجودش، توده های عظیمی از هوا عبور می کنند و می پیچند.
به نظر می رسد که هوای مرطوب راحت تر است که انرژی جرمی "اضافی" را بدون تشعشع خارج کند. در واقع، پس از تراکم رطوبت، هنگامی که توسط یک گرداب اتمسفر به ارتفاع زیادی بلند می شود، قطرات بارانی که می بارد از گرداب خارج می شود و به همین دلیل جرم آن کاهش می یابد. اما انرژی گرمایی گرداب نه تنها از این کاهش نمی یابد، بلکه برعکس به دلیل آزاد شدن گرمای نهان تبخیر در حین تراکم آب افزایش می یابد. این منجر به افزایش سرعت حرکت در گرداب هم به دلیل افزایش سرعت صعود هوا و هم به دلیل افزایش سرعت چرخش در هنگام فشرده شدن بدنه گرداب می شود. علاوه بر این، حذف جرم قطرات آب از گرداب منجر به افزایش انرژی اتصال سیستم دوار و افزایش نقص جرم در گرداب باقی مانده نمی شود. انرژی اتصال سیستم افزایش می یابد (و به همراه آن پایداری سیستم افزایش می یابد) اگر در طول شتاب چرخش سیستم، بخشی از انرژی داخلی سیستم - گرما - از آن حذف شود. و گرما به راحتی توسط تشعشع از بین می رود.
ظاهراً هرگز به ذهن کسی خطور نکرده بود که تابش تپ (مادون قرمز و مایکروویو) گردبادها و طوفان ها را ثبت کند. شاید وجود داشته باشد، اما ما هنوز آن را نمی دانیم. با این حال، بسیاری از مردم و حیوانات حتی زمانی که در داخل خانه هستند و بدون نگاه به آسمان، نزدیک شدن طوفان را احساس می کنند. و من فکر می کنم که نه تنها به دلیل افت فشار اتمسفر، که باعث می شود کلاغ ها از درد در استخوان هایی که دارای فضای خالی هستند قار قار کنند. مردم چیز دیگری را احساس می کنند، برخی ترسناک و برخی دیگر هیجان انگیز. شاید این تشعشعات پیچشی است که از یک گردباد و یک طوفان باید بسیار شدید باشد؟
جالب است که از فضانوردان بخواهیم از طوفان ها از ارتفاع فضا عکس مادون قرمز بگیرند. به نظر می رسد که چنین عکس هایی می توانند چیزهای جدید زیادی را به ما بگویند.
با این حال، چنین عکس هایی از بزرگترین طوفان در جو سیارات منظومه شمسی، اگرچه در اشعه مادون قرمز نیست، اما مدت هاست که از ارتفاعات کیهانی گرفته شده است. اینها عکس‌هایی از لکه قرمز بزرگ مشتری هستند که طبق مطالعات عکس‌هایش که در سال 1979 از فضاپیمای آمریکایی وویجر 1 گرفته شد، یک طوفان عظیم و دائماً موجود در جو قدرتمند مشتری است (شکل 6. 4). . "چشم طوفان" این طوفان سیکلوپی با ابعاد 40x13 هزار کیلومتر حتی در محدوده نور مرئی با رنگ قرمز شوم می درخشد که نام آن نیز از آن گرفته شده است.

برنج. 6.4. لکه قرمز بزرگ (SR) مشتری و مجاورت نقطه ("Voyager 1"، 1979).

6.2. اثر رنک گرداب

مهندس متالورژی فرانسوی J. Ranke در اواخر دهه 20 قرن بیستم کشف کرد که در حال کاوش جداکننده های حلقوی برای تصفیه گاز از گرد و غبار است. پدیده غیر معمول: در مرکز جت، گاز خروجی از سیکلون دمای کمتری نسبت به اولیه داشت. قبلاً در پایان سال 1931 ، رانکه اولین اختراع را برای دستگاهی دریافت کرد که او آن را "لوله گرداب" (VT) نامید که در آن جریان هوای فشرده به دو جریان - سرد و گرم تقسیم می شود. به زودی او این اختراع را در کشورهای دیگر ثبت کرد.
در سال 1933، رانکه گزارشی به انجمن فیزیک فرانسه در مورد پدیده ای که از جداسازی گاز فشرده در BT کشف کرد، ارائه کرد. اما پیام او با بی اعتمادی جامعه علمی مواجه شد، زیرا هیچ کس نمی توانست فیزیک این فرآیند را توضیح دهد. پس از همه، دانشمندان مدت کوتاهی قبل از غیر عملی بودن آن را دریافتند ایده فوق العاده"شیطان ماکسول" که برای تفکیک گاز گرم به گرم و سرد، باید مولکول های گاز سریع را از طریق یک ریزچاله از ظرف حاوی گاز آزاد می کرد و مولکول های کند را آزاد نمی کرد. همه به این نتیجه رسیدند که این با قانون دوم ترمودینامیک و قانون افزایش آنتروپی در تضاد است.

برنج. 6.5. لوله گرداب Ranke.

برای بیش از 20 سال، کشف Ranke نادیده گرفته شد. و تنها در سال 1946، فیزیکدان آلمانی R. Hilsch اثری در مورد آن منتشر کرد مطالعات تجربی VT، که در آن او توصیه هایی برای طراحی چنین دستگاه هایی ارائه کرد. از آن زمان، گاهی اوقات به آنها لوله های Ranke-Hilsch نیز گفته می شود.
اما در سال 1937، دانشمند شوروی، K. Strahovich، بدون اطلاع از آزمایشات Ranke، به طور تئوری در یک دوره سخنرانی در مورد دینامیک گازهای کاربردی ثابت کرد که اختلاف دما باید در جریان های دوار گاز ایجاد شود. با این حال، تنها پس از جنگ جهانی دوم در اتحاد جماهیر شوروی، مانند بسیاری از کشورهای دیگر، استفاده گسترده از اثر گرداب آغاز شد. لازم به ذکر است که محققان شوروی در اوایل دهه 70 رهبری جهان را در این مسیر به دست گرفتند. مروری بر برخی از کارهای شوروی در مورد VT، برای مثال، در این کتاب آورده شده است، که ما هم موارد فوق را در این بخش و هم بسیاری از مواردی که در زیر در آن بیان شده است، وام گرفته ایم.
در لوله گرداب Ranke که نمودار آن در شکل نشان داده شده است. 6.5، یک لوله استوانه ای 1 از یک طرف به یک پیچ 2 متصل می شود، که با یک ورودی نازل با مقطع مستطیلی به پایان می رسد، که تامین گاز فشرده کاری شده را به لوله به طور مماس بر محیط سطح داخلی آن تضمین می کند. در انتهای دیگر، حلزون توسط یک دیافراگم 3 با یک سوراخ در مرکز بسته می شود که قطر آن به طور قابل توجهی کوچکتر از قطر داخلی لوله 1 است. از طریق این سوراخ، یک جریان گاز سرد از لوله 1 خارج می شود. در طول حرکت گردابی خود در لوله 1 به قسمت های سرد (مرکزی) و گرم (محیطی) جدا می شود. قسمت داغ جریان، مجاور سطح داخلی لوله 1، می چرخد، به انتهای لوله 1 حرکت می کند و آن را از طریق شکاف حلقوی بین لبه خود و مخروط تنظیم 4 رها می کند.
B توضیح می دهد که هر جریان متحرک گاز (یا مایع) همانطور که می دانید دارای دو درجه حرارت است: T ترمودینامیکی (که استاتیک نیز نامیده می شود) که توسط انرژی تعیین می شود. حرکت حرارتیمولکول های گاز (این دما با یک دماسنج که همراه با جریان گاز با همان سرعت V حرکت می کند اندازه گیری می شود) و دمای رکود T0 که توسط یک دماسنج ثابت قرار داده شده در مسیر جریان اندازه گیری می شود. این دماها با رابطه مرتبط هستند

(6.1)

که در آن C ظرفیت گرمایی ویژه گاز است. عبارت دوم در (6.1) افزایش دما را به دلیل کاهش سرعت جریان گاز روی دماسنج توصیف می کند. اگر رکود نه تنها در نقطه اندازه گیری، بلکه در کل بخش جریان نیز انجام شود، کل گاز تا دمای رکود T0 گرم می شود. در این حالت انرژی جنبشی جریان به گرما تبدیل می شود.
با تبدیل فرمول (6.1)، عبارت را بدست می آوریم

(6.2)

که می گوید با افزایش سرعت جریان V در شرایط آدیاباتیک، دمای ترمودینامیکی کاهش می یابد.
توجه داشته باشید که عبارت آخر نه تنها برای جریان گاز، بلکه برای جریان مایع نیز قابل استفاده است. در آن، با افزایش سرعت جریان V در شرایط آدیاباتیک، دمای ترمودینامیکی مایع نیز باید کاهش یابد. دقیقاً همین کاهش دمای جریان آب شتاب‌گرفته در مجرای باریک به توربین است که ال. گربراند در بخش 3.4 به آن اشاره کرد، زمانی که او تبدیل گرمای آب رودخانه را به انرژی جنبشی جریان عرضه شده به توربین پیشنهاد داد. نیروگاه های برق آبی
در واقع، یک بار دیگر عبارت (6.1) را در فرم بازنویسی می کنیم

(6.3)

فرمول افزایش انرژی جنبشی جریان آب را به دست می آوریم

(در اینجا m جرم آبی است که از مجرا عبور کرده است).
اما برگردیم به لوله گرداب. گاز در ورودی لوله استوانه ای 1 با شتاب در ولتاژ ورودی خود به سرعت بالا، حداکثر سرعت مماسی VR و کمترین دمای ترمودینامیکی را دارد. سپس در لوله 1 در امتداد یک مارپیچ استوانه ای به سمت خروجی دور حرکت می کند که تا حدی توسط مخروط 4 بسته می شود. اگر این مخروط برداشته شود، کل جریان گاز آزادانه از انتهای دور (گرم) لوله 1 خارج می شود. علاوه بر این، VT از طریق سوراخ دیافراگم 3 و بخشی از هوای بیرون به داخل می مکد. (عملکرد اجکتورهای گردابی که ابعاد کوچکتری نسبت به جریان مستقیم دارند بر این اصل استوار است.)
اما با تنظیم شکاف بین مخروط 4 و لبه لوله 1، به افزایش فشار در لوله دست می یابند تا جایی که مکش هوای خارجی متوقف می شود و بخشی از گاز از لوله 1 شروع به خروج می کند. از طریق سوراخ در دیافراگم 3. در همان زمان، یک جریان گرداب مرکزی (پاراکسیال) در لوله 1 ظاهر می شود که به سمت اصلی (محیطی) حرکت می کند، اما همانطور که در بیان شد، در همان جهت می چرخد.
در کل مجموعه فرآیندهایی که در VT رخ می دهد، دو مورد اصلی وجود دارد که به نظر اکثر محققان، توزیع مجدد انرژی بین جریان های گاز گرداب محیطی و مرکزی در آن را تعیین می کند.
اولین فرآیند اصلی، بازسازی میدان سرعت مماسی جریان های دوار هنگام حرکت در طول لوله است. جریان محیطی که به سرعت در حال چرخش است، به تدریج چرخش خود را به جریان مرکزی که به سمت آن حرکت می کند، منتقل می کند. در نتیجه، وقتی ذرات گاز جریان مرکزی به دیافراگم 3 نزدیک می‌شوند، چرخش هر دو جریان در یک جهت هدایت می‌شود و به‌طوری اتفاق می‌افتد که گویی یک سیلندر جامد به جای گاز، حول محور خود می‌چرخد. چنین گردابی "شبه جامد" نامیده می شود. این نام با این واقعیت تعیین می شود که ذرات یک استوانه جامد در حال چرخش در حرکت خود حول محور استوانه وابستگی یکسانی از سرعت مماسی به فاصله تا محور دارند: Vr. =. ?r.
دومین فرآیند اصلی در WP یکسان سازی دمای ترمودینامیکی جریان های محیطی و مرکزی در هر بخش از WP است که ناشی از تبادل انرژی آشفته بین جریان ها است. بدون این تراز، جریان داخلی که دارای سرعت مماسی کمتری نسبت به جریان محیطی است، دمای ترمودینامیکی بالاتری نسبت به جریان محیطی خواهد داشت. از آنجایی که سرعت مماسی جریان محیطی بیشتر از سرعت جریان مرکزی است، پس از یکسان سازی دماهای ترمودینامیکی، دمای رکود جریان محیطی در حال حرکت به سمت خروجی لوله 1، نیمه پوشیده شده توسط مخروط 4، معلوم می شود. بزرگتر از جریان مرکزی که به سمت سوراخ در دیافراگم 3 حرکت می کند.
عمل همزمان دو فرآیند اصلی توصیف شده، به گفته اکثر محققان، منجر به انتقال انرژی از جریان گاز مرکزی در VT به محیطی و جداسازی گاز به جریان های سرد و گرم می شود.
این ایده از کار VT هنوز توسط اکثر متخصصان شناخته شده است. و طراحی VT از زمان Ranke تغییر زیادی نکرده است، اگرچه دامنه VT از آن زمان در حال گسترش است. مشخص شده است که VTهایی که به جای لوله استوانه ای از یک لوله مخروطی (زاویه مخروطی کوچک) استفاده می کنند عملکرد کمی بهتر از خود نشان می دهند. اما ساخت آنها دشوارتر است. بیشتر اوقات، VTهایی که بر روی گازها کار می کنند برای تولید سرما استفاده می شوند، اما گاهی اوقات، برای مثال، هنگام کار در ترموستات های گردابی، از هر دو جریان سرد و گرم استفاده می شود.
اگرچه لوله گرداب دارای راندمان بسیار پایین تری نسبت به انواع دیگر یخچال های صنعتی است که به دلیل مصرف انرژی بالا برای فشرده سازی گاز قبل از وارد شدن به داخل VT می باشد، اما سادگی بسیار زیاد طراحی و بی پیرایه بودن VT باعث شده است. برای بسیاری از کاربردها ضروری است.
VT می تواند با هر سیال گازی (مثلاً با بخار آب) و در انواع افت فشار (از کسری از جو تا صدها اتمسفر) کار کند. دامنه نرخ جریان گاز در VT نیز بسیار گسترده است (از کسری از متر مکعب در ساعت تا صدها هزار متر مکعب در ساعت)، و از این رو محدوده ظرفیت آنها. با این حال، با افزایش
قطر VT (یعنی با افزایش قدرت آن) کارایی VT را افزایش می دهد.
هنگامی که از VT برای تولید جریان گاز سرد و گرم به طور همزمان استفاده می شود، لوله خنک نمی شود. چنین WT ها آدیاباتیک نامیده می شوند. اما زمانی که فقط از یک جریان سرد استفاده می کنید، استفاده از VT سود بیشتری دارد که در آن بدنه لوله یا انتهای دور (گرم) آن توسط یک ژاکت آب یا با روش دیگری به زور خنک می شود. خنک کننده به شما امکان می دهد ظرفیت خنک کننده HT را افزایش دهید.

6.3. پارادوکس های لوله گرداب

لوله گردابی که تبدیل به دیو ماکسول شد که (انجام جداسازی مولکول‌های گاز سریع از مولکول‌های کند را انجام می‌دهد) پس از اختراع آن توسط جی رانک تا مدت‌ها مورد شناسایی قرار نگرفت. به طور کلی همه فرآیندها و دستگاه‌ها اگر توجیه نظری و تبیین علمی دریافت نکنند، در قرن روشنگر ما تقریباً به طور قطع محکوم به رد هستند. و در پیپ رانکه، حتی پس از ظهور توضیحات فوق در مورد کار او، چیزهای زیادی باقی مانده و نامشخص است. دور زدن و حجاب کردن آنها برای ایجاد ظاهر قدرت مطلق علم. کتاب نیز از این نظر مستثنی نیست.
بنابراین، در صفحه 25 او هنگام توضیح روند توزیع مجدد! انرژی در VT با تنظیم مجدد میدان سرعت جریان های دوار گاز و ظهور یک گرداب "شبه جامد"، می توان متوجه سردرگمی شد. به عنوان مثال، می خوانیم: "هنگامی که جریان مرکزی به سمت ... حرکت می کند، چرخش شدیدتر و شدیدتری را از سمت جریان خارجی تجربه می کند. در این فرآیند، هنگامی که لایه های بیرونی لایه های داخلی را می پیچند، در نتیجه ... سرعت مماسی جریان داخلی کاهش می یابد و سرعت های خارجی افزایش می یابد. غیرمنطقی بودن این عبارت شما را به این فکر می‌اندازد که آیا نویسندگان کتاب می‌خواهند چیزی را پنهان کنند که قابل توضیح نیست، تا ظاهر منطق را در جایی که وجود ندارد ایجاد کنند؟
تلاش برای ایجاد یک نظریه VT با ساخت و حل یک سیستم معادلات دینامیک گاز که فرآیندها را در VT توصیف می کند، بسیاری از نویسندگان را به مشکلات ریاضی غیرقابل حلی سوق داد. در این میان، مطالعات اثر گرداب توسط آزمایشگران، ویژگی های جدیدتری را در آن نشان داد که توجیه آنها با توجه به هر یک از فرضیه های پذیرفته شده غیرممکن بود.
در دهه 1970، توسعه فن آوری برودتی، جستجو برای احتمالات جدید اثر گرداب را تحریک کرد، زیرا سایر روش های خنک کننده موجود - دریچه گاز، جهش و انبساط گاز - راه حلی برای مشکلات عملی ناشی از خنک کردن حجم های زیاد ارائه نکردند. و گازهای مایع با دمای تراکم پایین. بنابراین، تحقیقات در مورد عملکرد کولرهای گردابی با شدت بیشتری ادامه یافت.
جالب ترین نتایج در این جهت توسط Leninraders V. E. Finko به دست آمد. در کولر گردابی او با یک VT با زاویه مخروطی تا 14 درجه، خنک کننده هوا تا 30 درجه کلوین به دست آمد. افزایش قابل توجهی در اثر خنک کننده با افزایش فشار گاز در ورودی به 4 مگاپاسکال و بالاتر مشاهده شد، که [در تضاد با دیدگاه پذیرفته شده کلی است که در فشار بیش از 1 مگاپاسکال، راندمان VT عملا افزایش نمی یابد. با افزایش فشار
این و سایر ویژگی‌هایی که در طول آزمایش‌های یک خنک‌کننده گردابی با سرعت‌های جریان ورودی مادون‌صوت یافت شد، که با ایده‌های موجود در مورد اثر گرداب و روش استفاده شده در ادبیات برای محاسبه خنک‌کننده گاز با کمک آن ناسازگار است، V. E. Finko را بر آن داشت تا این اختلافات را تجزیه و تحلیل کند. .
او متوجه شد که دمای رکود نه تنها جریان گاز سرد (Tx) بلکه همچنین جریان گاز خروجی "گرم" (Tr) به طور قابل توجهی کمتر از دمای T گاز عرضه شده به VT آن است. این بدان معنی است که تعادل انرژی در WT او با معادله تعادل معروف Hilsch برای WT های آدیاباتیک مطابقت ندارد.

(6.5)

جایی که من آنتالپی خاص گاز فعال است،

در ادبیات موجود، فینکو مقالاتی را که به راستی آزمایی رابطه اختصاص داده شده باشد (6.5) پیدا نکرد. در آثار منتشر شده، به عنوان یک قاعده، کسر جریان سرد JLI با استفاده از فرمول محاسبه شد

(6.6)

با توجه به نتایج اندازه گیری دما تووه گوگ گه. آخرین فرمول از (6.5) با استفاده از شرایط به دست آمده است:
V.E.Finko یک پایه ایجاد می کند که در آن توضیح داده شده است، که در آن، همراه با اندازه گیری دمای رکود جریان، اندازه گیری نرخ جریان گاز Ovkh، Ox، Og انجام شد. در نتیجه، مشخص شد که بیان (6.5) برای محاسبه تعادل انرژی WP غیرقابل قبول است، زیرا تفاوت در آنتالپی های خاص جریان ورودی و خروجی در آزمایش ها 9-24٪ بود و با افزایش افزایش یافت. در فشار ورودی یا با کاهش دمای گاز ورودی. فینکو خاطرنشان می کند که برخی از اختلافات بین رابطه (6.5) و نتایج آزمایش قبلاً در کارهای سایر محققان مشاهده شده بود، به عنوان مثال، در جایی که اختلاف 10-12٪ بود، اما نویسندگان این آثار عدم دقت اندازه گیری هزینه ها را توضیح دادند.
علاوه بر این، V. E. Finko خاطرنشان می کند که هیچ یک از مکانیسم های پیشنهادی قبلی برای انتقال حرارت در VT، از جمله مکانیسم انتقال حرارت متلاطم با جریان مخالف، آن نرخ های بالای حذف گرما از گاز را توضیح نمی دهد که منجر به افت دما قابل توجه ثبت شده توسط وی می شود (~ 70 درجه کلوین و بیشتر) در کولر گردابی آن. او توضیح خود را برای خنک کردن گاز در VT با "کار انبساط گردابی گاز" در داخل لوله بر روی بخش هایی از گاز که قبلا وارد آنجا شده است و همچنین بر روی اتمسفر خارجی، جایی که گاز انجام می شود، ارائه می دهد. خارج می شود.
در اینجا باید توجه داشته باشیم که در حالت کلی، تراز انرژی WT به شکل زیر است:

(6.7)

که در آن Wcool مقدار گرمایی است که در واحد زمان از کیس VT به دلیل خنک شدن طبیعی یا مصنوعی آن حذف می شود. هنگام محاسبه لوله های آدیاباتیک، آخرین عبارت در (6.7) به دلیل کوچک بودن آن نادیده گرفته می شود، زیرا VT ها معمولاً دارند. اندازه کوچکو تبادل حرارت آنها با هوای اطراف از طریق همرفت در مقایسه با تبادل حرارتی بین جریان گاز در داخل VT ناچیز است. و در حین کار VT های خنک شده مصنوعی، آخرین عبارت در (6.7) افزایش کسری از جریان گاز سرد خروجی از VT ها را تضمین می کند. در کولر گردابی فینکو هیچ خنک کننده مصنوعی وجود نداشت و تبادل گرمای همرفتی طبیعی با هوای اتمسفر اطراف ناچیز بود.
آزمایش بعدی فینکو، که در توضیح داده شد، به نظر می‌رسد هیچ ارتباط مستقیمی با مسائل انتقال حرارت در VT نداشته باشد. اما این اوست که نه تنها در مورد درستی ایده های قبلی موجود در مورد مکانیسم تبادل حرارت بین جریان گاز در WP بلکه به طور کلی صحت تصویر پذیرفته شده کلی از عملیات WP را به شدت شک می کند. فینکو یک میله نازک را در امتداد محور VT خود معرفی می کند که انتهای دیگر آن در یاتاقان ثابت شده است. هنگامی که VT در حال کار است، میله شروع به چرخش با سرعت 3000 دور در دقیقه می کند که توسط جریان گاز مرکزی چرخان در VT هدایت می شود. اما فقط جهت چرخش میله خلاف جهت چرخش جریان گاز گرداب اصلی (محیطی) در VT بود!
از این آزمایش می توان نتیجه گرفت که چرخش جریان مرکزی گاز برخلاف چرخش جریان محیطی (اصلی) است. اما این با ایده غالب چرخش "شبه جامد" گاز در BT در تضاد است.
علاوه بر این، V. E. Finko در خروجی یک جریان گاز سرد از تابش مادون قرمز VT خود از طیف باند در محدوده طول موج 5-12 میکرومتر ثبت کرد که شدت آن با افزایش فشار گاز در ورودی VT افزایش یافت. با این حال، گاهی اوقات "تابش آبی که از هسته جریان بیرون می آید" نیز به صورت بصری مشاهده می شد. با این حال، محقق اهمیت زیادی برای تشعشع قائل نشد و وجود تشعشع را به عنوان یک عارضه جانبی عجیب ذکر کرد و حتی شدت آن را به مقادیر بالا نرساند. این نشان می دهد که فینکو حضور این تشعشع را با مکانیسم انتقال حرارت در BT مرتبط نکرده است.
اینجاست که باید مکانیسم پیشنهادی در بخش‌های 4.4 و 4.5 را برای تخلیه انرژی جرمی «اضافی» از سیستمی از اجسام در چرخش برای تولید انرژی لازم اتصال منفی سیستم به خاطر بیاوریم. ما نوشتیم که ساده ترین راه برای تخلیه انرژی اجسام دارای بار الکتریکی هستند. هنگامی که آنها می چرخند، به سادگی می توانند انرژی را به شکل امواج الکترومغناطیسی یا فوتون بتابانند. در جریان هر گاز همیشه تعداد معینی یون وجود دارد که حرکت آنها در امتداد یک دایره یا قوس در یک جریان گردابی باید منجر به انتشار امواج الکترومغناطیسی شود.
درست است، در فرکانس های فنی چرخش گرداب، شدت تابش موج رادیویی توسط یک یون متحرک، که طبق فرمول شناخته شده تابش سیکلوترون در فرکانس اصلی محاسبه می شود، بسیار کم به نظر می رسد. اما تشعشع سیکلوترون تنها و به دور از مهم ترین مکانیسم ممکن برای گسیل فوتون از یک گاز در حال چرخش نیست. مکانیسم‌های احتمالی دیگری نیز وجود دارد، برای مثال، تحریک مولکول‌های گاز توسط ارتعاشات صوتی یونی، و به دنبال آن انتشار مولکول‌های برانگیخته. ما در اینجا فقط در مورد تشعشع سیکلوترون صحبت می کنیم زیرا مکانیسم آن برای مهندس - خواننده این کتاب - قابل درک است. اجازه دهید یک بار دیگر تکرار کنیم که وقتی طبیعت نیاز به تابش انرژی از سیستم اجسام متحرک داشته باشد، هزار راه برای انجام این کار پیدا خواهد کرد. به خصوص از سیستمی مانند گرداب گازی که در آن امکانات بسیار زیادی برای تشعشع وجود دارد که حتی با پیشرفت علم امروزی قابل درک است.
V. E. Finko طیف باند تابش الکترومغناطیسی را با
طول موج = 10 میکرومتر طیف باند مشخصه تابش حرارتی مولکول های گاز است. اجسام جامد طیف پیوسته ای از تابش می دهند. از این نتیجه می‌توان نتیجه گرفت که در آزمایش‌های فینکو، تشعشع گاز در حال کار بود، و نه مورد فلزی VT، که ثبت شد.
تشعشع حرارتی یک گاز در حال چرخش می تواند نه باقی مانده مولکول ها یا یون های تابشی، بلکه انرژی گرمایی گاز را به عنوان متحرک ترین بخش انرژی داخلی آن مصرف کند. برخورد حرارتی بین مولکول‌های گاز نه تنها مولکول‌ها را تحریک می‌کند، بلکه یون‌ها را با انرژی جنبشی تغذیه می‌کند، که آنها قبلاً به شکل انرژی الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. و به نظر می رسد که چرخش گاز به نوعی (شاید با استفاده از میدان پیچشی) این فرآیند تابش را تحریک می کند. در نتیجه گسیل فوتون، گاز تا دمای پایین‌تری نسبت به نظریه‌های شناخته شده انتقال حرارت بین جریان‌های گرداب مرکزی و محیطی در VT سرد می‌شود.
در کار فینکو، متأسفانه، شدت تابش مشاهده شده نشان داده نشده است، و بنابراین تا کنون چیزی در مورد بزرگی قدرت منتقل شده توسط آن نمی توان گفت. اما او به گرم شدن سطح داخلی دیواره های VT حداقل 5 درجه کلوین اشاره کرد که می تواند به دلیل گرم شدن توسط همین تشعشع باشد.
در این راستا، فرضیه زیر در مورد فرآیند حذف حرارت از جریان مرکزی به جریان گاز گرداب محیطی در WP مطرح می شود. گاز هر دو جریان مرکزی و محیطی فوتون ها را در طول چرخش خود ساطع می کند. به نظر می رسد که محیطی باید با شدت بیشتری تابش کند، زیرا سرعت مماسی بیشتری دارد. اما جریان مرکزی در یک میدان پیچشی شدید محوری است که انتشار فوتون ها را توسط مولکول ها و یون های برانگیخته تحریک می کند. (در آزمایشات فینکو، این وجود یک درخشش آبی را دقیقاً از "هسته" جریان ثابت می کند.) در این حالت، گاز جریان به دلیل تابش خروجی از آن خنک می شود و انرژی را می برد و تشعشع جذب می شود. توسط دیواره های لوله که توسط این تابش گرم می شوند. اما جریان گاز محیطی در تماس با دیواره های لوله این گرما را از بین می برد و گرم می شود. در نتیجه، جریان گرداب مرکزی سرد است و جریان محیطی گرم می شود.
بنابراین، بدنه VT نقش یک جسم میانی را ایفا می کند که انتقال حرارت را از جریان گرداب مرکزی به محیطی فراهم می کند.
واضح است که وقتی بدنه HT سرد می شود، به دلیل کاهش اختلاف دمای بدنه لوله و گاز موجود در آن و خنک شدن، انتقال گرما از آن به جریان گاز محیطی کاهش می یابد. ظرفیت HT افزایش یافته است.
این فرضیه همچنین نقض تعادل حرارتی کشف شده توسط فینکو را توضیح می دهد که در بالا در مورد آن صحبت کردیم. در واقع، اگر بخشی از تشعشع از طریق خروجی های خود از محدودیت های WP خارج شود (و این قسمت می تواند 10٪ باشد، با قضاوت در هندسه دستگاه مورد استفاده توسط Finko)، انرژی منتقل شده توسط این بخش از تابش دیگر وجود ندارد. توسط دستگاه هایی که دمای رکود گاز را در خروجی لوله اندازه گیری می کنند، ثبت می شود. کسری تابش خروجی از لوله به ویژه اگر تشعشع عمدتاً در نزدیکی روزنه 3 لوله ایجاد شود افزایش می یابد (شکل 6.5 را ببینید)، جایی که سرعت چرخش گاز حداکثر است.
چند کلمه دیگر باید در مورد گرمایش جریان گاز محیطی در VT گفته شود. زمانی که V.E. فینکو یک "صاف کننده" جریان گاز (شبکه "ترمز") را در انتهای "گرم" VT خود نصب کرد، قسمت "گرم" جریان گاز خروجی پس از اینکه "صاف کننده" قبلاً دمای 30-60 درجه کلوین را داشت. بالاتر از طوح. در همان زمان، سهم جریان سرد به دلیل کاهش در مساحت بخش گذر برای حذف قسمت "گرم" جریان افزایش یافت و دمای قسمت سرد جریان بدون تغییر بود. طولانی تر از زمانی که بدون "صاف کننده" کار می کنید.
پس از نصب "صاف کننده"، فینکو صدای بسیار شدیدی را در حین کار VT خود متوجه می شود. و گرم شدن گاز را هنگام قرار دادن یک "یکسو کننده" در لوله (که همانطور که برآوردهای او نشان می دهد، تنها به دلیل اصطکاک جریان گاز در برابر "یکسو کننده" نمی تواند گرم شود) را با ظاهر توضیح می دهد. ارتعاشات صوتی در گاز که تشدید کننده آن لوله است. این فرآیند را فینکو "مکانیسم انبساط موج و فشرده سازی گاز" نامید که منجر به گرمایش آن می شود.
واضح است که کاهش سرعت چرخش جریان گاز باید منجر به تبدیل بخشی از انرژی جنبشی جریان به گرما می شد. اما مکانیسم این دگرگونی فقط در کار فینکو آشکار شد.
موارد فوق نشان می دهد که لوله گرداب هنوز مملو از رمز و رازهای زیادی است و ایده های مربوط به عملکرد آن که برای دهه ها وجود داشته است نیاز به تجدید نظر اساسی دارد.

6.4. فرضیه جریان مخالف در گرداب ها

حرکت گردابی آنقدر ناشناخته است که بیش از یک نسل از نظریه پردازان و آزمایشگران کار کافی خواهند داشت. و در عین حال، حرکت گردابی ظاهراً رایج ترین نوع حرکت در طبیعت است. در واقع، تمام آن اجرام (سیاره‌ها، ستاره‌ها، الکترون‌های یک اتم و غیره) که در بخش 4.1 درباره آنها نوشتیم که حرکت دایره‌ای انجام می‌دهند، معمولاً به جلو نیز حرکت می‌کنند. و هنگامی که حرکات چرخشی و انتقالی آنها را اضافه کنید، یک حرکت مارپیچی دریافت می کنید.
دو نوع اصلی مارپیچ وجود دارد: مارپیچ استوانه ای که در بخش 4.3 در مورد آن بحث کردیم و مارپیچ ارشمیدسی که شعاع آن با تعداد چرخش ها افزایش می یابد. کهکشان های مارپیچی، بزرگترین گرداب های طبیعت، این شکل را دارند.
و برهم نهی حرکت چرخشی در امتداد مارپیچ ارشمیدس و حرکت انتقالی در امتداد محور آن نیز نوع سوم مارپیچ - مخروطی را به وجود می آورد. آبی که از حمام به لوله در پایین آن جریان دارد در امتداد چنین مارپیچی حرکت می کند و هوا در گردباد. گاز در امتداد همان مارپیچ مخروطی شکل در طوفان های فنی حرکت می کند. در آنجا، با هر چرخش، شعاع مسیر ذرات کاهش می یابد.

برنج. 6.6. مشخصات سرعت جت های غوطه ور آزاد با درجات مختلف پیچش:
الف - جت جریان مستقیم؛ ب - جت کمی چرخان؛ ج - جت با چرخش متوسط. g - جت بسته به شدت در حال چرخش؛ e - جت باز به شدت در حال چرخش؛ یک دیوار؛ ب - سوراخ در دیوار؛ ج - مرزهای جت؛ d مشخصات سرعت در فواصل مختلف از دیوار است. e - محور جت؛ [U- سرعت محوری.

اما در کولر گردابی فینکو، که دارای یک لوله گرداب مخروطی است، جریان گاز محیطی در امتداد یک مارپیچ مخروطی در حال انبساط، و جریان محوری نزدیک - در امتداد یک باریک حرکت می کند. چنین پیکربندی جریان ها در VT و سیکلون فنی توسط هندسه دیواره های دستگاه تعیین می شود.
هنگام در نظر گرفتن یک لوله گردابی در بخش 6.2، نوشتیم که یک جریان محوری معکوس در آن زمانی رخ می دهد که خروجی گاز از انتهای دور (گرم) لوله تا حدی مسدود شده باشد و فشار اضافی در آن ایجاد شود و گاز را مجبور به جستجو کند. خروجی دوم از لوله چنین توضیحی از وقوع جریان محوری مخالف در VT امروزه به طور کلی پذیرفته شده است.
اما متخصصان جت‌های چرخشی که به طور گسترده استفاده می‌شود، به عنوان مثال، برای ایجاد مشعل در مشعل‌های نیروگاه‌های حرارتی، توجه داشته‌اند که جریان مخالف در امتداد محور جت چرخان حتی در غیاب دیواره‌های دستگاه رخ می‌دهد. مطالعه پروفیل های سرعت جت های آزاد غوطه ور (نگاه کنید به شکل 6.6) نشان می دهد که جریان محوری معکوس با افزایش درجه پیچش جت افزایش می یابد.
علت فیزیکی جریان برگشتی هنوز مشخص نشده است. اکثر کارشناسان معتقدند که به نظر می رسد زیرا با افزایش درجه پیچش جت، نیروهای گریز از مرکز ذرات گاز آن را به محیط پرتاب می کنند، در نتیجه یک منطقه نادر در نزدیکی محور جت ایجاد می شود، جایی که هوای اتمسفر است. عجله می کند،
در جلو در امتداد محور جت قرار دارد.
اما در آثار نشان داده شده است که جریان معکوس نه چندان با گرادیان فشار ساکن در جت، بلکه با نسبت اجزای مماسی و محوری (محوری) سرعت آن مرتبط است. به عنوان مثال، جت های تشکیل شده توسط یک چرخش با یک دستگاه پره مماس، در زاویه شیب پره های 40-45 درجه، نادری زیادی در ناحیه محوری دارند، اما جریان معکوس ندارند. چرا آنها نیستند - برای کارشناسان یک رمز و راز باقی مانده است.
بیایید سعی کنیم آن را باز کنیم، یا بهتر است بگوییم دلیل پیدایش جریان های مخالف محوری در جت های چرخشی را به روشی متفاوت توضیح دهیم.
همانطور که بارها اشاره کرده‌ایم، ریزش جرم-انرژی اضافی از سیستم، که در چرخش قرار می‌گیرد، با گسیل فوتون‌ها به آسانی انجام می‌شود. اما این تنها کانال ممکن نیست. همچنین می‌توانیم فرضیه زیر را ارائه کنیم که در ابتدا برای برخی از مکانیک‌ها باورنکردنی به نظر می‌رسد.
مسیر رسیدن به این فرضیه طولانی بود و توسط بیش از یک نسل از فیزیکدانان ساخته شد. حتی ویکتور شوبرگر، یک قطعه درخشان اتریشی، یک جنگل‌بان، که در اوقات فراغت خود به فیزیک مشغول بود، که زمان زیادی را به درک حرکت گرداب در دهه 20 اختصاص داد، متوجه شد که با چرخش خود به خود آب از حمام به لوله می‌ریزد. ، زمان تخلیه حمام کاهش می یابد. و این بدان معنی است که نه تنها مماس، بلکه سرعت جریان محوری نیز در گرداب افزایش می یابد. به هر حال، این اثر مدت هاست که مورد توجه دوستداران آبجو قرار گرفته است. در مسابقات خود، در تلاش برای قرار دادن محتویات بطری در دهان خود در سریع ترین زمان ممکن، ابتدا آبجو را در بطری به شدت می چرخانند و سپس آن را نوک می زنند.
ما نمی دانیم که آیا شوبرگر عاشق آبجو بود یا نه (چیزی که اتریشی او را دوست ندارد!)، اما او سعی کرد این واقعیت متناقض را با این واقعیت توضیح دهد که در یک گرداب، انرژی حرکت حرارتی مولکول های موجود در آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. حرکت محوری جت وی خاطرنشان کرد: اگرچه چنین نظری با قانون دوم ترمودینامیک در تضاد است، اما توضیح دیگری نمی توان یافت و کاهش دمای آب در گرداب یک واقعیت تجربی است.
بر اساس قوانین بقای انرژی و تکانه، معمولاً فرض می شود که وقتی جت در حال چرخش به یک گرداب طولی است، بخشی از انرژی جنبشی حرکت انتقالی جت به انرژی چرخش آن تبدیل می شود. فکر می کرد که در نتیجه، سرعت محوری جت باید کاهش یابد. این، همانطور که، برای مثال، در، بیان شد، باید منجر به کاهش دامنه جت های آزاد سیل شده در هنگام چرخش شود.
علاوه بر این، در مهندسی هیدرولیک، آنها معمولاً به هر طریق ممکن با تلاطم سیال در دستگاه‌ها برای سرریز شدن آن دست و پنجه نرم می‌کنند و تلاش می‌کنند تا جریان آرام غیر چرخشی را تضمین کنند. این به دلیل این واقعیت است، همانطور که برای مثال توضیح داده شد، به این دلیل که ظاهر یک طناب گردابی در جریان سیال مستلزم تشکیل یک قیف بر روی سطح سیال بالای ورودی به لوله تخلیه است. قیف شروع به مکیدن شدید هوا می کند که ورود آن به لوله نامطلوب است. علاوه بر این، به اشتباه اعتقاد بر این است که ظاهر یک قیف با هوا، که نسبت سطح مقطع ورودی توسط مایع را کاهش می دهد، جریان مایع را از طریق این سوراخ نیز کاهش می دهد.
تجربه دوستداران آبجو نشان می دهد که کسانی که چنین فکر می کنند در اشتباه هستند: علیرغم کاهش نسبت سطح مقطع سوراخ اشغال شده توسط جریان مایع، دومی در هنگام چرخش جریان سریعتر از بدون چرخش از سوراخ عبور می کند.
اگر L. Gerbrand که در بخش 3.4 درباره او نوشتیم، تنها با صاف کردن جریان آب به سمت توربین و باریک کردن تدریجی مجرا به دنبال افزایش قدرت نیروگاه های برق آبی بود تا آب به بالاترین سرعت ممکن دست یابد. حرکت رو به جلوسپس شوبرگر مجرای آب مخروطی را با راهنماهای پیچی تامین کرد و جریان آب را به یک گرداب طولی پیچاند و در انتهای مجرا یک توربین محوری با طراحی اساسی جدید قرار داد. (اختراع اتریش شماره 117749 مورخ 10 می 1930)
یکی از ویژگی های این توربین (نگاه کنید به شکل 6.7) این است که پره هایی ندارد که در توربین های معمولی از جریان آب عبور کرده و با شکستن آن، انرژی زیادی را صرف غلبه بر نیروها می کند. کشش سطحیو چسبندگی مولکول های آب این نه تنها منجر به تلفات انرژی، بلکه به ظهور پدیده های کاویتاسیون می شود که باعث فرسایش فلز توربین می شود.
توربین Schauberger دارای شکل مخروطی با تیغه های مارپیچی شکل به شکل یک پیچ چوب پنبه ای است که در یک جریان چرخشی آب پیچ شده است. جریان را نمی شکند و حفره ایجاد نمی کند. مشخص نیست که آیا چنین توربین در جایی در عمل اجرا شده است یا خیر، اما طرح آن، البته، حاوی ایده های بسیار امیدوار کننده ای است.
با این حال، ما در اینجا نه چندان به توربین شوبرگر که به بیانیه او علاقه داریم که انرژی حرکت حرارتی مولکول های آب در یک جریان گردابی را می توان به انرژی جنبشی جریان آب تبدیل کرد. در این زمینه، جالب ترین نتایج آزمایش هایی است که در سال 1952 توسط W. Schauberger به همراه پروفسور فرانتس پوپل در دانشکده فنی اشتوتگارت انجام شد، که Josef Gasslberger از رم در سال 1952 در مورد آن صحبت می کند.
آزمایش‌کنندگان با بررسی تأثیر شکل کانال مجرا و مواد دیواره‌های آن بر مقاومت هیدرودینامیکی در برابر جریان آب در حال چرخش در آن، دریافتند که بهترین نتایج با دیوارهای مسی حاصل می‌شود. اما شگفت‌انگیزترین چیز این است که با پیکربندی کانالی شبیه به شاخ بز، اصطکاک کانال با افزایش سرعت آب کاهش می‌یابد و پس از تجاوز از سرعت بحرانی معین، آب با مقاومت منفی جریان می‌یابد، یعنی به داخل کانال مکیده می‌شود. کانال و در آن شتاب می گیرد.

برنج. 6.7. توربین شاوبرگ

گسلبرگر با شوبرگر موافق است که در اینجا گرداب گرمای آب را به انرژی جنبشی جریان آن تبدیل می کند. اما خاطرنشان می کند که "ترمودینامیک، همانطور که در مدارس و دانشگاه ها آموزش داده می شود، اجازه چنین تبدیل گرما را در اختلاف دمای پایین نمی دهد." با این حال، گاسلبرگر اشاره می کند، ترمودینامیک مدرن قادر به توضیح بسیاری از موارد دیگر نیست پدیده های طبیعی.
و در اینجا تئوری حرکت می تواند به درک اینکه چرا حرکت گردابی، برخلاف ایده های رایج ترمودینامیک، تبدیل گرمای یک جریان چرخشی ماده را به انرژی حرکت محوری آن مطابق با فرمول فراهم می کند، کمک کند. (6.4). پیچش جریان در یک گرداب باعث می شود بخشی از گرما که بخشی از انرژی داخلی سیستم است به انرژی جنبشی حرکت انتقالی جریان در امتداد محور گرداب تبدیل شود. چرا دقیقا در امتداد محور؟ بله، زیرا در این صورت بردار سرعت حرکت انتقالی به دست آمده عمود بر بردار سرعت مماسی لحظه ای حرکت چرخشی ذرات در جریان است و مقدار دومی را تغییر نمی دهد. در این حالت قانون بقای تکانه جریان رعایت می شود.
علاوه بر این، شتاب ذرات در جهت عمود بر جهت حرکت اصلی (دایره ای) آنها در یک گرداب منجر به افزایش نسبیتی در جرم عرضی و نه طولی آنها می شود. در مورد لزوم حسابداری مجزا برای جرم عرضی و طولی ذرات بنیادی* (این یادآور محاسبه اثرات داپلر طولی و عرضی به طور جداگانه است.)زیاد نوشت مرحله اولیهتشکیل SRT (به عنوان مثال، را ببینید.) یعنی جرم طولی (در این مورد مربوط به سرعت مماسی ذرات در یک گرداب) بزرگی نیروهای گریز از مرکز را در طول حرکت دایره ای تعیین می کند. وقتی بخشی از انرژی درونی سیستم به انرژی جنبشی حرکت محوری (محوری) اجسام در آن تبدیل می شود، نیروهای گریز از مرکز افزایش نمی یابند. بنابراین، معلوم می شود که انرژی حرکت محوری در حال ظهور از مسئله حرکت دایره ای که از نظر ریاضی معادل خروج آن از سیستم دوار بدون انتشار فوتون است، از بین رفته است.
اما قانون بقای تکانه سیستم ایجاب می کند که اگر جریان گردابی تکانه محوری به دست آورد، جسم دیگری (مثلاً بدنه دستگاه گرداب) به طور همزمان همان مقدار تکانه تکانه را در جهت مخالف به دست آورد. در دستگاه های گرداب بسته، به عنوان مثال، در لوله های گرداب، و همچنین هنگامی که هیچ تماسی بین جریان گرداب و دیواره های دستگاه وجود ندارد (مانند برخی از موارد جت های چرخان آزاد)، قسمت محوری جریان، که دارای یک سرعت مماسی کمتر از قسمت محیطی، باید یک ضربه معکوس به دست آورد. با این حال، تکانه پس زدگی را می توان با جریان محوری (محوری) فوتون ها یا نوترینوها که در حین حرکت چرخشی تولید می شود، منتقل کرد، که در فصل یازدهم مورد بحث قرار خواهد گرفت.
به طور کلی، این دلیل واقعی، از دیدگاه ما، برای ظهور جریان مخالف هم در لوله های گرداب و هم در جت های چرخان است.

نتیجه گیری فصل

1 گرداب های جوی با حرکت هوای عمدتاً راست دست در آنها و وجود "چشم طوفان" - یک منطقه مرکزی از حرکات آهسته یا آرامش مشخص می شود.
2. گردبادها هنوز تعدادی رمز و راز دارند: سرعت فوق العاده زیاد هوا و اجسام محبوس شده در آنها، نیروی بالابر خارق العاده ای که از نیروی فشار جریان هوا فراتر می رود، وجود درخشش و غیره.
3. انرژی گرمایی توده های هوای مرطوب در گرداب های جوی به انرژی حرکت تبدیل می شود. در این حالت انرژی متمرکز می شود که در نگاه اول با اصول ترمودینامیک در تضاد است.
4. تضاد با ترمودینامیک برطرف می شود اگر فرض کنیم که گرداب های جوی، مطابق با الزامات تئوری حرکت، تابش حرارتی (مادون قرمز و مایکروویو) تولید می کنند.
5. کشف در دهه 1930 توسط J. Ranke در مورد تأثیر جداسازی گاز در یک لوله گرداب به جریان های گرداب محوری گرم نزدیک دیوار و سرد، مسیرهای جدیدی را در فناوری آغاز کرد، اما هنوز به اندازه کافی کامل و سازگار نیست. توضیح نظری
6. آثار V.E. فینکو در دهه 80 در مورد درستی برخی از ایده های پذیرفته شده عمومی در مورد فرآیندهای یک لوله گرداب شک کرد: تعادل انرژیدر آن مکانیسم انتقال حرارت متلاطم خلاف جریان و غیره است.
7. V.E. فینکو کشف کرد که جریان مخالف محوری سرد در یک لوله گردابی دارای جهت چرخش مخالف جریان گاز اصلی (محیطی) است و یک لوله گرداب گازی تابش مادون قرمز طیف باند و گاهی اوقات نیز تابش آبی که از لوله بیرون می‌آید تولید می‌کند. منطقه محوری
8. قرار دادن در انتهای داغ ترمز لوله گرداب - سرنخ های صاف کننده جریان گاز،
به عنوان V.E. فینکو، به وقوع ارتعاشات صوتی شدید در گاز، که تشدید کننده آن لوله است، و به گرمایش قوی آنها از جریان گاز.
9. مکانیزمی برای حذف گرما از جریان مخالف محوری گاز در یک لوله گرداب به یک جریان محیطی به دلیل تابش تحریک شده توسط شتاب چرخش گاز توسط جریان محوری فوتون که دیواره‌های لوله گرداب را گرم می‌کند، پیشنهاد شده است. از آنها گرما به جریان گاز محیطی منتقل می شود و آنها را شستشو می دهد.
10. جریان متقابل محوری نه تنها در لوله‌های گردابی، بلکه در جت‌های چرخشی آزاد نیز رخ می‌دهد، جایی که هیچ دیواره دستگاهی وجود ندارد، که دلیل آن هنوز به طور کامل مشخص نشده است.
11. V. Schauberger در دهه 1930 اشاره کرد که در یک گرداب، بخشی از انرژی حرکت حرارتی مولکول ها در آن به انرژی جنبشی حرکت محوری یک جت آب تبدیل می شود و استفاده از آن را پیشنهاد کرد.
12. تئوری حرکت اثر شوبرگر را با این واقعیت توضیح می دهد که چرخش جریان آب باعث می شود بخشی از انرژی حرارتی مولکول ها که همان انرژی درونی جریان است از جریان چرخشی به شکل تابش خارج نشود. ، اما باید به انرژی جنبشی جریان در جهت عمود بر سرعت چرخش مماسی در امتداد محور جریان گرداب تبدیل شود. دومی توسط قانون بقای تکانه زاویه ای حرکت جریان لازم است. و قانون بقای تکانه در امتداد محور چرخش آن ایجاب می کند که چه زمانی
در این مورد، یا یک جریان متضاد ظاهر می‌شود، یا گسیل محوری فوتون‌ها یا نوترینوها ایجاد می‌شود که تغییر در تکانه طولی جریان را جبران می‌کند.