Մթնոլորտային հորձանուտ՝ ամպերը ցրելու համար: Ամպերի ցրում - լավ եղանակի հաստատում

Տաք և սառը հոսանքների միջև պայքարը, որը ձգտում է հավասարեցնել հյուսիսի և հարավի ջերմաստիճանի տարբերությունը, տեղի է ունենում տարբեր աստիճանի հաջողությամբ: Այնուհետև տաք զանգվածները տիրում են և տաք լեզվի տեսքով ներթափանցում են դեպի հյուսիս, երբեմն Գրենլանդիա, Նովայա Զեմլյա և նույնիսկ Ֆրանց Յոզեֆ Երկիր; այնուհետև արկտիկական օդի զանգվածները հսկա «կաթիլ»-ի տեսքով թափանցում են հարավ և իրենց ճանապարհին տաք օդը քշելով՝ ընկնում են Ղրիմի և հանրապետությունների վրա։ Կենտրոնական Ասիա. Այս պայքարը հատկապես ընդգծված է ձմռանը, երբ հյուսիսի և հարավի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը մեծանում է։ Հյուսիսային կիսագնդի սինոպտիկ քարտեզների վրա դուք միշտ կարող եք տեսնել տաք և սառը օդի մի քանի լեզուներ, որոնք ներթափանցում են տարբեր խորություններ դեպի հյուսիս և հարավ (գտեք դրանք մեր քարտեզի վրա):

Ասպարեզը, որտեղ ծավալվում է օդային հոսանքների պայքարը, ընկնում է հենց երկրագնդի ամենաբնակեցված մասերի վրա՝ բարեխառն լայնություններում: Այս լայնություններում ապրում են եղանակի քմահաճությունները:

Մեր մթնոլորտի ամենապտույտ շրջանները օդային զանգվածների սահմաններն են։ Նրանց վրա հաճախ առաջանում են հսկայական հորձանուտներ, որոնք մեզ բերում են եղանակի շարունակական փոփոխություններ։ Եկեք ավելի մանրամասն ճանաչենք նրանց:

Պատկերացրեք մի ճակատ, որը բաժանում է սառը և տաք զանգվածները (նկ. 15, ա): Երբ օդային զանգվածները շարժվում են տարբեր արագություններով կամ երբ մեկ օդ

Զանգվածը շարժվում է ճակատի երկայնքով մեկ ուղղությամբ, իսկ մյուսը՝ հակառակ ուղղությամբ, ապա ճակատային գիծը կարող է թեքվել, և դրա վրա առաջանում են օդային ալիքներ (նկ. 15, բ)։ Միևնույն ժամանակ, սառը օդն ավելի ու ավելի ուժեղ է թեքվում դեպի հարավ, հոսում տաք օդի «լեզվի» ​​տակ և նրա մի մասը տեղափոխում դեպի վեր։ -Տաք լեզուն ավելի ու ավելի է թափանցում դեպի հյուսիս և «լվանում» դիմացը ընկած սառը զանգվածը։ Օդային շերտերն աստիճանաբար պտտվում են։

Պտույտի կենտրոնական մասից օդը ուժով դուրս է մղվում դեպի նրա ծայրամասերը։ Հետեւաբար, տաք լեզվի վերին մասում ճնշումը կտրուկ իջնում ​​է, և մթնոլորտում ձևավորվում է մի տեսակ խոռոչ: Կենտրոնում նվազեցված ճնշում ունեցող նման հորձանուտը կոչվում է ցիկլոն («ցիկլոն» նշանակում է շրջանաձև):

Քանի որ օդը հոսում է ավելի ցածր ճնշում ունեցող վայրեր, ապա ցիկլոնի դեպքում այն ​​պետք է հակվի

Պտույտի եզրերը ուղիղ դեպի կենտրոն: Բայց այստեղ ընթերցողին պետք է հիշեցնենք, որ իր առանցքի շուրջ Երկրի պտույտի պատճառով հյուսիսային կիսագնդում շարժվող բոլոր մարմինների ուղիները շեղվում են աջ։ Հետևաբար, օրինակ, գետերի աջ ափերը ավելի ուժեղ են լվացվում, աջ ռելսերը երկկողմանի երկաթուղիների վրա ավելի արագ են մաշվում։ Իսկ քամին ցիկլոնի մեջ նույնպես աջ է շեղվում; արդյունքը պտտվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ քամիներով:

Որպեսզի հասկանաք, թե ինչպես է Երկրի պտույտը ազդում օդի հոսքի վրա, պատկերացրեք սյուժեն երկրի մակերեսըերկրագնդի վրա (նկ. 16): A կետում քամու ուղղությունը ցույց է տրված սլաքով: Ա կետում քամին հարավ-արևմտյան է: Որոշ ժամանակ անց Երկիրը կշրջվի և A կետը կտեղափոխվի B կետ: Օդի հոսքը կշեղվի դեպի աջ, և անկյունը կփոխվի; քամին կլինի արևմտյան-հարավ-արևմտյան. Որոշ ժամանակ անց B կետը կտեղափոխվի C կետ, և քամին կդառնա արևմտյան, այսինքն՝ ավելի աջ թեքվելու:

Եթե ​​ցիկլոնի շրջանում գծված են հավասար ճնշման գծեր, այսինքն՝ իզոբարներ, ապա ստացվում է, որ դրանք շրջապատում են ցիկլոնի կենտրոնը (նկ. 15, գ)։ Ահա թե ինչպիսի տեսք ունի ցիկլոնն իր կյանքի առաջին օրերին. Ի՞նչ կլինի նրա հետ հետո:

Ցիկլոնի լեզուն ավելի ու ավելի է ձգվում դեպի հյուսիս, սրվում և դառնում մեծ տաք հատված (նկ. 17): Սովորաբար այն գտնվում է ցիկլոնի հարավային մասում, քանի որ տաք հոսանքները առավել հաճախ գալիս են հարավից և հարավ-արևմուտքից։ Ոլորտը երկու կողմից շրջապատված է սառը օդով։ Նայեք, թե ինչպես են տաք և սառը հոսանքները անցնում ցիկլոնի մեջ, և կտեսնեք, որ կան երկու ճակատ, որոնք դուք արդեն գիտեք: Ջերմ հատվածի աջ սահմանը ցիկլոնի տաք ճակատն է՝ տեղումների լայն շերտով, իսկ ձախը՝ սառը; տեղումների գոտին նեղ է.

Ցիկլոնը միշտ շարժվում է այն ուղղությամբ, որը ցույց է տալիս սլաքը (ջերմ հատվածի իզոբարներին զուգահեռ):

Եկեք նորից դիմենք մեր եղանակային քարտեզին և գտնենք ցիկլոն Ֆինլանդիայում: Նրա կենտրոնը նշվում է H տառով (ցածր ճնշում): Աջ կողմում տաք ճակատ է; Ծովային բևեռային օդը հոսում է մայրցամաքային օդ, ձյուն է գալիս:

Ձախ կողմում՝ ցուրտ ճակատ. Արկտիկայի ծովային օդը, շրջանցելով հատվածը, կոտրվում է հարավ-արևմտյան տաք հոսանքի մեջ. ձնաբքի նեղ շերտ. Սա արդեն լավ զարգացած ցիկլոն է։

Հիմա փորձենք կանխատեսել հետագա ճակատագիրըցիկլոն. Դժվար չէ։ Ի վերջո, մենք արդեն ասել ենք, որ սառը ճակատն ավելի արագ է շարժվում, քան տաքը։ Սա նշանակում է, որ ժամանակի ընթացքում տաք օդի ալիքն էլ ավելի կտրուկ կդառնա, ցիկլոնի հատվածն աստիճանաբար կնեղանա, և, վերջապես, երկու ճակատները կփակվեն, խցանումներ կառաջանան։ Սա մահ է ցիկլոնի համար։ Մինչ խցանումը ցիկլոնը կարող էր «սնվել» տաք օդային զանգվածով։ Պահպանվել է սառը հոսքերի և տաք հատվածի ջերմաստիճանի տարբերությունը։ Ցիկլոնն ապրել և զարգացել է։ Բայց երկու ճակատների փակվելուց հետո ցիկլոնի «սնուցումը» կտրվում է։ Տաք օդը բարձրանում է, և ցիկլոնը սկսում է մարել։ Տեղումները թուլանում են, ամպերն աստիճանաբար ցրվում են, քամին մարում է,
ճնշումը հավասարվում է, և մի փոքր պտտվող գոտի մնում է ահեղ ցիկլոնից: Այսպիսի մեռնող ցիկլոն կա մեր քարտեզի վրա՝ Վոլգայից այն կողմ։

Ցիկլոնները տարբերվում են չափերով։ Երբեմն դա ընդամենը մի քանի հարյուր կիլոմետր տրամագծով պտտահողմ է։ Բայց պատահում է նաև, որ պտտահողմը գրավում է մինչև 4-5 հազար կիլոմետր տրամագծով տարածք՝ մի ամբողջ մայրցամաք: Տարբեր օդային զանգվածներ կարող են հոսել հսկայական ցիկլոնային պտույտների կենտրոններ՝ տաք և խոնավ, սառը և չոր: Հետեւաբար, ցիկլոնի վերեւում գտնվող երկինքը ամենից հաճախ ամպամած է, իսկ քամին ուժեղ է, երբեմն՝ փոթորկոտ:

Օդի զանգվածների սահմանին կարող են մի քանի ալիքներ առաջանալ։ Հետեւաբար, ցիկլոնները սովորաբար զարգանում են ոչ թե մեկ առ մեկ, այլ հաջորդաբար՝ չորս կամ ավելի։ Մինչ առաջինն արդեն մարում է, երկրորդի մեջ տաք լեզուն նոր է սկսում ձգվել: Ցիկլոնն ապրում է 5-6 օր, և այս ընթացքում կարող է հսկայական տարածություն ծածկել։ Օրվա ընթացքում ցիկլոնը անցնում է միջինը մոտ 800 կիլոմետր, իսկ երբեմն՝ մինչև 2000 կիլոմետր։

Ցիկլոնները մեզ մոտ ամենից հաճախ գալիս են արևմուտքից։ Դա պայմանավորված է օդային զանգվածների ընդհանուր տեղաշարժով արևմուտքից արևելք։ Մեր տարածքում ուժեղ ցիկլոնները շատ հազվադեպ են։ Երկարատև անձրև կամ ձյուն, սուր բուռն քամի՝ սա մեր ցիկլոնի սովորական պատկերն է։ Բայց արևադարձային շրջաններում երբեմն լինում են արտասովոր ուժգնության ցիկլոններ՝ սաստիկ անձրևներով և ուժեղ քամիներով։ Սրանք փոթորիկներ և թայֆուններ են:

Մենք արդեն գիտենք, որ երբ երկու օդային հոսանքների միջև առաջնագիծը թուլանում է, տաք լեզուն սեղմվում է սառը զանգվածի մեջ, և այդպիսով ցիկլոն է ծնվում։ Բայց առաջնագիծը կարող է թեքվել տաք օդի ուղղությամբ։ Այս դեպքում հորձանուտ է առաջանում բոլորովին այլ հատկություններով, քան ցիկլոնը։ Այն կոչվում է անտիցիկլոն։ Սա արդեն ոչ թե խոռոչ է, այլ օդային լեռ։

Նման հորձանուտի կենտրոնում ճնշումն ավելի բարձր է, քան եզրերին, և օդը տարածվում է կենտրոնից դեպի պտույտի ծայրամասերը։ Իր տեղում օդն իջնում ​​է ավելի բարձր շերտերից։ Իջնելիս այն կծկվում է, տաքանում, և նրա մեջ եղած ամպամածությունը աստիճանաբար ցրվում է։ Հետևաբար, անտիցիկլոնում եղանակը սովորաբար ամպամած է և չոր; հարթավայրերում ամառը շոգ է, ձմռանը՝ ցուրտ։ Միայն անտիցիկլոնի ծայրամասերում կարող են առաջանալ մառախուղներ և ցածր շերտավոր ամպեր: Քանի որ անտիցիկլոնում ճնշումների այնքան մեծ տարբերություն չկա, որքան ցիկլոնում, այստեղ քամիները շատ ավելի թույլ են։ Նրանք շարժվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (նկ. 18):

Երբ հորձանուտը զարգանում է, նրա վերին շերտերը տաքանում են: Սա հատկապես նկատելի է, երբ սառը լեզուն ծագում է.

Այն կտրվում է, և մրրիկը դադարում է «սնվել» ցրտից կամ երբ անտիցիկլոնը լճանում է մեկ տեղում։ Հետո եղանակը դրանում դառնում է ավելի կայուն։

Ընդհանրապես, անտիցիկլոններն ավելի հանգիստ պտույտներ են, քան ցիկլոնները: Նրանք ավելի դանդաղ են շարժվում՝ օրական մոտ 500 կիլոմետր; հաճախ կանգ են առնում և կանգնում մի հատվածում շաբաթներով, իսկ հետո նորից շարունակում ճանապարհը: Նրանց չափերը հսկայական են: Հակացիկլոնը հաճախ, հատկապես ձմռանը, ընդգրկում է ամբողջ Եվրոպան և Ասիայի մի մասը։ Բայց ցիկլոնների առանձին շարքերում կարող են առաջանալ նաև փոքր, շարժական և կարճատև անտիցիկլոններ։

Այս հորձանուտները մեզ մոտ սովորաբար գալիս են հյուսիս-արևմուտքից, ավելի հազվադեպ՝ արևմուտքից: Եղանակային քարտեզների վրա անտիցիկլոնների կենտրոնները նշվում են B տառով (բարձր ճնշում):

Գտեք անտիցիկլոնը մեր քարտեզի վրա և տեսեք, թե ինչպես են իզոբարները գտնվում նրա կենտրոնի շուրջ:

Սրանք մթնոլորտային հորձանուտներ են։ Նրանք ամեն օր անցնում են մեր երկրի վրայով։ Դրանք կարելի է գտնել ցանկացած եղանակային քարտեզի վրա:

Այժմ մեր քարտեզի վրա ամեն ինչ արդեն ծանոթ է ձեզ, և մենք կարող ենք անցնել մեր գրքի երկրորդ հիմնական թողարկմանը՝ եղանակի կանխատեսմանը:

Մեր մոլորակի մթնոլորտը երբեք հանգիստ չէ, նրա օդային զանգվածները ներսում են մշտական ​​շարժման մեջ. Օդային տարրը հասնում է իր ամենաբարձր ուժին ցիկլոններում՝ քամու շրջանաձև պտույտները դեպի կենտրոն։ Փոթորիկները, փոթորիկները հսկա հորձանուտներ են: Ամենից հաճախ դրանք առաջանում են օվկիանոսների արևադարձային գոտիների տաք տարածքներից, բայց կարող են առաջանալ նաև բարձր լայնություններում: Ամենաարագ պտտահողմերը դեռևս հիմնականում առեղծվածային են:

Երկրի մթնոլորտը նման է օվկիանոսի, որտեղ ջրի փոխարեն օդ է ցայտում: Արեգակնային ճառագայթման, ռելիեֆի և մոլորակի ամենօրյա պտույտի ազդեցության տակ օդային օվկիանոսում առաջանում են անհամասեռություններ։ Տարածքներ նվազեցված ճնշումկոչվում են ցիկլոններ, բարձրացված անտիցիկլոններ։ Հենց ցիկլոններում են ծնվում ուժեղ քամիները։ Դրանցից ամենամեծը հասնում է հազարավոր կիլոմետրերի տրամագծի և պարզ տեսանելի է տիեզերքից՝ շնորհիվ ամպերի, որոնք լցվում են դրանք: Իրենց հիմքում սրանք պտտվում են, որտեղ օդը պարույրով շարժվում է եզրերից դեպի կենտրոն՝ դեպի ցածր ճնշում ունեցող տարածք։ Նման հորձանուտները, որոնք մշտապես գոյություն ունեն մթնոլորտում, բայց ծնվել են հենց արևադարձային գոտում Ատլանտյան օվկիանոսում և Խաղաղ օվկիանոսի արևելյան մասում և հասնում են քամու ավելի քան 30 մ/վ արագության, կոչվում են փոթորիկներ: («Փոթորիկ» հնդկական չար աստված Հուրականի անունից): Որպեսզի օդը շարժվի նման արագությամբ, անհրաժեշտ է փոքր հեռավորության վրա մթնոլորտային ճնշման մեծ տարբերություն։

Նմանատիպ երևույթները Խաղաղ օվկիանոսի արևմտյան մասում՝ հասարակածից հյուսիս, կոչվում են թայֆուններ (չինական «tifeng»-ից, որը նշանակում է «մեծ քամի»), իսկ Բենգալյան ծոցում՝ պարզապես ցիկլոններ։

Փոթորիկները հայտնվում են օվկիանոսների տաք ջրերի վրա հյուսիսային և հարավային լայնության հինգերորդ և քսաներորդ աստիճանների միջև: Դրանց առաջացման նախադրյալը տաքացվող ջրի հսկայական զանգվածն է։ Սահմանված է, որ ջրի ջերմաստիճանը չպետք է ցածր լինի 26,5 ° C-ից, ջեռուցման խորությունը պետք է լինի առնվազն հիսուն մետր: Օվկիանոսի ջուրն ավելի տաք է, քան օդը, սկսում է գոլորշիանալ: Տաքացած գոլորշու զանգվածները բարձրանում են՝ ձևավորելով ցածր ճնշման տարածք և ներքաշելով շրջակա օդը։ Որոշակի բարձրության վրա տաքացած գոլորշին հասնում է ցողի կետին և խտանում։ Միևնույն ժամանակ առանձնանալը ջերմային էներգիատաքացնում է օդը՝ առաջացնելով այն բարձրանալով և դրանով իսկ սնուցում է նորածին ցիկլոնը։ Քամու արագության պտտվող բաղադրիչը հյուսիսային կիսագնդում այն ​​պտտում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հարավում՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Պտտումը ներառում է մրրիկի մեջ դրսից օդի ավելի ու ավելի շատ զանգվածներ: Արդյունքում ցիկլոնի ուրվագիծը ստանում է հսկա ձագարի տեսք՝ պարանոցը վար շրջված։ Նրա եզրերը երբեմն բարձրանում են դեպի տրոպոսֆերայի վերին սահմանները։ Ձագարի ներսում ձևավորվում է ցածր մթնոլորտային ճնշմամբ պարզ հանգիստ եղանակի գոտի՝ շրջապատված ամպրոպային ամպերով։ Սա փոթորիկի աչքն է: Նրա սովորական չափը 3060 կիլոմետր է։ Այն տեղի է ունենում միայն հզոր արևադարձային ցիկլոնների մոտ և հստակ տեսանելի է տիեզերքից: Արևադարձային ցիկլոնը շարժվում է հասարակածից հյուսիս կամ հարավ՝ կախված ծննդյան վայրից։ Ցամաքի վրա այն արագ թուլանում է՝ փլուզվելով երկրի մակերեսի կոշտության և խոնավության բացակայության պատճառով։ Բայց հենց որ նա դուրս է գալիս օվկիանոս, ճանճը կարող է նոր ուժով պտտվել: Հզոր փոթորիկը կարող է ջնջել ամբողջ կղզիները Երկրի երեսից և փոխել ափամերձ գիծը։ Ընկնելով խիտ բնակեցված տարածքների վրա՝ այն վիթխարի ավերածություններ է առաջացնում, իսկ ուղեկցող անձրևներն ու ջրհեղեղները մեկ այլ՝ ոչ պակաս վտանգավոր հարված են հասցնում։ Այսպիսով, 1970 թվականին Բանգլադեշ նահանգին պատուհասած ցիկլոնի հետևանքներից զոհվել է ավելի քան երեք հարյուր հազար մարդ։ 2005 թվականին Մեքսիկական ծոցում ծագած «Կատրինա» փոթորիկը խլել է մոտ 2000 մարդու կյանք և ավելի քան 80 միլիարդ դոլարի վնաս պատճառել:

Արևադարձային գոտում տարեկան հարյուրավոր ցիկլոններ են գոյանում, բայց ոչ բոլորն են փոթորիկային ուժգնություն ստանում։ Ֆլորիդայի Փոթորիկների ազգային կենտրոնը գալիք սեզոնի համար կանխատեսում է 11 ուժեղ հորձանուտ: Արդեն վերապահված է նրանց համար հատուկ անուններ. Փոթորիկներին անվանակոչելու ավանդույթը դրվել է 16-րդ դարում Լատինական Ամերիկայի սեփականատեր իսպանացիների կողմից: Նրանք նրանց անվանեցին սրբերի անուններ: Հետո նորաձևություն մտավ կանացի անուններ, սկսած 1970-ական թվականներից՝ տղամարդկանց. Գաղափարն ընդունվել է ամբողջ աշխարհի օդերևութաբանական ծառայությունների կողմից, բացառությամբ Հարավային Ասիայի:

Ատլանտյան օվկիանոսը փոթորկոտ է

Բարձր և բևեռային լայնություններում հանդիպում են նմանատիպ պտտվող երևույթներ, միայն դրանց առաջացման մեխանիզմն է տարբեր։ Արտարևադարձային ցիկլոնը էներգիա է ստանում հզոր մթնոլորտային ճակատից, որտեղ սառը բևեռային օդը համընկնում է տաք օդի հետ։ Նման համակարգի ոլորումը տեղի է ունենում նաև Երկրի պտույտի պատճառով։ Էքստրատրոպիկ ցիկլոնները տրամագծով ավելի մեծ են, քան արևադարձային ցիկլոնները, բայց ավելի քիչ էներգիա ունեն։

Երբ արտատրոպիկական ցիկլոնում քամու արագությունը հասնում է 20 24 մ/վ (Բոֆորի սանդղակի ինը բալ), նրան վերագրվում է փոթորկի կատեգորիա։ Ավելի ուժեղ քամիներ հազվադեպ են լինում: Եթե, այնուամենայնիվ, փոթորիկ է ձևավորվում, օրինակ, Հյուսիսային Ատլանտյան օվկիանոսի վրայով, ապա այն մոլեգնում է օվկիանոսում՝ երբեմն գրավելով Եվրոպայի ափերը։ IN վերջին տարիներըսակայն բացառություններ սկսեցին լինել։ 1999 թվականի դեկտեմբերին ամենաուժեղ «Լոթար» փոթորիկը, որը սկիզբ է առել հենց հյուսիսատլանտյան ցիկլոնից, տեղափոխվել է մայրցամաքի կենտրոն՝ Շվեյցարիա։ «Կիրիլը», որը 2007 թվականի հունվարին մի քանի օրով կաթվածահար արեց եվրոպացիների կյանքը, լուսաբանեց ավելին. մեծ տարածք. Նրանում քամու արագությունը երբեմն հասնում էր 62 մ/վ։

Վերջին տասնամյակում արտատրոպիկական ցիկլոններավելի հաճախ նրանք տեղափոխվում են փոթորիկների և փոթորիկների կատեգորիա, և փոխվել են նաև նրանց հետագծերը: Եթե ​​նախկինում մթնոլորտային իջվածքները, որոնք առաջացել էին Հյուսիսային Ատլանտյան օվկիանոսից, Մեծ Բրիտանիայի և Սկանդինավյան թերակղզու միջով հոսում էին Հյուսիսային սառուցյալ օվկիանոս, այժմ նրանք սկսեցին գնալ դեպի արևելք և հարավ՝ բերելով հզոր քամիներ և առատ տեղումներ Եվրոպայի կենտրոն և նույնիսկ Ռուսաստան: Այս փաստերը ցույց են տալիս, որ ուժեղ փոթորիկների հավանականությունը մեծանում է, և մենք պետք է պատրաստ լինենք Կիրիլի նման տարրերին:

2006 թվականի հոկտեմբերի 2-ի լույս 2-ի գիշերը Արևելյան Գերմանիայի Կվիրլա քաղաքում տորնադոն ոչնչացրեց բնակելի թաղամաս:

Մարդիկ և փոթորիկներ. Աշխարհների պատերազմ

Մեկ հզոր փոթորիկի կինետիկ էներգիան հսկայական է 1,5 x 10 12 վտ, սա աշխարհի բոլոր էլեկտրակայանների գեներացնող հզորության կեսն է: Որոշ ծրագրավորողներ վաղուց երազում էին այն ուղղորդել օգտակար ուղղությամբ, սակայն այս մասին տեղեկատվությունը ասեկոսեների մակարդակում է։ Իբր կան գաղտնի լաբորատորիաներ, որոնք օդերեւութաբանական զենք են մշակում եւ նույնիսկ փորձարկում են դրանք։ Մի քանի պաշտոնական հաստատումներից մեկն այն մասին, որ աշխատանքներ են տարվում այս ուղղությամբ, որոշ ժամանակ առաջ ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի կայքում տեղադրված «Եղանակը որպես ուժի բազմապատկիչ. Եղանակի սեփականատերը 2025 թ. Այն ունի ռազմական նպատակներով եղանակի վերահսկման գլուխ: Օդերեւութաբանական զենքի հիմնական հարվածային հնարավորությունների թվում են ուղղորդված փոթորիկները։ ԱՄՆ զինվորականները գիտեն իրենց «մարտական ​​հզորությունը» առաջին ձեռքից. 1992 թվականին Էնդրյու փոթորիկը ոչնչացրեց Ֆլորիդայի թերակղզու Հոմսթեդ բազան: Այնուամենայնիվ, ուղղորդված փոթորիկների գաղափարը պետք է ավելի շատ դիտվի որպես գիտաֆանտաստիկ, քան որպես նախագիծ: Մինչ այժմ փոթորիկները չեն վերահսկվել մարդկանց կողմից։

Բնական տարրերին դիմակայելու համար նրանք առաջարկում էին բազմաթիվ եղանակներ, այդ թվում՝ էկզոտիկ՝ հսկա երկրպագուների օգնությամբ նրանց քշել ափից կամ ջարդել ջրածնային ռումբով։ 1960-ականներին և 1980-ականներին ամերիկացի գիտնականների կողմից իրականացված Stormfury փորձի ժամանակ արծաթի յոդիդ է ցողվել փոթորկի տարածքում: Ենթադրվում էր, որ այս նյութը նպաստում է գերսառեցված ջրի սառեցմանը, ինչի արդյունքում ջերմություն է արտանետվում, իսկ փոթորիկի աչքին ուժեղանում են անձրեւներն ու քամիները՝ քայքայելով ամբողջ հորձանուտի կառուցվածքը։ Փաստորեն, պարզվեց, որ արևադարձային ցիկլոններում գերսառեցված ջուրը շատ քիչ է, իսկ ցողման ազդեցությունը նվազագույն է։ Ամենայն հավանականությամբ, կանխարգելիչ միջոցառումները կօգնեն, օրինակ՝ մթնոլորտային կոնկրետ դեպրեսիայի պարամետրերի փոփոխություն, որից ծնվում է փոթորիկը։ Օրինակ՝ օվկիանոսի մակերևույթը սառեցնելը կրիոգեն նյութերով կամ այսբերգներով, մուր ցողել ջրի վրա՝ արևի ճառագայթումը կլանելու համար (որպեսզի ջուրը չտաքանա): Ի վերջո, պետք է լինի ինչ-որ ձգան մեխանիզմ, որը հանկարծ քամին պտտեցնում է կատաղած պարույրի: Հենց դրա մեջ է գտնվում տարրերը կառավարելու բանալին և փոթորիկի ծնվելու վայրն ու ժամը ճշգրիտ կանխատեսելու կարողությունը: Միայն փորձագետները չեն կարող դա որևէ կերպ հայտնաբերել, և, հետևաբար, հորձանուտի ուժեղացումը կանխելու փորձերը հաջողության չեն բերում։

Կանզասից Օզ

Մթնոլորտում կան փոքր պտտահողմերով տորնադոներ: Նրանք առաջանում են ամպրոպային ամպերի մեջ և ձգվում դեպի ջուր կամ ցամաք։ Տորնադոները տեղի են ունենում Երկրի վրա գրեթե ամենուր, բայց ամենից հաճախ՝ դեպքերի մոտ 75%-ում, դրանց տեսքը նշվում է ԱՄՆ-ում։ Ամերիկացիները դրանք անվանում են «տորնադոներ» կամ «պտույտներ»՝ նկատի ունենալով կատաղի պտույտը և բարդ հետագիծը: Եվրոպայում նույն երեւույթը հայտնի է «թրոմբուս» անվան տակ։

Բազմաթիվ փաստեր կան տորնադոների մասին, որոնք նրանք սկսել են ուսումնասիրել 19-րդ դարի վերջին: (Մինի տորնադոները կարող են նույնիսկ տանը տեղադրվել՝ հովհար դնելով տաք լոգարանի վրա): Այնուամենայնիվ, դեռևս չկա դրանց ծագման համահունչ տեսություն։ Ամենատարածված տեսակետի համաձայն՝ տորնադոներն առաջանում են մի քանի կիլոմետր բարձրության վրա, երբ ներքևից եկող տաք օդը հանդիպում է ցուրտ հորիզոնական քամու։ Սա բացատրում է, օրինակ, թե ինչու շատ ցուրտ վայրերում, օրինակ՝ Անտարկտիդայում, որտեղ մակերեսին մոտ օդը տաք չէ, տորնադոներ չկան։ Պտուտը մեծ արագությամբ արագացնելու համար անհրաժեշտ է նաև, որ դրա ներսում մթնոլորտային ճնշումը կտրուկ իջնի։ Տորնադոները հաճախ ուղեկցում են արևադարձային ցիկլոններին։ Նման զույգը` պտտահողմով փոթորիկը, առաջացնում է հատկապես ուժեղ ավերածություններ: Անընդմեջ մի քանի տորնադոներ կան։ Այսպիսով, 1974 թվականի ապրիլին 18 ժամվա ընթացքում ԱՄՆ-ում և Կանադայում հայտնվեցին 148 տորնադոներ։ Ավելի քան երեք հարյուր մարդ զոհվեց։

Որպես կանոն, տորնադոն նման է ամպրոպից կախված փղի կնճիթին: Երբեմն այն նման է ձագարի կամ սյունի: Մակերեւույթից ջուր, ավազ կամ այլ նյութեր գրավելով՝ տորնադոն տեսանելի է դառնում։ Միջին տորնադոյի լայնությունը մի քանի հարյուր մետր է, շարժման արագությունը՝ 1020 մ/վ։ Նա ապրում է մի քանի ժամ և անցնում է տասնյակ կիլոմետրեր։ Ուժեղ պտտահողմը հսկա փոշեկուլի նման ծծում է այն ամենը, ինչ գալիս է իր ճանապարհին և ցրում այն ​​տասնյակ կիլոմետրերով շուրջը։ Շատ զվարճալի պատմություններ կան հրաշք անձրևների մասին, օրինակ՝ մրգերից կամ մեդուզաներից։ 1940 թվականին Գորկու շրջանի Մեշչերի գյուղում երկնքից իջել են արծաթե մետաղադրամներ, որոնք տորնադոն «փոխառել է» ծանծաղ գանձից։ Մի անգամ Շվեդիայում պտտահողմը, որն անսպասելիորեն թռավ մարզադաշտ, հենց կատաղի խաղի ժամանակ, բարձրացրեց թիմերից մեկի դարպասապահին դարպասի հետ և զգուշորեն վերադասավորեց մի քանի մետր՝ առանց որևէ վնաս պատճառելու: Թեև մի քանի րոպե առաջ նա լուցկի պես ջարդեց հեռագրական սյուները և կտոր-կտոր արեց մի քանի փայտե շինություններ։

Տորնադոյի էներգիան ավելի քիչ է, քան փոթորիկների էներգիան, սակայն քամու արագությունը նրանում շատ ավելի մեծ է և կարող է հասնել 140 մ/վրկ-ի։ Համեմատության համար. ԱՄՆ-ում ընդունված SaffirSimpson փոթորիկի սանդղակի համաձայն ամենաբարձր, հինգերորդ կատեգորիայի արևադարձային ցիկլոնները սկսվում են 70 մ/վ արագությամբ: Փայտը, որը պատշաճ կերպով պտտվում է տորնադոյի կողմից, կարող է ծակել ծառի բունը, իսկ գերանը կարող է խոյացնել տունը: Տորնադոների միայն 2%-ն է կործանարար ուժի հասնում, և, այնուամենայնիվ, դրանց միջին տարեկան վնասը տուժած երկրների տնտեսություններին շատ բարձր է։

Իսկ ինչ վերաբերում է գլոբալ տաքացմանը:

Հետազոտողները նշում են, որ Ատլանտյան օվկիանոսում փոթորիկների և տորնադոների ակտիվության ժամանակաշրջանները փոխվում են հարաբերական հանգստությամբ: Մթնոլորտային հորձանուտների, մասնավորապես հզոր փոթորիկների (տարեկան միջինը 3,5) թիվը աճել է 19401960թթ.-ին և 1995թ.-ից մինչ օրս: Ներկայիս քամիների և օվկիանոսային փոթորիկների ուժգնությունը զարմացնում է նույնիսկ փորձառու նավաստիներին։ Որոշ գիտնականներ մթնոլորտային ակտիվության վերջին բռնկումը համարում են երկարաժամկետ և այն կապում են գլոբալ տաքացման հետ: Մյուսները պաշտպանում են դրա կապը արեգակնային ակտիվության ցիկլերի հետ։ Երկու վարկածներն էլ դեռ չեն հաստատվել, ընդհակառակը, մոլորակային մասշտաբով արեւադարձային ցիկլոնների թվի աճ չի նկատվել։

Այնուամենայնիվ, հարցը, թե ինչպես կփոխվի փոթորիկների ակտիվությունը, քանի որ փոթորիկները մեծանում են միջին տարեկան ջերմաստիճանըմոլորակը, մնում է բաց: Հետևաբար, արևադարձային ցիկլոնի ճշգրիտ կանխատեսումները առավել քան երբևէ տեղին են: Նրանց համար ամենաշատը ժամանակակից հարմարություններ: տիեզերական արբանյակներ, ինքնաթիռներ, էլեկտրոնային բեռնված բոյներ, ռադարներ, սուպերհամակարգիչներ։ Շատ տեղեկություն կա՝ բոլոր փոթորիկները գրանցվում են, հետևում և ծանուցում մարդկանց հնարավոր վտանգի մասին։ Ժամանակին նախազգուշացումն ու տարհանումը միակն են այսօրվա համար արդյունավետ ուղիներպայքար տարերքի դեմ.

Innokenty Senin

Ակտիվ ազդեցություն եղանակի վրա՝ մարդու միջամտությունը մթնոլորտային գործընթացների ընթացքում՝ կարճ ժամանակով փոխելով որոշակի ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններմթնոլորտի որոշ հատվածում՝ տեխնիկական միջոցներով։ Սա ներառում է ամպերից անձրևի կամ ձյան տեղումներ, կարկուտի կանխարգելում, ամպերի և մառախուղների ցրում, օդի վերգետնյա շերտում սառնամանիքների թուլացում կամ վերացում և այլն։

Մարդը հնագույն ժամանակներից ձգտել է փոխել եղանակը, բայց միայն 20-րդ դարում մշակվել են մթնոլորտի վրա ազդելու հատուկ տեխնոլոգիաներ, որոնք հանգեցնում են եղանակի փոփոխության։

Ամպերի սերմացումը եղանակը փոխելու ամենատարածված միջոցն է. այն օգտագործվում է կա՛մ չոր վայրերում անձրևներ ստեղծելու համար, կա՛մ կարկուտի հավանականությունը նվազեցնելու համար՝ առաջացնելով անձրև, մինչև ամպերի խոնավությունը վերածվի կարկուտի, կա՛մ տեղումները նվազեցնելու համար:

Նյութը պատրաստվել է ՌԻԱ Նովոստիի տեղեկատվության և բաց աղբյուրների հիման վրա

Բնութագրել մթնոլորտը վտանգավոր երեւույթներ(ցիկլոններ, թայֆուններ, փոթորիկներ, փոթորիկներ, փոթորիկներ, փոթորիկներ, տորնադոներ, առատ տեղումներ, երաշտներ, մառախուղներ, սառույց, ձնաբուք, սառնամանիքներ, ցրտահարություններ, փոթորիկներ, ամպրոպներ):

Մենք ապրում ենք մի մեծ օդային օվկիանոսի հատակում, որը գտնվում է ամբողջ աշխարհում: Այս օվկիանոսի խորությունը 1000 կմ է և կոչվում է մթնոլորտ։

Քամիները այսպես կոչված «խառնիչ սարքերն են», ապահովում են.

Աղտոտված և մաքուր օդի փոխանակում;

Դաշտերի և անտառների, արկտիկական տաք և ցուրտ շրջանների թթվածնացում.

Նրանք ցրում են ամպերը և անձրևային ամպեր են բերում դաշտեր, որոնք բերք են տալիս, ուստի քամին կյանքի ամենակարևոր բաղադրիչն է:

Երկրի շուրջ պտտվող գազային միջավայրը կոչվում է մթնոլորտ։ Անհավասար ջեռուցումը նպաստում է ընդհանուր շրջանառությունմթնոլորտ, որը ազդում է Երկրի եղանակի և կլիմայի վրա:

Մթնոլորտային ճնշումը բաշխվում է անհավասարաչափ, ինչը հանգեցնում է օդի շարժմանը Երկրի նկատմամբ բարձրից ցածր: Քամին օդի շարժումն է երկրի մակերևույթի նկատմամբ, որը առաջանում է մթնոլորտային ճնշման անհավասար բաշխման հետևանքով և ուղղված է գոտուց: բարձր ճնշումդեպի ցածր գոտի.

Քամու ուժգնությունը կախված է բարիկ գրադիենտից. որքան մեծ է մթնոլորտային ճնշման տարբերությունը և որքան մոտ են փոխազդող շրջանները, այնքան ավելի արագ է հավասարվում ճնշման անկումը և այնքան բարձր է քամու արագությունը:

Քամու ուղղությունը կախված է.

հարաբերական դիրքերը բարձր ու ցածր ճնշում;

Երկրի պտույտ;

1806 թվականին անգլիացի ծովակալ Բաֆարտը մշակեց քամու ուժգնությունը կետերով որոշելու սանդղակ։ Այս սանդղակը մինչ օրս օգտագործվում է:

Քամին սկսում է վնաս պատճառել մոտ 20 մ/վրկ արագությամբ։ Քամու արագությունը չափվում է ինչպես մետր/վրկ, այնպես էլ կիլոմետր/վրկ: Առաջին արժեքը բազմապատկելով 3,6 գործակցով՝ ստանում ենք երկրորդ արժեքը (հակադարձ գործողությամբ նույն գործոնը գործում է որպես բաժանարար)։

Մարդուն ոտքի վրա են պահում մինչև 36 մ/վրկ քամու արագությամբ։ 44 մ/վրկ քամու արագությամբ ոչ ոք չի համարձակվում դուրս գալ սենյակից։ Հենց որ քամու ճնշումը, որը հավասար է արագության քառակուսուն, գերազանցում է մարդու զանգվածը, ուժերը փոխում են նրան, քամին վերցնում է նրան և տանում։

Մարդու համար քամու ամենաբարենպաստ արագությունը շոգ օրերին, երբ նա թեթև հագնված է, 1-2 մ/վ է։ Քամու 3-7 մ/վ արագության դեպքում առաջանում է գրգռում։ 20 մ/վրկ արագությամբ ուժեղ քամին կյանքի խաթարում է առաջացնում։

Բոֆորի սանդղակ՝ քամու ուժգնությունը որոշելու համար

Քամու ուժգնություն (միավորներ)	Բանավոր նշանակում	Արագություն մ/վ	Միջին կլորացված, մ/վ	Միջին կլորացված, կմ/ժ	Միջին կլորացված, հանգույցներ	Կլորացված միջին ճնշում, կգ/մ	Քամու ազդեցությունը օբյեկտների վրա
	Հանգիստ քամի	0,3-1,5			2,5	0,1	Թեթև քամի է փչում։ Ծխից կարելի է որոշել քամու ուղղությունը։ Տերեւներն ու դրոշներն անշարժ են։
	Թեթև քամի	1,6-3,3				0,5	Դրոշակը փոքր-ինչ տատանվում է, երբեմն դրոշներն ու տերեւները ծառերի վրա:
	թույլ քամի	3,4-5,4					Դրոշները ծածանվում են, ծառերի փոքրիկ տերևավոր ճյուղերը ճոճվում են:
	չափավոր քամի	5,5-7,9					Փռված են փոքրիկ դրոշակներ ու գրիչներ, ճոճվում են առանց սաղարթ ծառերի ճյուղեր։ Քամին փոշի ու թղթի կտորներ է բարձրացնում
	Թարմ քամի	8,0-10,7					Խոշոր դրոշներ են բարձրացվում, ծառերի մեծ մերկ ճյուղեր ճոճվում են։
	Ուժեղ քամի	10,8-13,8					Մեծ ճյուղերը ճոճվում են, սուլում են հանդերձում, տների և ստացիոնար առարկաների միջև:
	ուժեղ քամի	13,9-17,1					Ճոճվում են առանց տերևների փոքրիկ ծառերի բները։ Հեռախոսի լարերը թնդում են:
	Շատ ուժեղ քամի	17,2-24,4					Թափահարում է մեծ ծառերը, կոտրում ճյուղերն ու ճյուղերը: Զգալիորեն հետաձգում է քամու դեմ շարժումը:
	Փոթորիկ	20,7-24,4					Կոտրում է ծառերի մեծ մերկ ճյուղերը, տեղափոխում է թեթև առարկաներ, վնասում տանիքները։
	Ուժեղ փոթորիկ	24,5-28,4					Կոտրում է ծառերը, վնասում շենքերը.
	Ուժեղ փոթորիկ	28,5-32,6					Մեծ ավերածություններ է առաջացնում։
	Փոթորիկ	32 կամ ավելի	32-ից ավելի	105-ից ավելի	57-ից ավելի	74-ից ավելի	Պատճառում է աղետալի ավերածություններ, արմատախիլ է անում ծառերը

Եղանակային պայմանները խաղում են օդորակիչի դեր, ինչի շնորհիվ մեր մոլորակը մնում է բնակելի։ Նրանք շարժիչ ուժն են, որը տեղափոխում է ջերմությունն ու խոնավությունը մի տեղից մյուսը և ի վիճակի է ստեղծել էներգիայի ամենաուժեղ պոռթկումները:

եղանակային համակարգերպտտվող օդային հոսքերի շրջանաձև տարածքներ են լայնությունը 150-ից 400 կմ. Նրանց հաստությունը մեծ տատանվում է՝ հասնելով 12-15 կմ-ի և իրականում գտնվում է տրոպոսֆերայի ողջ բարձրության վրա (Երկրին ամենամոտ մթնոլորտային շերտը)։ Այլ, ավելի փոքր և արագ շարժվող համակարգերի հաստությունը չի գերազանցում 1-3 կմ-ը։

Եղանակային համակարգերը բնութագրվում են օդային ճնշման փոփոխություններով, ինչպես նաև տարբեր կոշիկի քամիներով:

Հիմնական գծային (բարիկ) համակարգերն են ցիկլոնները և անտիցիկլոնները։ Անտիցիկլոն- Սա բարձր մթնոլորտային ճնշման տարածք է, որն ունի նվազող օդի հոսք, որի առավելագույնը կենտրոնում է: Ցիկլոնցածր ճնշման տարածք է բարձրացող օդային հոսանքներով՝ կենտրոնում նվազագույնը: Ուստի ամպամած եղանակը բնորոշ է ցիկլոններին։

Հակացիկլոնները, որպես բարձր մթնոլորտային ճնշման տարածք, սովորաբար բնութագրվում են կայուն եղանակով, որն ամենից հաճախ էապես չի փոխվում մի քանի օրվա ընթացքում: Հյուսիսային կիսագնդում քամին փչում է կենտրոնի շուրջը ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հարավայինում՝ հակառակ ուղղությամբ: Սինոպտիկ քարտեզների վրա անտիցիկլոնները պատկերված են որպես համակենտրոն իզոբարներ (նույն ճնշմամբ տարածքները միացնող գծեր) կենտրոնի շուրջ ամենաբարձր ճնշումով։

Անցիկլոններին սովորաբար բնորոշ են թույլ քամիները և պարզ երկինքը։ Ամպերի բացակայությունը նշանակում է, որ օրվա ընթացքում մակերևույթից արձակվող ջերմությունը դուրս է գալիս արտաքին տարածություն: Արդյունքում, հողը և մակերեսային օդը գիշերը արագ սառչում են։ Ձմռանը հովացումը սառնամանիք է առաջացնում, երբ օդում խոնավություն կա, ցրտահարություն կամ մառախուղ: Թեթև քամիները անտիցիկլոնների տարածքում նպաստում են դրանց զարգացմանը եղանակային իրադարձություններ. Եթե ​​այն ուժեղ լինի, այն կարող է խառնել օդային զանգվածները, և մակերեսի սառեցումը կտարածվի օդի շատ ավելի խորը շերտերի վրա:

Տաք և սառը օդը դժվարությամբ է խառնվում։ Հետևաբար, բևեռային ճակատում ալիքներով հոսող տաք օդը հոսում է սառը խիտ օդի հոսքով և չի խառնվում դրա հետ: Սառը օդը հետևում է տաք օդին և այդպիսով ձևավորվում է ցիկլոն.Սովորաբար ցիկլոնի ներսում կա 2 ճակատ. տաք ճակատառանձնացնում է տաք օդի մոտեցող հոսքը սառը օդից: Այս դեպքում տաք օդը բարձրանում է դիմացի սառը խիտ օդի շերտից վեր։ Բարձրացող զով օդում ջրի գոլորշիները խտանում են և առաջանում են ամպեր։ Ջերմ ճակատին հաջորդում է սառը ճակատ.Այս ճակատի երկայնքով սառը օդն իր ճանապարհն է բացում տաք օդի շերտի տակ՝ առաջացնելով այն բարձրանալ: Հետեւաբար, ցուրտ ճակատը բերում է նաեւ ամպամած, անձրեւոտ եղանակ։ Սառը ճակատն ավելի արագ է շարժվում, քան տաք ճակատը, ինչի արդյունքում նրանք ի վերջո բախվում են, և տաք օդը ստիպողաբար վեր է բարձրանում:

Օդերեւութաբանները ուշադիր ուսումնասիրում են ցիկլոնների հետ կապված եղանակային օրինաչափությունների հաջորդականությունը: Այս գիտելիքը չափազանց կարևոր է եղանակի կանխատեսման համար։ Օրինակ՝ վերին շերտի բարակ ցիռուսային ամպերը, որին հաջորդում են ստորին շերտի մոխրագույն անձրևային ամպերը։ Այս ամպերը սովորաբար անձրև են բերում տաք ճակատից մի քանի ժամ առաջ:

Տաք ճակատի հետևում տաք օդի մի շրջան է՝ իր բնորոշ ամպամածությամբ և խոնավությամբ:

Դրան հաջորդում է ցուրտ ճակատը, որտեղ բարձրացող օդային հոսանքների պատճառով առաջանում են ամպրոպներ։ Հաճախ հորդառատ անձրևը ընկնում է ցուրտ ճակատի եզրին, որի տևողությունը սովորաբար ավելի քիչ է, քան տաք ճակատի պայմաններում: Սառը ճակատի անցնելուց հետո, որպես կանոն, պարզ ցուրտ եղանակ է սահմանվում։

Որպես արդյունք բնական գործընթացներՄթնոլորտում տեղի ունեցող երևույթներ են նկատվում Երկրի վրա, որոնք անմիջական վտանգ են ներկայացնում և խոչընդոտում մարդկային համակարգերի գործունեությունը: Մթնոլորտային վտանգները ներառում են ցիկլոններ (փոթորիկներ, թայֆուններ), փոթորիկներ (փոթորիկներ), տորնադոներ (տորնադոներ), կարկուտ, ձնաբուք, անձրև, սառույց, մառախուղ, կայծակ:

Ցիկլոնները կարող են լինել.

1. Սովորական (ոչ արեւադարձային), որոնք առաջանում են սառը եւ տաք օդային ճակատների միմյանց հետ փոխազդեցության արդյունքում։

2. Տրոպիկական, որոնք տարբեր անվանումներ ունեն.

- «փոթորիկ» - անունը կապված է փոթորիկների աստծո անվան հետ հին մայաների շրջանում, որոնք կոչվում էին Միացյալ Նահանգների բնակիչներ: Կենտրոնական և Հարավային Ամերիկա.

- «թայֆուն» չինարենից թարգմանված «շատ մեծ քամի», որը կոչվում է Ռուսաստանի բնակիչները ( Հեռավոր Արեւելք), Ավստրալիա, Կորեա, Չինաստան, Հնդկաստան, Ճապոնիա։ Տարօրինակ հեգնանքով թայֆուններին և փոթորիկներին տրվում են կանացի անուններ:

Արևադարձային ցիկլոններ

Փոթորիկների հայրենիքում՝ արևադարձային շրջաններում, օդային զանգվածները շատ տաք են և հագեցած ջրային գոլորշիներով. օվկիանոսի մակերեսի ջերմաստիճանը այս լայնություններում հասնում է քսանյոթից քսանութ աստիճան Ցելսիուսի: Արդյունքում առաջանում են օդի հզոր բարձրացող հոսանքներ և արտազատում նրա կողմից կուտակված արևային ջերմությունը և դրանում պարունակվող գոլորշիների խտացումը։ Գործընթացը զարգանում և աճում է, ստացվում է մի տեսակ հսկա պոմպ. այս պոմպի ծագման վայրում ձևավորված ձագարի մեջ ներծծվում են նույն տաք և գոլորշիներով հագեցած օդի հարևան զանգվածները, և այդպիսով գործընթացը տարածվում է ավելի ու ավելի: լայնությամբ՝ գրավելով ավելի ու ավելի նոր տարածքներ օվկիանոսի մակերեսի վրա։

Երբ լոգարանից ջուր եք լցնում արտահոսքի անցքի միջով, ձևավորվում է հորձանուտ: Մոտավորապես նույնը տեղի է ունենում ցիկլոնի առաջացման վայրում բարձրացող օդի դեպքում՝ այն սկսում է պտտվել:

Հսկայական օդային պոմպը շարունակում է աշխատել, ավելի շատ խոնավություն է խտանում ձագարաձև գագաթին, ավելի շատ ջերմություն է արտանետվում: (Ամերիկացի օդերևութաբանները հաշվարկել են, որ մեկ օրում կարող է բարձրանալ ավելի քան մեկ միլիոն տոննա ջուր՝ գոլորշու տեսքով, որն անընդհատ հագեցնում է մթնոլորտի մակերևութային շերտը։ Ընդամենը տասը օրվա ընթացքում խտացման ժամանակ արտազատվող էներգիան բավարար կլինի դրա համար։ բարձր արդյունաբերական պետություն, ինչպիսին ԱՄՆ-ն է, վեց տարի): Ենթադրվում է, որ չափավոր ցիկլոնն արտազատում է մոտավորապես նույն քանակությամբ էներգիա, ինչ 500000 ատոմային ռումբերը Հիրոսիմայի վրա թափված հզորությամբ: Մթնոլորտային ճնշումը նորածին ցիկլոնի կենտրոնում և նրա ծայրամասերում դառնում է անհավասար. այնտեղ՝ ցիկլոնի կենտրոնում, այն շատ ավելի ցածր է, իսկ ճնշման կտրուկ անկումը ուժեղ քամիների պատճառ է դառնում, որը շուտով վերածվում է փոթորիկների: Երեք հարյուրից հինգ հարյուր կիլոմետր տրամագծով տարածության մեջ ամենաուժեղ քամիները սկսում են իրենց կատաղի պտտահողմը։

Առաջանալով ՝ ցիկլոնները սկսում են շարժվել 10-30 կմ / ժամ միջին արագությամբ, երբեմն դրանք կարող են որոշ ժամանակ սավառնել տարածքի վրա:

Ցիկլոնները (սովորական և արևադարձային) լայնածավալ պտտվում են տրամագծով. սովորական 1000-ից մինչև 2000 կմ; արևադարձային 200-ից 500 կմ և բարձրությունը 2-ից 20 կմ:

Օդային զանգվածները ցիկլոնի տարածքում շարժվում են պարույրով, ոլորվելով դեպի կենտրոնը (հյուսիսային կիսագնդում ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, հարավում՝ հակառակը) արագությամբ.

Սովորական ոչ ավելի, քան 50-70 կմ/ժ;

Արեւադարձային 400-500 կմ/ժ

Ցիկլոնի կենտրոնում օդի ճնշումն ավելի ցածր է, քան ծայրամասում, այդ իսկ պատճառով, պարուրաձև շարժվելով, օդային զանգվածները հակված են դեպի կենտրոն, որտեղից հետո բարձրանում են՝ առաջացնելով ուժեղ ամպեր։

Եթե ​​կենտրոնում.

Նորմալ ցիկլոնի օդի ճնշումը մթնոլորտային (760 մմ ռ.վ.) համեմատ կազմում է 713-720 մմ ռ.վ.;

Այնուհետև արևադարձային ցիկլոնի կենտրոնում ճնշումը իջնում ​​է մինչև 675 մմ ռ.վ.

Արևադարձային ցիկլոնի կենտրոնում կա ցածր ճնշման տարածք՝ բարձր ջերմաստիճանով, 10-40 կմ տրամագծով, որտեղ տիրում է անդորր. թայֆունի աչք.

Տարեկան համար գլոբուսԱռնվազն 70 արևադարձային ցիկլոններ են առաջանում և լիովին զարգանում։

Երբ արևադարձային ցիկլոնը (թայֆուն, փոթորիկ) մոտենում է ափին, այն իր առջև տանում է ջրի հսկայական զանգվածներ։ Փոթորկի լիսեռուղեկցվում է ուժեղ անձրեւներԵվ տորնադոներ. Այն սահում է ափամերձ տարածքների վրա՝ ոչնչացնելով ամեն ինչ իր ճանապարհին:

Օրինակ

1970 թվականին թայֆուն. որը ճեղքել է Գանգես գետի գետաբերանը (Հնդկաստանում) ողողել ափի 800000 կմ 2: Ունեցել է քամու 200-250 մ/վ արագություն։ Ծովի ալիքը հասել է 10 մ բարձրության, մահացել է մոտ 400.000 մարդ։

Այսօր կան ժամանակակից մեթոդներարևադարձային ցիկլոնների կանխատեսում (թայֆուններ, փոթորիկներ): Ամեն կասկածելի ամպի ձևավորում, որտեղ այն չի եղել, լուսանկարվում է օդերևութաբանական արբանյակների կողմից տիեզերքից, օդերևութաբանական ծառայության ինքնաթիռները թռչում են դեպի «թայֆունի աչքը»՝ ճշգրիտ տվյալներ ստանալու համար։ Այս տեղեկատվությունը տեղադրվում է համակարգիչներում՝ հաշվարկելու արևադարձային ցիկլոնի (թայֆուն, փոթորիկ) ճանապարհն ու տևողությունը և բնակչությանը նախապես ծանուցելու վտանգի մասին։

Փոթորիկ

Փոթորիկը Բոֆորտի սանդղակով 12 բալ (մինչև 17 բալ) քամու ուժ է, այսինքն. 32,7 մ/վ (ավելի քան 105 կմ/ժ) արագությամբ և հասնում է մինչև 300 մ/վ (1194 կմ/ժամ) արագության։

Փոթորիկ- ուժեղ փոքրածավալ մթնոլորտային հորձանուտ, որի մեջ օդը պտտվում է մինչև 100 մ/վ արագությամբ։ Այն ձևավորվում է որպես սյուն (երբեմն պտտման գոգավոր առանցքով) վերևում և ներքևում ձագարաձև երկարացումներով։ Օդը պտտվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ և միաժամանակ պարույրով բարձրանում՝ քաշելով փոշին, ջուրը և տարբեր առարկաներ։ Ցամաքի վրա փոթորիկը կոչվում է փոթորիկև ծովի վրա փոթորիկ. Փոթորիկների հիմնական բնութագրերն են.

Քամու արագություն;

Շարժման ուղիներ;

Չափերը և կառուցվածքը;

Գործողությունների միջին տևողությունը.

Փոթորիկների ամենակարևոր հատկանիշը քամու արագությունն է: Ստորև բերված աղյուսակը (Բոֆորի սանդղակի վրա) ցույց է տալիս քամու արագության կախվածությունը և ռեժիմների անվանումները: Ուկրաինայում փոթորիկի միջին արագությունը 50-60 կմ/ժ է։

Փոթորիկները մեծապես տարբերվում են չափերով: Սովորաբար, որպես լայնություն ընդունվում է աղետալի ավերածությունների գոտու լայնությունը, որը կարելի է չափել հարյուրավոր կիլոմետրերով։ Փոթորկի ճակատը հասնում է մինչև 500 կմ երկարության։ Փոթորիկները տեղի են ունենում տարվա ցանկացած ժամանակ, սակայն ավելի հաճախակի են լինում հուլիսից հոկտեմբեր: Մնացած 8 ամիսներին նրանք հազվադեպ են, նրանց ճանապարհները կարճ են։

Փոթորիկի միջին տեւողությունը 9-12 օր է։ Ուկրաինայում փոթորիկները երկար չեն տևում՝ մի քանի վայրկյանից մինչև մի քանի ժամ։

Փոթորիկը գրեթե միշտ պարզ երևում է, երբ մոտենում է, ուժեղ բզզոց է լսվում։

Փոթորիկները տարերքի ամենահզոր ուժերից են։ Իրենց վնասակար ազդեցությամբ նրանք ոչնչով չեն զիջում նման ահավորներին բնական աղետներերկրաշարժերի նման: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դրանք հսկայական էներգիա են կրում։ Մեկ ժամում միջին հզորության փոթորիկից արձակված դրա քանակությունը հավասար է միջուկային պայթյունի 36 մգտ էներգիային։

Փոթորիկը եռակի վտանգ է ներկայացնում այն ​​մարդկանց համար, ովքեր հայտնվում են դրա ճանապարհին: Առավել կործանարարը քամին, ալիքներն ու անձրեւներն են։

Հաճախ փոթորիկով ուղեկցվող անձրևները շատ ավելի վտանգավոր են, քան բուն փոթորիկը, հատկապես այն մարդկանց համար, ովքեր ապրում են ափին կամ մոտակայքում: Փոթորիկը ափին մինչև 30 մ բարձրությամբ ալիքներ է ստեղծում, կարող է առաջացնել անձրևներ, իսկ ավելի ուշ՝ առաջացնել համաճարակ, օրինակ՝ փոթորկի ալիքը, որը համընկել է սովորականի հետ, առաջացրել է հսկա ջրհեղեղ Հնդկաստանի ափին 1876 թ. որի ընթացքում ալիքը բարձրացել է 12-13 մ-ով մոտ 100.000 մարդ խեղդվել է և գրեթե նույնքան էլ մահացել կատաղի համաճարակի հետևանքներից։

Երբ փոթորիկը տարածվում է ծովի վրա, այն առաջացնում է 10-12 մետր և ավելի բարձրությամբ հսկայական ալիքներ՝ վնասելով կամ նույնիսկ հանգեցնելով նավի մահվան:

Փոթորիկի ժամանակ ամենամեծ վտանգը գետնից բարձրացված և մեծ արագությամբ պտտվող առարկաներն են: Ի տարբերություն փոթորիկների, փոթորիկը շարժվում է նեղ գոտում, ուստի կարելի է խուսափել: Պարզապես պետք է որոշել նրա շարժման ուղղությունը և շարժվել հակառակ ուղղությամբ։

Փոթորիկ քամին ավերում է ուժեղ և քանդում է թեթև շենքերը, ավերում է ցանքատարածությունները, կոտրում է լարերը և տապալում էլեկտրահաղորդման գծերն ու կապի սյուները, վնասում մայրուղիներն ու կամուրջները, կոտրում և արմատախիլ է անում ծառերը, վնասում և խորտակում նավերը, վթարներ է առաջացնում արտադրական կոմունալ և էներգետիկ ցանցերում: Եղել են դեպքեր, երբ փոթորիկ քամիները քանդել են ամբարտակներ և ամբարտակներ, որոնք հանգեցրել են մեծ ջրհեղեղների, գնացքները շպրտել ռելսերից, պոկել կամուրջները հենարաններից, տապալել գործարանի խողովակները և նավերը նետել ցամաքի վրա։

Գլուխ վեցերորդ
ԳԱԶԵՐԻ ԵՎ ՀԵՂՈՒԿՆԵՐԻ ՊՈՏՔՍ ՇԱՐԺՈՒՄ

6.1. Մթնոլորտային հորձանուտների հանելուկներ

Մենք ամենուր գործ ունենք գազերի և հեղուկների հորձանուտային շարժման հետ: Երկրի վրա ամենամեծ պտույտները մթնոլորտային ցիկլոններն են, որոնք անտիցիկլոնների հետ միասին բարձր ճնշման գոտիներ են։ երկրագնդի մթնոլորտը, չգրանցված հորձանուտային շարժումով, որոշում է եղանակը մոլորակի վրա։ Ցիկլոնների տրամագիծը հասնում է հազարավոր կիլոմետրերի։ Օդը ցիկլոնի մեջ կատարում է բարդ եռաչափ պարուրաձև շարժում։ Հյուսիսային կիսագնդում ցիկլոնները, ինչպես ջուրը, որը հոսում է լոգանքից դեպի խողովակ, պտտվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ (երբ դիտվում է վերևից), Հարավային կիսագնդում՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ՝ Երկրի պտույտից Coriolis ուժերի գործողության պատճառով:
Ցիկլոնի կենտրոնում օդի ճնշումը շատ ավելի ցածր է, քան նրա ծայրամասում, ինչը բացատրվում է ցիկլոնի պտտման ժամանակ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությամբ։
Ծագում է միջին լայնություններում՝ թեքության վայրերում մթնոլորտային ճակատներ, միջին լայնության ցիկլոնը աստիճանաբար ձևավորվում է ավելի կայուն և հզոր ձևավորման, երբ շարժվում է հիմնականում դեպի հյուսիս, որտեղ տաք օդ է տեղափոխում հարավից։ Առաջացող ցիկլոնը սկզբում գրավում է օդի միայն ստորին, մակերեսային շերտերը, որոնք լավ տաքացվում են։ Պտուտը ներքևից վերև աճում է: Ցիկլոնի հետագա զարգացման հետ մեկտեղ օդի ներհոսքը նրա մեջ դեռ տեղի է ունենում երկրի մակերեսի մոտ։ Բարձրանալով ցիկլոնի կենտրոնական մասում՝ այս տաք օդը դուրս է գալիս ձևավորված ցիկլոնից 6-8 կմ բարձրության վրա։ Դրանում պարունակվող ջրային գոլորշին այնպիսի բարձրության վրա, որտեղ տիրում է ցուրտը, խտանում է, ինչը հանգեցնում է ամպերի և տեղումների առաջացման։
Ցիկլոնի զարգացման նման պատկերը, որն այսօր ճանաչվել է ամբողջ աշխարհի օդերևութաբանների կողմից, հաջողությամբ մոդելավորվել է 70-ականներին ԽՍՀՄ-ում անձրև առաջացնելու համար ստեղծված մետեոտրոնային կայանքներում և հաջողությամբ փորձարկվել Հայաստանում։ Գետնի վրա տեղադրված տուրբոռեակտիվ շարժիչները ստեղծեցին տաք օդի պտտվող հոսք, որը բարձրանում էր դեպի վեր։ Որոշ ժամանակ անց այս վայրի վրա ամպ ծնվեց, որը աստիճանաբար վերածվեց ամպի, որը հորդեց անձրևը:
Արևադարձային ցիկլոնները զգալիորեն տարբերվում են իրենց պահվածքից, քան միջին լայնության դանդաղ ցիկլոնները, որոնք խաղաղ Օվկիանոսկոչվում են թայֆուններ, իսկ Ատլանտյան օվկիանոսում՝ փոթորիկներ: Նրանք ունեն շատ ավելի փոքր տրամագծեր (100-300 կմ), քան միջին լայնությանները, սակայն առանձնանում են ճնշման մեծ գրադիենտներով, շատ ուժեղ քամիներով (մինչև 50 և նույնիսկ 100 մ/վրկ) և հորդառատ անձրևներով։
Արևադարձային ցիկլոնները ծագում են միայն օվկիանոսից, առավել հաճախ հյուսիսային լայնության 5-ից 25 ° միջակայքում: Հասարակածին ավելի մոտ, որտեղ կորիոլիսի շեղող ուժերը փոքր են, դրանք չեն առաջանում, ինչը ապացուցում է Կորիոլիսի ուժերի դերը ցիկլոնների առաջացման գործում։
Շարժվելով նախ դեպի արևմուտք, ապա դեպի հյուսիս կամ հյուսիս-արևելք՝ արևադարձային ցիկլոններն աստիճանաբար վերածվում են սովորական, բայց շատ խորը ցիկլոնների։ Օվկիանոսից ցամաք հասնելով՝ նրանք արագորեն մարում են դրա վրայով։ Այսպիսով, օվկիանոսի խոնավությունը հսկայական դեր է խաղում նրանց կյանքում, որը, խտանալով բարձրացող պտտվող օդային հոսքի մեջ, ազատում է գոլորշիացման թաքնված ջերմության հսկայական քանակություն: Վերջինս տաքացնում է օդը և մեծացնում նրա վերելքը, ինչը հանգեցնում է մթնոլորտային ճնշման ուժեղ անկման, երբ թայֆունը կամ փոթորիկը մոտենում է։

Բրինձ. 6.1. Հսկայական մթնոլորտային թայֆունի հորձանուտ (տեսարան տիեզերքից)

Այս հսկա մոլեգնող հորձանուտներն ունեն երկու առեղծվածային հատկանիշ: Նախ, նրանք հազվադեպ են հայտնվում Հարավային կիսագնդում: Երկրորդը «փոթորկի աչքի» նման ձևավորման կենտրոնում առկայությունն է՝ 15-30 կմ տրամագծով գոտի, որը բնութագրվում է հանգիստ և պարզ երկնքով։
Տեսնելու համար, որ թայֆունը, և առավել եւս միջին լայնության ցիկլոնը, պտտահողմ է, իրենց հսկայական տրամագծերի պատճառով հնարավոր է միայն տիեզերական բարձրությունից: Տիեզերագնացների կողմից պտտվող ամպերի շղթաների լուսանկարները տպավորիչ են: Սակայն ցամաքային դիտորդի համար մթնոլորտային հորձանուտի ամենաակնհայտ տեսակը դիտելու համար տորնադոն է: Նրա պտտման սյունի տրամագիծը, որը ձգվում է դեպի ամպերը, իր ամենաբարակ տեղում ցամաքից 300-1000 մ է, իսկ ծովից ընդամենը տասնյակ մետր։ IN Հյուսիսային Ամերիկա, որտեղ տորնադոները շատ ավելի հաճախ են հայտնվում, քան Եվրոպայում (տարեկան մինչև 200), դրանք կոչվում են տորնադո։ Այնտեղ նրանք սկիզբ են առնում հիմնականում ծովի վրայից և կատաղում են, երբ գտնվում են ցամաքի վրա։
Տրված է տորնադոյի ծննդյան հետևյալ պատկերը. «1979 թվականի մայիսի 30-ին, ցերեկվա ժամը 4-ին, Կանզասի հյուսիսում հանդիպեցին երկու ամպեր՝ սև և խիտ, 15 րոպե անց, երբ դրանք բախվեցին և միաձուլվեցին։ մեկ ամպի մեջ նրա ստորին մակերևույթից աճեց ձագարը: Այն արագ երկարանալով հսկայական բեռնախցիկի տեսք ստացավ, հասավ գետնին և երեք ժամ շարունակ, հսկայական օձի պես, խորամանկություն արեց պետության շուրջը, ջարդուփշուր անելով և ոչնչացնելով այն ամենը, ինչ գալիս էր: իր ճանապարհին՝ տներ, ագարակներ, դպրոցներ…»:
Այս պտտահողմը քարե ցլերից պոկել է 75 մետրանոց երկաթբետոնե կամուրջը, կապել այն ու գցել գետը։ Հետագայում մասնագետները հաշվարկեցին, որ դա անելու համար օդի հոսքը պետք է գերձայնային արագություն ունենար։
Այն, ինչ անում է օդը նման արագությամբ տորնադոներում, շփոթեցնում է մարդկանց։ Այսպիսով, տորնադոյի մեջ ցրված չիպսերը հեշտությամբ թափանցում են տախտակներ և ծառերի բներ: Դրանում ասվում է, որ տորնադոյի կողմից գրավված մետաղյա կաթսան ներսից դուրս է շրջվել՝ չկոտրելով մետաղը։ Նման հնարքները բացատրվում են նրանով, որ մետաղի դեֆորմացիան այս դեպքում իրականացվել է առանց կոշտ հենարանի, որը կարող էր վնասել մետաղը, քանի որ առարկան օդում էր։

Բրինձ. 6.2. Տորնադոյի լուսանկար.

Տորնադոները ամենևին էլ հազվագյուտ բնական երևույթ չեն, թեև դրանք հայտնվում են միայն հյուսիսային կիսագնդում, ուստի դրանց մասին շատ դիտողական տվյալներ են կուտակվել։ Տորնադոյի ձագարի («բեռնախցիկի») խոռոչը շրջապատված է օդի «պատերով», որը խելահեղորեն պտտվում է պարուրաձև ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (ինչպես թայֆունում) (տես նկ. 6.3): Այստեղ օդի արագությունը հասնում է 200-300-ի։ մ / վ. Քանի որ դրա մեջ ստատիկ ճնշումը նվազում է գազի արագության աճով, տորնադոյի «պատերը» ներծծում են օդը, որը տաքանում է երկրի մակերևույթի մոտ, և դրա հետ մեկտեղ հանդիպող առարկաները, ինչպես փոշեկուլը:
Այս բոլոր առարկաները վեր են բարձրանում, երբեմն՝ մինչև ամպը, որի դեմ հենվում է տորնադոն։

Տորնադոների բարձրացնող ուժը շատ մեծ է։ Այսպիսով, նրանք զգալի հեռավորությունների վրա են տեղափոխում ոչ միայն մանր առարկաներ, այլև երբեմն անասուններ և մարդկանց։ 1959 թվականի օգոստոսի 18-ին Մինսկի մարզում պտտահողմը ձին բարձրացրեց զգալի բարձրության վրա և տարավ։ Կենդանու մարմինը հայտնաբերվել է ընդամենը մեկուկես կիլոմետր հեռավորության վրա։ 1920 թվականին Կանզաս նահանգում տորնադոն ավերեց դպրոցը և օդ բարձրացրեց ուսուցչին՝ դպրոցականների մի ամբողջ դասարանի հետ՝ նրանց գրասեղանների հետ միասին։ Մի քանի րոպե անց նրանց բոլորին իջեցրել են գետնին՝ դպրոցի ավերակների հետ միասին։ Երեխաների մեծ մասն ու ուսուցիչը ողջ են մնացել ու անվնաս, սակայն 13 մարդ մահացել է։
Շատ են դեպքերը, երբ տորնադոները բարձրացնում և տեղափոխում են մարդկանց զգալի տարածություններով, որից հետո նրանք մնում են անվնաս։ Դրանցից ամենապարադոքսալը նկարագրված է. Մերձմոսկովյան Միտիշչիում տորնադոն թռավ գյուղացի կնոջ՝ Սելեզնևայի ընտանիքում: Կնոջը, ավագ որդուն և երեխային գցելով խրամատը՝ նա տարավ միջնեկ որդուն՝ Պետյային։ Նրան գտել են միայն հաջորդ օրը Մոսկվայի Սոկոլնիկի այգում։ Տղան ողջ ու առողջ էր, բայց մահու չափ վախեցած էր։ Այստեղ ամենատարօրինակն այն է, որ Սոկոլնիկին գտնվում է Միտիշչիից ոչ թե այն ուղղությամբ, որտեղ շարժվում էր տորնադոն, այլ հակառակ ուղղությամբ։ Պարզվում է՝ տղային տեղափոխել են ոչ թե տորնադոյի ժամանակ, այլ հակառակ ուղղությամբ, որտեղ ամեն ինչ վաղուց հանդարտվել էր։ Թե՞ նա ճամփորդեց ժամանակի մեջ։
Թվում է, թե տորնադոյի առարկաները պետք է տեղափոխվեն ուժեղ քամու միջոցով: Բայց 23 AVP/100, 1953, Ռոստովում պտտահողմի ժամանակ, ասվում է, որ քամու ուժեղ պոռթկումը բացել է տան պատուհաններն ու դռները։ Միևնույն ժամանակ, զարթուցիչը, որը դրված էր վարտիքի վրա, անցավ երեք դռներով, խոհանոցով, միջանցքով և բարձրացավ տան ձեղնահարկ։ Ի՞նչ ուժեր են նրան քշել։ Չէ՞ որ շենքն անվնաս մնաց, և քամին, ունակ լինելով նման կերպ տանելու զարթուցիչը, ստիպված եղավ ամբողջությամբ քանդել շենքը, որը շատ ավելի մեծ օդափոխություն ունի, քան զարթուցիչը։
Իսկ ինչո՞ւ են պտտահողմերը, փոքր առարկաների կույտերը բարձրացնելով մինչև ամպերը, դրանք զգալի հեռավորության վրա իջեցնում են գրեթե կույտով, ոչ թե ցրվելով, այլ ասես իրենց թևերից դուրս թափվելով:
Մայր ամպրոպի հետ անքակտելի կապը բնորոշ տարբերություն է տորնադոյի և մթնոլորտի այլ հորձանուտային շարժումների միջև։ Կամ այն ​​պատճառով, որ հսկայական էլեկտրական հոսանքները ամպրոպի ամպից հոսում են տորնադոյի «բեռնախցիկի» երկայնքով դեպի գետնին, կամ այն ​​պատճառով, որ փոշին և ջրի կաթիլները տորնադոյի հորձանուտում ուժեղ էլեկտրականացված են շփումից, բայց տորնադոն ուղեկցվում է. բարձր մակարդակէլեկտրական գործունեություն. «Բեռնախցիկի» խոռոչը պատից պատ անընդհատ ծակվում է էլեկտրական լիցքաթափումներով։ Հաճախ այն նույնիսկ փայլում է:
Բայց տորնադոյի «բեռնախցիկի» խոռոչի ներսում օդի պտտվող շարժումը թուլանում է և ավելի հաճախ ուղղվում է ոչ թե ներքևից վեր, այլ վերևից ներքև * (* Այնուամենայնիվ, դրանում նշվում է, որ տորնադոյի «բեռնախցիկի» խոռոչում օդը շարժվում է ներքևից վեր, իսկ պատերի մեջ՝ վերևից ներքև):. Լինում են դեպքեր, երբ տորնադոյի ներսում ներքև հոսքն այնքան ուժեղ է դարձել, որ այն սեղմում է առարկաները հողի մեջ (տե՛ս նկ. 6.3.): Տորնադոյի ներքին խոռոչում ինտենսիվ պտույտի բացակայությունը այս առումով նմանեցնում է թայֆունին: Այո, և տորնադոյի «փոթորկի աչքը» գոյություն ունի մինչև ամպից գետնին հասնելը: Այսպես է բանաստեղծորեն նկարագրում Յ. Մասլովը. «Ամպրոպի մեջ հանկարծ հայտնվում է «աչքը», այսինքն՝ «աչքը», մեռած, անշունչ աշակերտով։ Զգացողությունն այնպիսին է, որ նա նայում է որսին։ Նա նկատեց դա։ այն սուրհանդակային գնացքի մռնչյունով ու արագությամբ վազում է գետնին՝ թողնելով երկար, հստակ տեսանելի հետք՝ պոչ։
Մասնագետներին վաղուց է հետաքրքրում այն ​​իրապես անսպառ էներգիայի աղբյուրները, որոնք իրենց տրամադրության տակ ունեն տորնադոները և առավել ևս թայֆունները։ Պարզ է, որ խոնավ օդի հսկայական զանգվածների ջերմային էներգիան, ի վերջո, վերածվում է մթնոլորտային հորձանուտում օդի շարժման էներգիայի։ Բայց ի՞նչն է ստիպում նրան կենտրոնանալ այնպիսի փոքր ծավալների մեջ, ինչպիսին տորնադոյի մարմինն է: Իսկ էներգիայի նման ինքնաբուխ կենտրոնացումը չի՞ հակասում թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին, որն ասում է, որ ջերմային էներգիան կարող է ցրվել միայն ինքնաբուխ։
Այս թեմայի շուրջ բազմաթիվ վարկածներ կան, սակայն հստակ պատասխաններ դեռ չկան։
Հետազոտելով գազի պտույտների էներգիան՝ Վ.Ա.Ացուկովսկին գրում է, որ «գազային հորձանուտի մարմինը սեղմվում է շրջակա միջավայրի կողմից հորձանուտի առաջացման գործընթացում»։ Դա հաստատվում է այն փաստով, որ տորնադոյի «բեռնախցիկը» ավելի բարակ է, քան նրա հիմքը, որտեղ գետնի հետ շփումը թույլ չի տալիս նրան զարգացնել պտտման բարձր արագություն։ Պտտման մարմնի սեղմումը ճնշման միջոցով միջավայրըառաջացնում է նրա պտտման արագության բարձրացում՝ անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքի արդյունքում։ Եվ հորձանուտում գազի արագության մեծացման հետ մեկտեղ նրա մեջ ստատիկ ճնշումն էլ ավելի է նվազում։ Սրանից հետևում է Ացյուկովսկին եզրակացության, որ հորձանուտը կենտրոնացնում է շրջակա միջավայրի էներգիան, և այս գործընթացը սկզբունքորեն տարբերվում է մյուսներից՝ ուղեկցվելով շրջակա միջավայր էներգիայի ցրմամբ։
Այստեղ է, որ շարժման տեսությունը կարող է փրկել թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը, եթե հնարավոր լիներ բացահայտել, որ գազի պտույտները էներգիա են ճառագայթում զգալի քանակությամբ։ Հաշվի առնելով այն, ինչ ասվեց Բաժին 4.4-ում, շարժման տեսությունը պահանջում է, որ երբ օդը պտտվում է տորնադոյի կամ թայֆունի ժամանակ, նրանք ճառագայթում են ոչ պակաս էներգիա, քան սպառում են օդը պտտելու համար: Իսկ տորնադոյի, առավել եւս թայֆունի միջով իր գոյության ընթացքում օդի հսկայական զանգվածներ են անցնում՝ ոլորվելով։
Թվում է, թե խոնավ օդի համար ավելի հեշտ է դուրս նետել «հավելյալ» զանգվածային էներգիա՝ առանց ճառագայթման։ Իրականում, խոնավության խտացումից հետո, երբ այն բարձրանում է մթնոլորտային հորձանուտով մեծ բարձրության վրա, տեղացող անձրևի կաթիլները թողնում են հորձանուտը, և դրա զանգվածը նվազում է: Բայց հորձանուտի ջերմային էներգիան ոչ միայն դրանից չի նվազում, այլ ընդհակառակը, ավելանում է ջրի խտացման ժամանակ գոլորշիացման լատենտային ջերմության արտազատման պատճառով։ Սա հանգեցնում է հորձանուտում շարժման արագության ավելացմանը և՛ օդի վերելքի արագության բարձրացման, և՛ պտտման արագության մեծացման շնորհիվ, երբ պտտվում է պտտվող մարմինը: Բացի այդ, հորձանուտից ջրի կաթիլների զանգվածի հեռացումը չի հանգեցնում պտտվող համակարգի կապող էներգիայի ավելացմանը և մնացած հորձանուտում զանգվածային թերության ավելացմանը։ Համակարգի կապող էներգիան կավելանա (և դրա հետ մեկտեղ կավելանա համակարգի կայունությունը), եթե համակարգի պտույտի արագացման ժամանակ նրանից հեռացվեր համակարգի ներքին էներգիայի մի մասը՝ ջերմությունը։ Իսկ ջերմությունը ամենահեշտ հեռացվում է ճառագայթման միջոցով:
Ըստ երևույթին, ոչ մեկի մտքով չի անցել փորձել գրանցել տորնադոների և թայֆունների թեփի (ինֆրակարմիր և միկրոալիքային) ճառագայթումը։ Միգուցե այն գոյություն ունի, բայց մենք դա դեռ չգիտենք: Այնուամենայնիվ, շատ մարդիկ և կենդանիներ զգում են փոթորկի մոտենալը նույնիսկ այն ժամանակ, երբ նրանք ներսում են և առանց երկնքին նայելու: Եվ ես կարծում եմ, որ ոչ միայն մթնոլորտային ճնշման անկման պատճառով, որը ստիպում է ագռավներին կռկռալ ցավից դատարկ ոսկորների մեջ։ Մարդիկ ուրիշ բան են զգում, ոմանք վախեցնում են, մյուսները՝ հուզիչ: Միգուցե սա ոլորող ճառագայթումն է, որը տորնադոյից և թայֆունից պետք է շատ ինտենսիվ լինի:
Հետաքրքիր կլիներ տիեզերագնացներին խնդրել տիեզերական բարձրությունից թայֆունների ինֆրակարմիր լուսանկարներ անել: Թվում է, թե նման լուսանկարները կարող են մեզ շատ նոր բաներ պատմել։
Այնուամենայնիվ, Արեգակնային համակարգի մոլորակների մթնոլորտներում ամենամեծ ցիկլոնի նման լուսանկարները, թեև ոչ ինֆրակարմիր ճառագայթներով, վաղուց արվել են տիեզերական բարձրությունից: Սրանք Յուպիտերի Մեծ կարմիր կետի լուսանկարներն են, որը, ինչպես պարզվեց 1979 թվականին ամերիկյան «Վոյաջեր 1» տիեզերանավից արված իր լուսանկարների ուսումնասիրությունից, հսկայական, անընդհատ գոյություն ունեցող ցիկլոն է Յուպիտերի հզոր մթնոլորտում (նկ. 6. 4): . 40x13 հազար կմ չափսերով այս կիկլոպյան կիկլոպ-թայֆունի «փոթորիկի աչքը» նույնիսկ տեսանելի լուսային տիրույթում փայլում է չարագուշակ կարմիր գույնով, որից էլ գալիս է նրա անունը։

Բրինձ. 6.4. Յուպիտերի մեծ կարմիր կետը (SR) և կետի շրջակայքը («Վոյաջեր 1», 1979 թ.):

6.2. Vortex Ranke էֆեկտը

Հետազոտելով փոշուց գազի մաքրման ցիկլային անջատիչները, ֆրանսիացի մետալուրգի ինժեներ Ջ. Ռանկեն հայտնաբերել է XX դարի 20-ականների վերջին։ անսովոր երևույթՇիթերի կենտրոնում ցիկլոնից դուրս եկող գազն ուներ սկզբնականից ցածր ջերմաստիճան։ Արդեն 1931 թվականի վերջին Ռանկեն ստացավ առաջին արտոնագիրը սարքի համար, որը նա անվանեց «vortex tube» (VT), որում սեղմված օդի հոսքը բաժանված է երկու հոսքի՝ սառը և տաք: Շուտով նա այս գյուտը արտոնագրում է այլ երկրներում։
1933թ.-ին Ռանկեն զեկուցում է ներկայացրել ֆրանսիական ֆիզիկական ընկերությանը ԲԹ-ում սեղմված գազի տարանջատման իր հայտնաբերած երևույթի մասին: Սակայն նրա ուղերձը անվստահությամբ ընդունվեց գիտական ​​հանրության կողմից, քանի որ ոչ ոք չէր կարող բացատրել այս գործընթացի ֆիզիկան: Ի վերջո, գիտնականները շատ քիչ առաջ հասկացան դրա անիրագործելիությունը ֆանտաստիկ գաղափար«Մաքսվելի դևը», որը տաք գազը տաք և սառը տարանջատելու համար պետք է միկրոանցքի միջոցով գազով անոթից ազատ արձակեր արագ գազի մոլեկուլները և չարձակեր դանդաղները։ Բոլորը որոշեցին, որ դա հակասում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին և էնտրոպիայի աճի օրենքին։

Բրինձ. 6.5. Vortex խողովակ Ranke.

Ավելի քան 20 տարի Ռանկեի հայտնագործությունն անտեսվում էր։ Եվ միայն 1946 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Ռ.Հիլշը հրատարակեց աշխատություն փորձարարական ուսումնասիրություններ VT-ն, որում նա առաջարկություններ է տվել նման սարքերի նախագծման համար: Այդ ժամանակից ի վեր դրանք երբեմն կոչվում են Ranke-Hilsch խողովակներ:
Բայց դեռ 1937 թվականին խորհրդային գիտնական Կ. Ստրահովիչը, չիմանալով Ռանկեի փորձերի մասին, տեսականորեն ապացուցեց կիրառական գազի դինամիկայի վերաբերյալ դասախոսությունների ընթացքում, որ ջերմաստիճանի տարբերությունները պետք է առաջանան պտտվող գազի հոսքերում: Սակայն միայն ԽՍՀՄ-ում Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո, ինչպես շատ այլ երկրներում, սկսվեց հորձանուտի էֆեկտի լայն կիրառումը։ Նշենք, որ այս ուղղությամբ խորհրդային հետազոտողները 70-ականների սկզբին ստանձնեցին համաշխարհային առաջատարությունը։ VT-ի վերաբերյալ խորհրդային որոշ աշխատանքների ակնարկը տրված է, օրինակ, գրքում, որից մենք փոխառել ենք ինչպես վերը նշվածը այս բաժնում, այնպես էլ ստորև նշվածի մեծ մասը:
Ranke vortex խողովակում, որի դիագրամը ներկայացված է Նկ. 6.5, գլանաձև խողովակ 1-ը միացված է մի ծայրով 2-րդ ոլորանին, որն ավարտվում է ուղղանկյուն խաչմերուկի վարդակով, որն ապահովում է սեղմված աշխատանքային գազի մատակարարումը խողովակ՝ շոշափելով դրա ներքին մակերեսի շրջագծին: Մյուս ծայրում ոլորուն փակվում է կենտրոնում անցք ունեցող դիֆրագմով 3, որի տրամագիծը զգալիորեն փոքր է խողովակի 1-ի ներքին տրամագծից: Այս անցքով սառը գազի հոսք է դուրս գալիս խողովակ 1-ից, որը խողովակ 1-ում իր հորձանուտ շարժման ընթացքում բաժանվում է սառը (կենտրոնական) և տաք (ծայրամասային) մասերի: Հոսքի տաք հատվածը, որը հարում է խողովակի ներքին մակերեսին, պտտվում է, շարժվում դեպի խողովակ 1-ի ծայր ծայրը և թողնում այն ​​իր եզրի և կարգավորող կոն 4-ի միջև ընկած օղակաձև բացվածքի միջով:
B-ն բացատրում է, որ գազի (կամ հեղուկի) ցանկացած շարժվող հոսք, ինչպես գիտեք, ունի երկու ջերմաստիճան՝ թերմոդինամիկ (նաև կոչվում է ստատիկ) T, որը որոշվում է էներգիայով։ ջերմային շարժումգազի մոլեկուլները (այս ջերմաստիճանը չափվելու է ջերմաչափով, որը շարժվում է գազի հոսքի հետ նույն արագությամբ V, ինչ հոսքը) և լճացման ջերմաստիճանը T0, որը չափվում է հոսքի ուղու վրա տեղադրված անշարժ ջերմաչափով։ Այս ջերմաստիճանները կապված են հարաբերության հետ

(6.1)

որտեղ C-ն գազի հատուկ ջերմային հզորությունն է: (6.1)-ի երկրորդ տերմինը նկարագրում է ջերմաստիճանի բարձրացումը ջերմաչափի վրա գազի հոսքի դանդաղեցման պատճառով: Եթե ​​լճացումն իրականացվում է ոչ միայն չափման կետում, այլև ամբողջ հոսքի հատվածում, ապա ամբողջ գազը ջեռուցվում է մինչև T0 լճացման ջերմաստիճանը: Այս դեպքում հոսքի կինետիկ էներգիան վերածվում է ջերմության։
Փոխակերպելով բանաձևը (6.1), մենք ստանում ենք արտահայտությունը

(6.2)

որն ասում է, որ երբ V հոսքի արագությունը մեծանում է ադիաբատիկ պայմաններում, թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը նվազում է։
Նշենք, որ վերջին արտահայտությունը կիրառելի է ոչ միայն գազի հոսքի, այլև հեղուկի հոսքի համար։ Դրանում ադիաբատիկ պայմաններում V հոսքի արագության բարձրացմամբ պետք է նվազի նաև հեղուկի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը։ Տուրբինի նեղացնող խողովակում արագացված ջրի հոսքի ջերմաստիճանի հենց այս նվազումն է, որ Լ. Գերբրանդը մատնանշեց Բաժին 3.4-ում, երբ նա առաջարկեց գետի ջրի ջերմությունը վերածել տուրբինին մատակարարվող հոսքի կինետիկ էներգիայի: հիդրոէլեկտրակայաններ.
Իրոք, ևս մեկ անգամ վերաշարադրելով (6.1) արտահայտությունը ձևով

(6.3)

մենք ստանում ենք ջրի հոսքի կինետիկ էներգիայի ավելացման բանաձևը

(Այստեղ m-ը ջրատարի միջով անցած ջրի զանգվածն է):
Բայց վերադառնանք հորձանուտի խողովակին: Արագացնելով իր մուտքային պտույտը մինչև բարձր արագություն՝ գլանաձև խողովակի մուտքի մոտ 1 գազն ունի առավելագույն շոշափող արագություն VR և ամենացածր թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը: Այնուհետև այն 1-ին խողովակով շարժվում է գլանաձև պարույրով դեպի հեռավոր ելքը, մասամբ փակված կոն 4-ով: Եթե այս կոնը հեռացվի, ապա գազի ողջ հոսքը ազատորեն դուրս կգա 1-ին խողովակի հեռավոր (տաք) ծայրով: Ավելին, VT-ը ներծծում է 3-րդ դիֆրագմայի անցքով և արտաքին օդի մի մասով: (Այդ սկզբունքի վրա է հիմնված հորձանուտի արտանետիչների աշխատանքը, որոնք ունեն ավելի փոքր չափեր, քան ուղիղ հոսքի սարքերը):
Բայց կարգավորելով կոն 4-ի և խողովակի 1-ի եզրի միջև եղած բացը, նրանք հասնում են խողովակի ճնշման բարձրացմանը այնպիսի արժեքի, որի դեպքում արտաքին օդի ներծծումը դադարում է, և խողովակ 1-ից գազի մի մասը սկսում է դուրս գալ: Դիֆրագմայի անցքի միջով 3. Միևնույն ժամանակ, խողովակի 1-ին հորձանուտում հայտնվում է կենտրոնական (պարաքսիալ) հոսք, որը շարժվում է դեպի հիմնական (ծայրամասային), բայց պտտվող, ինչպես նշված է, նույն ուղղությամբ:
VT-ում տեղի ունեցող գործընթացների ամբողջ համալիրում կան երկու հիմնական, որոնք որոշում են, հետազոտողների մեծամասնության կարծիքով, էներգիայի վերաբաշխումը դրա մեջ ծայրամասային և կենտրոնական պտտվող գազերի միջև:
Հիմնական գործընթացներից առաջինը խողովակի երկայնքով շարժվող պտտվող հոսքերի շոշափելի արագությունների դաշտի վերակառուցումն է: Արագ պտտվող ծայրամասային հոսքը աստիճանաբար իր պտույտը փոխանցում է դեպի իրեն շարժվող կենտրոնական հոսքը։ Արդյունքում, երբ կենտրոնական հոսքի գազի մասնիկները մոտենում են դիֆրագմ 3-ին, երկու հոսքերի պտույտն ուղղված է նույն ուղղությամբ, և դա տեղի է ունենում, կարծես իր առանցքի շուրջը պտտվում է ոչ թե գազ, այլ պինդ գլան: Նման հորձանուտը կոչվում է «քվազի-պինդ»: Այս անվանումը որոշվում է նրանով, որ պտտվող պինդ մխոցի մասնիկները մխոցի առանցքի շուրջ իրենց շարժման մեջ ունեն շոշափող արագության նույն կախվածությունը դեպի առանցքի հեռավորությունը՝ Vr. =. ր.
WP-ում երկրորդ հիմնական գործընթացը ՋԹ-ի յուրաքանչյուր հատվածում ծայրամասային և կենտրոնական հոսքերի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանների հավասարեցումն է, որը պայմանավորված է հոսքերի միջև էներգիայի բուռն փոխանակմամբ: Առանց այս հավասարեցման, ներքին հոսքը, որն ունի ավելի ցածր շոշափող արագություն, քան ծայրամասայինը, կունենա ավելի բարձր թերմոդինամիկ ջերմաստիճան, քան ծայրամասայինը: Քանի որ ծայրամասային հոսքի շոշափող արագություններն ավելի մեծ են, քան կենտրոնականը, ապա թերմոդինամիկական ջերմաստիճանները հավասարեցնելուց հետո ծայրամասային հոսքի լճացման ջերմաստիճանը, որը շարժվում է դեպի 4-րդ կոնով կիսով չափ ծածկված խողովակի ելքը, ստացվում է. ավելի մեծ, քան կենտրոնական հոսքը, որը շարժվում է դեպի 3-րդ դիֆրագմայի անցքը:
Նկարագրված երկու հիմնական գործընթացների միաժամանակյա գործողությունը, ըստ հետազոտողների մեծամասնության, հանգեցնում է էներգիայի փոխանցմանը VT-ի կենտրոնական գազի հոսքից դեպի ծայրամաս և գազի բաժանման սառը և տաք հոսքերի:
VT-ի աշխատանքի այս գաղափարը դեռևս ճանաչվում է մասնագետների մեծամասնության կողմից: Իսկ VT-ի դիզայնը Ranke-ի ժամանակներից ի վեր շատ չի փոխվել, թեև VT-ի շրջանակն այդ ժամանակվանից ընդլայնվում է: Պարզվել է, որ VT-ները, որոնք օգտագործում են կոնաձև (փոքր անկյան անկյուն) խողովակ գլանաձևի փոխարեն, ցույց են տալիս մի փոքր ավելի լավ կատարում: Բայց դրանք ավելի դժվար է արտադրել: Ամենից հաճախ գազերի վրա աշխատող VT-ները օգտագործվում են սառը արտադրելու համար, բայց երբեմն, օրինակ, հորձանուտային թերմոստատներում աշխատելիս օգտագործվում են ինչպես սառը, այնպես էլ տաք հոսքեր:
Չնայած պտտվող խողովակն ունի շատ ավելի ցածր արդյունավետություն, քան արդյունաբերական սառնարանների այլ տեսակները, ինչը պայմանավորված է գազը սեղմելու մեծ էներգիայի սպառմամբ, նախքան այն սնվում է VT-ի մեջ, դիզայնի ծայրահեղ պարզությունը և VT-ի ոչ հավակնոտությունը դարձնում են այն: անփոխարինելի է բազմաթիվ ծրագրերի համար:
VT-ն կարող է աշխատել ցանկացած գազային աշխատանքային հեղուկի հետ (օրինակ՝ ջրային գոլորշիով) և տարբեր ճնշման անկման դեպքում (մթնոլորտի ֆրակցիաներից մինչև հարյուրավոր մթնոլորտներ): Գազի հոսքի արագությունների շրջանակը VT-ում նույնպես շատ լայն է (մ3/ժամ մասնաբաժիններից մինչև հարյուր հազարավոր մ3/ժամ), և հետևաբար դրանց հզորությունների տիրույթը: Այնուամենայնիվ, աճով
VT-ի տրամագիծը (այսինքն՝ իր հզորության բարձրացմամբ) մեծացնում է VT-ի արդյունավետությունը:
Երբ VT-ն օգտագործվում է միաժամանակ սառը և տաք գազի հոսքեր արտադրելու համար, խողովակը չի սառեցվում: Նման WT-ները կոչվում են ադիաբատիկ: Բայց միայն սառը հոսք օգտագործելիս ավելի շահավետ է օգտագործել VT-ն, որի դեպքում խողովակի մարմինը կամ դրա հեռավոր (տաք) ծայրը սառչում են ջրային բաճկոնով կամ այլ եղանակով հարկադրաբար։ Սառեցումը թույլ է տալիս բարձրացնել HT-ի հովացման հզորությունը:

6.3. Vortex խողովակի պարադոքսներ

Պտտվող խողովակը, որը դարձավ այդ «Մաքսվելի դևը», որը (իրականացնում է արագ գազի մոլեկուլների տարանջատումը դանդաղներից), Ջ. Ռանկեի կողմից իր գյուտից հետո երկար ժամանակ ճանաչում չէր ստանում: Ընդհանուր առմամբ, բոլոր գործընթացներն ու սարքերը Եթե ​​դրանք տեսական հիմնավորում և գիտական ​​բացատրություն չեն ստանում, մեր լուսավոր դարում գրեթե անկասկած դատապարտված են մերժման: Սա, եթե կուզեք, լուսավորության հակառակ կողմն է. Եվ Ռանկեի մոտ, նույնիսկ նրա աշխատանքի վերը նշված բացատրության հայտնվելուց հետո, շատ բան մնաց և մնում է անհասկանալի: Ցավոք, գրքերի և դասագրքերի հեղինակները հազվադեպ են նշում որոշ հարցերի երկիմաստությունները, այլ, ընդհակառակը, ավելի հաճախ ձգտում են շրջանցել և քողարկել դրանք՝ գիտության ամենակարողության տեսք ստեղծելու համար։ Գիրքն այս առումով բացառություն չէ։
Այսպիսով, իր էջում 25 վերաբաշխման գործընթացը բացատրելիս: էներգիան VT-ում, վերադասավորելով պտտվող գազի հոսքերի արագության դաշտը և «քվազի-պինդ» հորձանուտի տեսքը, կարելի է նկատել որոշակի շփոթություն: Օրինակ), մենք կարդում ենք. «Երբ կենտրոնական հոսքը շարժվում է դեպի ... այն ավելի ու ավելի ինտենսիվ պտտվում է արտաքին հոսքի կողմից: Այս գործընթացում, երբ արտաքին շերտերը ոլորում են ներքինը, արդյունքում… Ներքին հոսքի շոշափելի արագությունները նվազում են, իսկ արտաքինը՝ մեծանում։ Այս արտահայտության անտրամաբանականությունը ձեզ կստիպի մտածել, թե արդյոք գրքի հեղինակները փորձում են թաքցնել մի բան, որը չի կարելի բացատրել, ստեղծել տրամաբանության տեսք, որտեղ չկա:
VT-ի տեսություն ստեղծելու փորձերը՝ կառուցելով և լուծելով գազադինամիկ հավասարումների համակարգ, որոնք նկարագրում են գործընթացները ՎՏ-ում, շատ հեղինակների հանգեցրել են մաթեմատիկական անհաղթահարելի դժվարությունների: Միևնույն ժամանակ, փորձարարների կողմից հորձանուտի էֆեկտի ուսումնասիրությունները նրա մեջ ավելի ու ավելի նոր առանձնահատկություններ են բացահայտում, որոնց հիմնավորումն անհնարին է դառնում ընդունված վարկածներից որևէ մեկի համաձայն։
1970-ական թվականներին կրիոգեն տեխնոլոգիայի զարգացումը խթանեց հորձանուտի էֆեկտի նոր հնարավորությունների որոնումը, քանի որ սառեցման այլ գոյություն ունեցող մեթոդները՝ գազի կլանումը, արտանետումը և գազի ընդլայնումը, լուծում չէին տալիս մեծ ծավալների հովացման ժամանակ առաջացած գործնական խնդիրների։ և հեղուկացնող գազեր ցածր կոնդենսացիայի ջերմաստիճանով: Հետևաբար, պտտվող հովացուցիչների շահագործման հետազոտությունները շարունակվեցին էլ ավելի ինտենսիվ:
Այս ուղղությամբ ամենահետաքրքիր արդյունքները ձեռք են բերել լենինգրադցիներ V. E. Finko-ն: Նրա հորձանուտային հովացուցիչում VT-ով, որն ունի մինչև 14° կոնաձև անկյուն, օդի սառեցումը հասավ մինչև 30°K: Սառեցման էֆեկտի զգալի աճը նշվել է մուտքի մոտ գազի ճնշման բարձրացմամբ մինչև 4 ՄՊա և ավելի, ինչը [հակասում էր ընդհանուր ընդունված տեսակետին, որ 1 ՄՊա-ից ավելի ճնշման դեպքում VT արդյունավետությունը գործնականում չի բարձրանում: աճող ճնշման հետ:
Այս և այլ առանձնահատկություններ, որոնք հայտնաբերվել են ենթաձայնային մուտքի հոսքի արագություններով պտտվող հովացուցիչի փորձարկումների ժամանակ, որոնք հակասում են հորձանուտի էֆեկտի առկա պատկերացումներին և դրա օգնությամբ գազի հովացումը հաշվարկելու գրականության մեջ օգտագործվող մեթոդին, Վ. Է. Ֆինկոյին դրդեցին վերլուծել այդ անհամապատասխանությունները։ .
Նա նկատեց, որ ոչ միայն սառը (Tx), այլ նաև «տաք» (Tr) ելքային գազերի լճացման ջերմաստիճանները պարզվել են, որ զգալիորեն ցածր են նրա VT-ին մատակարարվող գազի T ջերմաստիճանից։ Սա նշանակում էր, որ նրա WT-ում էներգիայի հաշվեկշիռը չէր համապատասխանում ադիաբատիկ WT-ների համար հայտնի Հիլշի հաշվեկշռի հավասարմանը:

(6.5)

որտեղ ես աշխատող գազի հատուկ էնթալպիան եմ,

Առկա գրականության մեջ Ֆինկոն չի գտել հարաբերությունների ստուգմանը նվիրված փաստաթղթեր (6.5): Հրապարակված աշխատություններում, որպես կանոն, սառը հոսքի մասնաբաժինը JLI հաշվարկվել է բանաձևով

(6.6)

ըստ ջերմաստիճանի չափումների արդյունքների Թովհ Գոգ Գոհ. Վերջին բանաձևը ստացվում է (6.5)՝ օգտագործելով պայմանները.
V.E.Finko-ն ստեղծում է ստենդ, որը նկարագրված է, որի վրա, հոսքի լճացման ջերմաստիճանների չափման հետ մեկտեղ, իրականացվել են գազի հոսքի արագության չափումներ Օվխ, Օքս, Օգ: Արդյունքում հաստատապես հաստատվեց, որ (6.5) արտահայտությունն անընդունելի է WP-ի էներգիայի հաշվեկշիռը հաշվարկելու համար, քանի որ փորձերում մուտքային և ելքային հոսքերի հատուկ էթալպիաների տարբերությունը կազմել է 9-24% և ավելացել է աճի հետ։ մուտքային ճնշման մեջ կամ մուտքային գազի ջերմաստիճանի նվազմամբ։ Ֆինկոն նշում է, որ որոշ անհամապատասխանություն (6.5) և փորձարկման արդյունքների միջև նկատվել է ավելի վաղ այլ հետազոտողների աշխատություններում, օրինակ, որտեղ անհամապատասխանությունը կազմում էր 10-12%, սակայն այս աշխատանքների հեղինակները բացատրեցին ծախսերի չափման անճշտությունը:
Այնուհետև, Վ. Է. Ֆինկոն նշում է, որ VT-ում ջերմության փոխանցման նախկինում առաջարկված մեխանիզմներից և ոչ մեկը, ներառյալ հակահոսանքի տուրբուլենտ ջերմափոխանակման մեխանիզմը, չի բացատրում գազից ջերմության հեռացման բարձր տեմպերը, որոնք հանգեցնում են նրա կողմից գրանցված ջերմաստիճանի զգալի անկման (~ 70 °K և ավելի) իր պտտվող սառնարանում: Նա առաջարկում է իր բացատրությունը VT-ում գազի հովացման վերաբերյալ «գազերի հորձանուտի ընդլայնման աշխատանքով», որն իրականացվել է խողովակի ներսում գազի այն մասերի վրա, որոնք նախկինում մտել են այնտեղ, ինչպես նաև արտաքին մթնոլորտում, որտեղ գազը ելքեր.
Այստեղ պետք է նկատենք, որ ընդհանուր դեպքում ՋԹ-ի էներգետիկ հաշվեկշիռն ունի հետևյալ ձևը.

(6.7)

որտեղ Wcool-ը VT պատյանից մեկ միավոր ժամանակում հեռացվող ջերմության քանակն է՝ դրա բնական կամ արհեստական ​​հովացման պատճառով: Ադիաբատիկ խողովակները հաշվարկելիս (6.7)-ի վերջին տերմինը անտեսվում է դրա փոքրության պատճառով, քանի որ VT-ները սովորաբար ունենում են. փոքր չափսև դրանց ջերմափոխանակությունը շրջակա օդի հետ կոնվեկցիայի միջոցով աննշան է՝ համեմատած VT-ի ներսում գազի հոսքերի միջև ջերմափոխանակության հետ: Իսկ արհեստականորեն հովացվող VT-ների շահագործման ժամանակ (6.7) վերջին տերմինը ապահովում է VT-ներից դուրս եկող սառը գազի հոսքի մասնաբաժնի ավելացում: Finko vortex cooler-ում արհեստական ​​հովացում չկար, իսկ բնական կոնվեկցիոն ջերմափոխանակությունը շրջակա մթնոլորտային օդի հետ աննշան էր։
Ֆինկոյի հաջորդ փորձը, որը նկարագրված է , թվում էր, թե ուղղակի կապ չունի ՎՏ-ում ջերմության փոխանցման խնդիրների հետ։ Բայց նա է, ով ստիպում է ամենից շատ կասկածել ոչ միայն WP-ում գազի հոսքերի միջև ջերմափոխանակման մեխանիզմի մասին նախկինում գոյություն ունեցող պատկերացումների ճիշտությանը, այլև ընդհանրապես WP-ի շահագործման ընդհանուր ընդունված պատկերի ճիշտությանը: Ֆինկոն իր VT-ի առանցքի երկայնքով բարակ ձող է ներկայացնում, որի մյուս ծայրը ամրացված է առանցքակալի մեջ: Երբ VT-ն աշխատում է, ձողը սկսում է պտտվել մինչև 3000 rpm արագությամբ՝ պայմանավորված VT-ում պտտվող կենտրոնական գազի հոսքով: Բայց միայն ձողի պտտման ուղղությունը պարզվեց, որ հակառակ է VT-ում հիմնական (ծայրամասային) պտտվող գազի հոսքի պտտման ուղղությանը:
Այս փորձից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ կենտրոնական գազի հոսքի պտույտը հակառակ է ծայրամասային (հիմնական) հոսքի պտույտին: Բայց դա հակասում է BT-ում գազի «քվազի-պինդ» ռոտացիայի գերակշռող գաղափարին:
Բացի այդ, Վ. Է. Ֆինկոն գրանցել է 5-12 մկմ ալիքի երկարության տիրույթում իր VT ինֆրակարմիր ճառագայթման տիրույթի սառը գազի հոսքի ելքի ժամանակ, որի ինտենսիվությունը մեծանում է VT մուտքի մոտ գազի ճնշման աճով: Երբեմն, սակայն, տեսողականորեն նկատվում էր նաև «հոսքի միջուկից առաջացող կապույտ ճառագայթում»։ Այնուամենայնիվ, հետազոտողը մեծ նշանակություն չի տվել ճառագայթմանը, նշելով ճառագայթման առկայությունը որպես հետաքրքիր կողմնակի ազդեցություն և նույնիսկ դրա ինտենսիվությունը չի հասցրել արժեքներին: Սա ցույց է տալիս, որ Ֆինկոն չի կապում այս ճառագայթման առկայությունը ԲՏ-ում ջերմության փոխանցման մեխանիզմի հետ:
Այստեղ է, որ մենք պետք է կրկին հիշենք 4.4 և 4.5 բաժիններում առաջարկված մեխանիզմը մարմինների համակարգից «լրացուցիչ» զանգվածային էներգիան թափելու համար, որը պտտվում է համակարգի անհրաժեշտ բացասական կապող էներգիան առաջացնելու համար: Մենք գրել ենք, որ էներգիան թափելու ամենահեշտ ճանապարհը էլեկտրական լիցքավորված մարմիններն են։ Երբ նրանք պտտվում են, նրանք կարող են պարզապես էներգիա ճառագել էլեկտրամագնիսական ալիքների կամ ֆոտոնների տեսքով։ Ցանկացած գազի հոսքում միշտ կա որոշակի քանակությամբ իոններ, որոնց շարժումը շրջանագծի կամ աղեղի երկայնքով հորձանուտային հոսքի մեջ պետք է հանգեցնի էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետմանը:
Ճիշտ է, հորձանուտի պտտման տեխնիկական հաճախականություններում շարժվող իոնի ռադիոալիքի ճառագայթման ինտենսիվությունը, որը հաշվարկվում է հիմնարար հաճախականության ցիկլոտրոնային ճառագայթման հայտնի բանաձևի համաձայն, պարզվում է, որ չափազանց փոքր է: Բայց ցիկլոտրոնային ճառագայթումը միակը չէ և հեռու է պտտվող գազից ֆոտոնների արտանետման հնարավոր մեխանիզմներից ամենակարևորից։ Կան մի շարք այլ հնարավոր մեխանիզմներ, օրինակ՝ գազի մոլեկուլների գրգռումը իոն-ձայնային թրթիռներով, որին հաջորդում է գրգռված մոլեկուլների արտանետումը։ Այստեղ մենք խոսում ենք ցիկլոտրոնային ճառագայթման մասին միայն այն պատճառով, որ դրա մեխանիզմը առավել հասկանալի է ինժեներին՝ այս գրքի ընթերցողին: Եվս մեկ անգամ կրկնենք, որ երբ բնությունը պետք է էներգիա ճառագի շարժվող մարմինների համակարգից, նա հազար ճանապարհ կգտնի դրա համար։ Հատկապես այնպիսի համակարգից, ինչպիսին գազային հորձանուտն է, որտեղ ճառագայթման այնքան շատ հնարավորություններ կան, որոնք հասկանալի են նույնիսկ այսօրվա գիտության զարգացմամբ։
V.E. Finko-ն գրանցել է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տիրույթի սպեկտրը
ալիքի երկարություն = 10 մկմ: Գոտի սպեկտրը բնորոշ է գազի մոլեկուլների ջերմային ճառագայթմանը։ Պինդ մարմինները տալիս են ճառագայթման շարունակական սպեկտր։ Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ Ֆինկոյի փորձերում գրանցվել է աշխատող գազի ճառագայթումը, այլ ոչ թե VT-ի մետաղական պատյանը։
Պտտվող գազի ջերմային ճառագայթումը կարող է սպառել ոչ թե ճառագայթող մոլեկուլների կամ իոնների մնացած զանգվածը, այլ գազի ջերմային էներգիան՝ որպես նրա ներքին էներգիայի ամենաշարժական մաս։ Գազի մոլեկուլների միջև ջերմային բախումները ոչ միայն գրգռում են մոլեկուլները, այլև իոնները սնուցում են կինետիկ էներգիայով, որոնք նրանք արտանետում են արդեն էլեկտրամագնիսական էներգիայի տեսքով։ Եվ թվում է, թե գազի պտույտը ինչ-որ կերպ (գուցե ոլորման դաշտի միջոցով) խթանում է ճառագայթման այս գործընթացը։ Ֆոտոնի արտանետման արդյունքում գազը սառչում է ավելի ցածր ջերմաստիճանների, քան դա բխում է VT-ում կենտրոնական և ծայրամասային հորձանուտների միջև ջերմության փոխանցման հայտնի տեսություններից:
Ֆինկոյի աշխատանքում, ցավոք, չի նշվում դիտարկվող ճառագայթման ինտենսիվությունը, և, հետևաբար, առայժմ ոչինչ չի կարելի ասել դրա կողմից տարվող ուժի մեծության մասին։ Բայց նա նշեց VT-ի պատերի ներքին մակերեսի տաքացումը առնվազն 5°K-ով, ինչը կարող է պայմանավորված լինել հենց այս ճառագայթման միջոցով:
Այս առնչությամբ առաջանում է հետևյալ վարկածը կենտրոնական հոսքից դեպի ծայրամասային հորձանուտ գազի հոսք ՋԹ-ում ջերմության հեռացման գործընթացի մասին. Թե՛ կենտրոնական, թե՛ ծայրամասային հոսքերի գազը դրանց պտտման ընթացքում արտանետում է ֆոտոններ։ Թվում է, թե ծայրամասայինը պետք է ավելի ինտենսիվ ճառագայթի, քանի որ այն ունի ավելի մեծ շոշափող արագություն։ Սակայն կենտրոնական հոսքը գտնվում է ինտենսիվ առանցքային ոլորման դաշտում, որը խթանում է ֆոտոնների արտանետումը գրգռված մոլեկուլների և իոնների կողմից: (Ֆինկոյի փորձերում դա ապացուցում է կապույտ փայլի առկայությունը հենց հոսքի «միջուկից»: Այս դեպքում հոսող գազը սառչում է նրանից դուրս եկող ճառագայթման պատճառով, որը տանում է էներգիա, և ճառագայթումը կլանվում է: խողովակների պատերով, որոնք տաքացվում են այս ճառագայթման միջոցով: Բայց ծայրամասային գազի հոսքը խողովակի պատերի հետ շփվելով հեռացնում է այս ջերմությունը և տաքանում: Արդյունքում կենտրոնական հորձանուտի հոսքը սառը է, իսկ ծայրամասայինը՝ տաքացվում։
Այսպիսով, VT մարմինը խաղում է միջանկյալ մարմնի դեր, որն ապահովում է ջերմության փոխանցում կենտրոնական հորձանուտային հոսքից դեպի ծայրամաս:
Հասկանալի է, որ երբ ՀՏ-ի մարմինը սառեցվում է, դրանից ջերմության փոխանցումը դեպի ծայրամասային գազի հոսք կրճատվում է խողովակի մարմնի և դրանում առկա գազի ջերմաստիճանի տարբերության նվազման և հովացման պատճառով: ՀՏ-ի հզորությունը մեծացել է.
Այս վարկածը բացատրում է նաև Ֆինկոյի հայտնաբերած ջերմային հավասարակշռության խախտումը, որի մասին խոսեցինք վերևում։ Իրոք, եթե ճառագայթման մի մասը դուրս է գալիս WP-ի սահմաններից իր ելքերի միջոցով (և այս մասը կարող է լինել ~10%, դատելով Finko-ի կողմից օգտագործվող սարքի երկրաչափությունից), ապա ճառագայթման այս մասով տարվող էներգիան այլևս չէ: գրանցված սարքերով, որոնք չափում են գազի լճացման ջերմաստիճանը խողովակների ելքերում: Խողովակից դուրս եկող ճառագայթման մասնաբաժինը հատկապես մեծանում է, եթե ճառագայթումն առաջանում է հիմնականում խողովակի բացվածքի 3-ի մոտ (տես նկ. 6.5), որտեղ գազի պտտման արագությունները առավելագույնն են:
Եվս մի քանի խոսք պետք է ասել ՎՏ-ում ծայրամասային գազի հոսքի ջեռուցման մասին։ Երբ Վ.Ե. Ֆինկոն իր VT-ի «տաք» ծայրին տեղադրեց գազի հոսքի «ուղղիչ» (վանդակավոր «արգելակ»), ելքային գազի հոսքի «տաք» մասը այն բանից հետո, երբ «ուղղիչը» արդեն ուներ 30-60 °K ջերմաստիճան։ ավելի բարձր, քան Թովհ. Միևնույն ժամանակ, ցուրտ հոսքի մասնաբաժինը մեծացել է հոսքի «տաք» հատվածի հեռացման համար անցումային հատվածի տարածքի նվազման պատճառով, իսկ հոսքի սառը մասի ջերմաստիճանը չի եղել: ավելի երկար, այնքան ցածր, որքան առանց «ուղղիչի» աշխատելիս:
«Ուղղիչը» տեղադրելուց հետո Ֆինկոն իր VT-ի շահագործման ժամանակ շատ ինտենսիվ աղմուկ է նկատում։ Իսկ գազի տաքացումը, երբ խողովակի մեջ «ուղղիչ» է տեղադրվում (որը, ինչպես ցույց տվեցին իր գնահատականները, չէր կարող այդքան տաքանալ միայն «ուղղիչի» դեմ գազի հոսքի շփման պատճառով) արտաքին տեսքով. գազի ձայնային թրթռումների, որի ռեզոնատորը խողովակն է։ Այս գործընթացը Ֆինկոն անվանել է «ալիքի ընդլայնման և գազի սեղմման մեխանիզմը», որը հանգեցնում է դրա տաքացմանը:
Հասկանալի է, որ գազի հոսքի պտույտի դանդաղումը պետք է հանգեցներ հոսքի կինետիկ էներգիայի մի մասի վերածմանը ջերմության։ Բայց այս վերափոխման մեխանիզմը բացահայտվեց միայն Ֆինկոյի աշխատանքում։
Վերոնշյալը ցույց է տալիս, որ պտտվող խողովակը դեռևս հղի է բազմաթիվ առեղծվածներով, և որ տասնամյակներ շարունակ գոյություն ունեցող գաղափարները դրա շահագործման մասին պահանջում են արմատական ​​վերանայում:

6.4. Հակահոսքի վարկածը հորձանուտներում

Պտտվող շարժումն այնքան չուսումնասիրված է պարունակում, որ տեսաբանների և փորձարարների ավելի քան մեկ սերունդ կունենա բավարար աշխատանք: Եվ միևնույն ժամանակ, հորձանուտային շարժումը, ըստ երևույթին, բնության մեջ շարժման ամենատարածված տեսակն է: Իրոք, բոլոր այն մարմինները (մոլորակները, աստղերը, ատոմների էլեկտրոնները և այլն), որոնց մասին մենք 4.1 բաժնում գրել ենք, որ նրանք կատարում են շրջանաձև շարժում, սովորաբար նույնպես առաջ են շարժվում: Եվ երբ ավելացնում եք դրանց պտտվող և թարգմանական շարժումները, դուք ստանում եք պարուրաձև շարժում:
Գոյություն ունեն պարույրների երկու հիմնական տեսակ՝ գլանաձև պտուտակաձև, որը մենք քննարկեցինք 4.3 բաժնում, և Արքիմեդյան պարույր, որի շառավիղը մեծանում է պտույտների քանակով։ Այս տեսքն ունեն պարուրաձև գալակտիկաները՝ բնության ամենամեծ հորձանուտները։
Իսկ Արքիմեդյան պարույրի և նրա առանցքի երկայնքով պտտվող շարժման սուպերպոզիցիան տալիս է նաև պարույրի երրորդ տեսակը՝ կոնաձև։ Ջուրը, որը հոսում է բաղնիքից դեպի դրա հատակի խողովակի մեջ, շարժվում է նման պարույրով, իսկ օդը՝ տորնադոյում։ Տեխնիկական ցիկլոններում գազը շարժվում է նույն կոնաձև պարույրով: Այնտեղ յուրաքանչյուր պտույտի հետ նվազում է մասնիկների հետագծի շառավիղը։

Բրինձ. 6.6. Տարբեր աստիճանի ոլորման ազատ սուզվող շիթերի արագության պրոֆիլը.
ա - ուղղակի հոսքի շիթ; բ - թեթևակի պտտվող շիթ; գ - չափավոր պտտվող շիթ; g - ուժեղ պտտվող փակ շիթ; e - ուժեղ պտտվող բաց շիթ; ա - պատ; բ - պատի անցք; գ - ռեակտիվ սահմաններ; d-ն արագության պրոֆիլն է պատից տարբեր հեռավորությունների վրա. e - ռեակտիվ առանցք; [U- առանցքային արագություն.

Բայց Finko-ի պտտվող հովացուցիչում, որն ունի կոնաձև հորձանուտ խողովակ, ծայրամասային գազի հոսքը շարժվում է ընդարձակվող կոնաձև պարույրի երկայնքով, իսկ մոտեցող առանցքային հոսքը՝ նեղացողի երկայնքով: VT-ում և տեխնիկական ցիկլոնում հոսքերի նման կոնֆիգուրացիան որոշվում է ապարատի պատերի երկրաչափությամբ:
Բաժին 6.2-ում պտտվող խողովակը դիտարկելիս մենք գրեցինք, որ դրա մեջ հակադարձ առանցքային հոսք է տեղի ունենում, երբ խողովակի հեռավոր (տաք) ծայրով գազի ելքը մասամբ արգելափակվում է, և դրա մեջ ավելորդ ճնշում է ստեղծվում՝ ստիպելով գազը փնտրել: երկրորդ ելքը խողովակից: VT-ում հակաառանցքային հոսքի առաջացման նման բացատրությունն այսօր ընդհանուր առմամբ ընդունված է:
Բայց պտտվող շիթերի մասնագետները, որոնք լայնորեն օգտագործվում են, օրինակ, ջերմաէլեկտրակայանների այրիչներում ջահեր ստեղծելու համար, նշում են, որ պտտվող շիթերի առանցքի երկայնքով հակահոսք է տեղի ունենում նույնիսկ ապարատի պատերի բացակայության դեպքում: Ազատ սուզվող շիթերի արագության պրոֆիլների ուսումնասիրությունը (տես Նկար 6.6) ցույց է տալիս, որ հակադարձ առանցքային հոսքը մեծանում է շիթային շրջադարձի աստիճանի աճով:
Հետհոսքի ֆիզիկական պատճառը դեռ պարզված չէ։ Փորձագետների մեծամասնությունը կարծում է, որ դա առաջանում է այն պատճառով, որ շիթերի ոլորման աստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ կենտրոնախույս ուժերը նրա գազի մասնիկները նետում են ծայրամաս, ինչի արդյունքում շիթի առանցքի մոտ ստեղծվում է հազվագյուտ գոտի, որտեղ մթնոլորտային օդ է։ շտապում է,
գտնվում է առաջ՝ ռեակտիվ առանցքի երկայնքով:
Բայց աշխատանքներում ցույց է տրված, որ հակառակ հոսքը կապված է ոչ այնքան շիթում ստատիկ ճնշման գրադիենտի, որքան նրա արագության շոշափող և առանցքային (առանցքային) բաղադրիչների հարաբերակցության հետ։ Օրինակ, շիթերի 40-45° թեքության անկյան տակ պտտվող շիթերը, որոնք ձևավորվում են շոշափող թիակով ապարատով, ունեն մեծ նոսրացում առանցքային հատվածում, բայց չունեն հակադարձ հոսքեր։ Ինչու դրանք չեն, փորձագետների համար առեղծված է մնում:
Փորձենք բացել այն, ավելի ճիշտ՝ այլ կերպ բացատրել պտտվող շիթերում առանցքային հակահոսանքների առաջացման պատճառը։
Ինչպես բազմիցս նշել ենք, համակարգից «լրացուցիչ» զանգվածային էներգիայի դուրս գալը, որը դրվում է պտույտի, ամենահեշտն իրականացվում է ֆոտոնների արտանետմամբ։ Բայց սա միակ հնարավոր ալիքը չէ։ Մենք կարող ենք նաև առաջարկել հետևյալ վարկածը, որը սկզբում անհավանական կթվա որոշ մեխանիկների.
Այս վարկածի ուղին երկար էր և ստեղծվել էր ֆիզիկոսների մեկից ավելի սերնդի կողմից: Նույնիսկ Վիկտոր Շաուբերգերը՝ փայլուն ավստրիական բեկորը, անտառապահը, ով իր ժամանակին ֆիզիկայով էր զբաղվում, ով շատ ժամանակ էր հատկացնում 20-ականների հորձանուտի շարժումը հասկանալուն, նկատեց, որ լոգանքից խողովակ հոսող ջրի ինքնաբուխ պտույտով. , նվազում է լոգանքի դատարկման ժամանակը։ Իսկ դա նշանակում է, որ հորձանուտում մեծանում է ոչ միայն շոշափող, այլ նաև առանցքային հոսքի արագությունը։ Ի դեպ, այս էֆեկտը վաղուց է նկատել գարեջրի սիրահարները։ Իրենց մրցումների ժամանակ, փորձելով շշի պարունակությունը հնարավորինս արագ դնել իրենց բերանները, նրանք սովորաբար նախ ուժեղ պտտում են գարեջուրը շշի մեջ, նախքան այն թեքելը:
Մենք չգիտենք, թե արդյոք Շաուբերգերը սիրում էր գարեջուր (ինչը ավստրիացիները նրան չեն սիրում), բայց նա փորձեց այս պարադոքսալ փաստը բացատրել նրանով, որ հորձանուտում մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի։ շիթերի առանցքային շարժումը. Նա մատնանշեց, որ թեև նման կարծիքը հակասում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին, այլ բացատրություն չի կարելի գտնել, իսկ հորձանուտում ջրի ջերմաստիճանի նվազումը փորձարարական փաստ է։
Ելնելով էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենքներից՝ սովորաբար ենթադրվում է, որ երբ շիթը պտտվում է երկայնական հորձանուտի մեջ, շիթային շարժման շարժման կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է նրա պտտման էներգիայի, և դա՝ կարծում էր, որ արդյունքում շիթի առանցքային արագությունը պետք է նվազի։ Սա, ինչպես ասվել է, օրինակ, ին, պետք է հանգեցնի ազատ ողողված շիթերի տիրույթի նվազմանը, երբ դրանք պտտվում են:
Ավելին, հիդրոտեխնիկայում նրանք սովորաբար ամեն կերպ պայքարում են սարքերի հեղուկի տուրբուլենտության հետ դրա արտահոսքի համար և ձգտում են ապահովել պտտվող շերտավոր հոսք: Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, ինչպես նկարագրված է, օրինակ, նրանով, որ հեղուկի հոսքի մեջ պտտվող լարի հայտնվելը հանգեցնում է ջրահեռացման խողովակի մուտքի վերևում գտնվող հեղուկի մակերեսին ձագարի ձևավորմանը: Ձագարը սկսում է ակտիվորեն ներծծել օդը, որի մուտքը խողովակ անցանկալի է։ Բացի այդ, սխալմամբ ենթադրվում է, որ օդով ձագարի տեսքը, որը նվազեցնում է հեղուկի զբաղեցրած մուտքի խաչմերուկի համամասնությունը, նույնպես նվազեցնում է հեղուկի հոսքը այս անցքով:
Գարեջրի սիրահարների փորձը ցույց է տալիս, որ նրանք, ովքեր այդպես են կարծում, սխալվում են. չնայած հեղուկի հոսքով զբաղեցրած անցքի հատվածի համամասնության նվազմանը, վերջինս անցքից ավելի արագ է հոսում, երբ հոսքը պտտվում է, քան առանց պտույտի:
Եթե ​​Լ. Գերբրանդը, որի մասին մենք գրել ենք բաժնում 3.4-ում, ձգտել է բարձրացնել հիդրոէլեկտրակայանների հզորությունը միայն ջրի հոսքը դեպի տուրբին ուղղելով և աստիճանաբար նեղացնելով խողովակը, որպեսզի ջուրը ձեռք բերի հնարավոր առավելագույն արագություն։ առաջ շարժում, այնուհետև Շաուբերգերը խողովակաշարին մատակարարեց պտուտակային ուղեցույցներ՝ ջրի հոսքը պտտելով երկայնական հորձանուտի մեջ, իսկ խողովակի վերջում տեղադրեց սկզբունքորեն նոր դիզայնի առանցքային տուրբին։ (Ավստրիական արտոնագիր No 117749, 10 մայիսի 1930 թ.)
Այս տուրբինի առանձնահատկությունն այն է, որ այն չունի սայրեր, որոնք սովորական տուրբիններում անցնում են ջրի հոսքը և կոտրելով այն՝ վատնված մեծ էներգիա են ծախսում ուժերի հաղթահարման վրա։ մակերեսային լարվածությունև ջրի մոլեկուլների կպչունությունը: Սա հանգեցնում է ոչ միայն էներգիայի կորուստների, այլ նաև կավիտացիոն երևույթների ի հայտ գալուն, որոնք առաջացնում են տուրբինային մետաղի էրոզիա։
Schauberger տուրբինն ունի կոնաձև ձև՝ պարուրաձև շեղբերներով՝ խցանահանի տեսքով՝ պտուտակված ջրի պտտվող հոսքի մեջ։ Այն չի խախտում հոսքը և չի ստեղծում կավիտացիա։ Հայտնի չէ, թե գործնականում որևէ տեղ ներդրվել է նման տուրբին, բայց դրա սխեման, իհարկե, շատ խոստումնալից գաղափարներ է պարունակում։
Այնուամենայնիվ, մեզ այստեղ հետաքրքրում է ոչ այնքան Շաուբերգերի տուրբինը, որքան նրա այն պնդումը, որ ջրի մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիան հորձանուտի հոսքում կարող է փոխակերպվել ջրի հոսքի կինետիկ էներգիայի։ Այս առումով ամենահետաքրքիրը Շտուտգարտի տեխնիկական քոլեջում պրոֆեսոր Ֆրանց Պոպելի հետ 1952 թվականին Վ.Շաուբերգերի կատարած փորձերի արդյունքներն են, որոնց մասին Հռոմից Յոզեֆ Գասլբերգերը խոսում է 1952 թվականին։
Հետազոտելով խողովակի ձևի և դրա պատերի նյութի ազդեցությունը դրա մեջ պտտվող ջրի հոսքի նկատմամբ հիդրոդինամիկ դիմադրության վրա՝ փորձարարները պարզել են, որ լավագույն արդյունքները ձեռք են բերվում պղնձե պատերով: Բայց ամենազարմանալին այն է, որ անտիլոպի եղջյուրին նմանվող ալիքի կոնֆիգուրացիայի դեպքում ալիքում շփումը նվազում է ջրի արագության բարձրացման հետ, իսկ որոշակի կրիտիկական արագությունը գերազանցելուց հետո ջուրը հոսում է բացասական դիմադրությամբ, այսինքն՝ ներծծվում է ալիք և արագանում է դրանում:

Բրինձ. 6.7. Schauberg տուրբին

Գասլբերգերը համաձայն է Շաուբերգերի հետ, որ այստեղ հորձանուտը ջրի ջերմությունը վերածում է իր հոսքի կինետիկ էներգիայի։ Բայց նշում է, որ «թերմոդինամիկան, ինչպես սովորեցնում են դպրոցներում և համալսարաններում, թույլ չի տալիս ջերմության նման փոխակերպում ցածր ջերմաստիճանի տարբերությունների դեպքում»: Այնուամենայնիվ, Գասլբերգերը նշում է, որ ժամանակակից թերմոդինամիկան ի վիճակի չէ բացատրել շատ այլ բաներ բնական երևույթներ.
Եվ այստեղ շարժման տեսությունը կարող է օգնել հասկանալու, թե ինչու է հորձանուտ շարժումը ապահովում, հակառակ թերմոդինամիկայի գերակշռող գաղափարների, նյութի պտտվող հոսքի ջերմության փոխակերպումն իր առանցքային շարժման էներգիայի՝ ըստ բանաձևի։ (6.4). Հոսքի ոլորումը հորձանուտում հանգեցնում է նրան, որ ջերմության մի մասը, որը համակարգի ներքին էներգիայի մի մասն է, վերածվում է հորձանուտի առանցքի երկայնքով հոսքի թարգմանական շարժման կինետիկ էներգիայի։ Ինչու հենց առանցքի երկայնքով: Այո, քանի որ այդ դեպքում ձեռք բերված թարգմանական շարժման արագության վեկտորը պարզվում է ուղղահայաց է հոսքի մեջ մասնիկների պտտման շարժման ակնթարթային շոշափելի արագության վեկտորին և չի փոխում վերջինիս արժեքը։ Այս դեպքում պահպանվում է հոսքի իմպուլսի պահպանման օրենքը։
Բացի այդ, մասնիկների արագացումը հորձանուտում նրանց հիմնական (շրջանաձև) շարժման ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ հանգեցնում է դրանց լայնակի, այլ ոչ թե երկայնական զանգվածի հարաբերական աճի: Տարրական մասնիկների լայնակի և երկայնական զանգվածների առանձին հաշվառման անհրաժեշտության մասին* (Սա հիշեցնում է երկայնական և լայնակի Դոպլերի էֆեկտների առանձին հաշվարկը):շատ բան է գրել սկզբնական փուլ SRT-ի ձևավորումը (տե՛ս, օրինակ.) Մասնավորապես, երկայնական զանգվածը (այս դեպքում, որը համապատասխանում է պտտվող մասնիկների շոշափող արագությանը) որոշում է կենտրոնաձիգ ուժերի մեծությունը շրջանաձև շարժման ժամանակ։ Երբ համակարգի ներքին էներգիայի մի մասը վերածվում է նրանում գտնվող մարմինների առանցքային (առանցքային) շարժման կինետիկ էներգիայի, կենտրոնախույս ուժերը չեն ավելանում։ Հետևաբար, առաջացող առանցքային շարժման էներգիան, կարծես, դուրս է եկել շրջանաձև շարժման խնդրից, որը մաթեմատիկորեն համարժեք է պտտվող համակարգից դուրս գալուն առանց ֆոտոնների արտանետման:
Բայց համակարգի իմպուլսի պահպանման օրենքը պահանջում է, որ եթե հորձանուտի հոսքը ձեռք է բերում առանցքային իմպուլս, ապա ինչ-որ այլ մարմին (օրինակ՝ հորձանուտի ապարատի մարմինը) միաժամանակ ստանում է իմպուլսի նույն բացարձակ արժեքը հակառակ ուղղությամբ։ Փակ պտտվող սարքերում, օրինակ՝ պտտվող խողովակներում, ինչպես նաև, երբ պտտվող հոսքի և ապարատի պատերի միջև շփում չկա (ինչպես ազատ պտտվող շիթերի որոշ դեպքերում), հոսքի առանցքային մասը, որն ունի ավելի ցածր շոշափող արագություն, քան ծայրամասային մասը, պետք է ձեռք բերի հակադարձ իմպուլս: Այնուամենայնիվ, հետադարձ իմպուլսը կարող է տարվել նաև ֆոտոնների կամ նեյտրինոների առանցքային (առանցքային) հոսքով, որն առաջանում է պտտվող շարժման ընթացքում, որը կքննարկվի տասնմեկերորդ գլխում։
Սա, ընդհանուր առմամբ, մեր տեսանկյունից ճիշտ է պատճառը, որ հակահոսանք է առաջանում ինչպես պտտվող խողովակներում, այնպես էլ պտտվող շիթերում:

Եզրակացություններ գլխում

1 Մթնոլորտային հորձանուտները բնութագրվում են դրանցում օդի գերակշռող աջակողմյան շարժումով և «փոթորկի աչքի» առկայությամբ՝ դանդաղ շարժումների կամ հանգստության կենտրոնական գոտի։
2. Տորնադոները դեռ մի շարք առեղծվածներ ունեն՝ օդի գերբարձր արագություններ և դրանցում թակարդված առարկաներ, արտասովոր բարձրացնող ուժ, որը գերազանցում է օդի հոսքի ճնշման ուժը, փայլերի առկայություն և այլն։
3. Խոնավ օդային զանգվածների ջերմային էներգիան մթնոլորտային հորձանուտներում վերածվում է շարժման էներգիայի։ Այս դեպքում կենտրոնանում է էներգիան, որն առաջին հայացքից հակասում է թերմոդինամիկայի սկզբունքներին։
4. Թերմոդինամիկայի հետ հակասությունը վերացվում է, եթե ենթադրենք, որ մթնոլորտային հորձանուտները, շարժման տեսության պահանջներին համապատասխան, առաջացնում են ջերմային (ինֆրակարմիր և միկրոալիքային) ճառագայթում։
5. 1930-ականներին Ջ. Ռանկեի կողմից պտտվող խողովակում գազի տարանջատման ազդեցության բացահայտումը մոտ պատին և սառը առանցքային հորձանուտների տաք հոսքերի մեջ սկիզբ դրեց տեխնոլոգիայի մի շարք նոր ուղղությունների, բայց դեռևս չունի բավականաչափ ամբողջական և հետևողական: տեսական բացատրություն.
6. Աշխատություններ Վ.Ե. Ֆինկոն 80-ականներին կասկածի տակ դրեց հորձանուտ խողովակի գործընթացների վերաբերյալ ընդհանուր ընդունված գաղափարների ճիշտությունը. էներգետիկ հաշվեկշիռըդրա մեջ հակահոսանքի տուրբուլենտ ջերմափոխանակման մեխանիզմը և այլն։
7. Վ.Է. Ֆինկոն հայտնաբերել է, որ պտտվող խողովակի մեջ սառը առանցքային հակահոսանքն ունի հիմնական (ծայրամասային) գազի հոսքի պտտման ուղղություն, և որ գազի պտտվող խողովակն առաջացնում է տիրույթի սպեկտրի ինֆրակարմիր ճառագայթում, և երբեմն նաև կապույտ ճառագայթում, որը առաջանում է գազից: առանցքային գոտի.
8. Տեղադրում պտտվող խողովակի արգելակի տաք ծայրում՝ գազի հոսքի ուղղիչի լարերը,
ինչպես Վ.Ե. Ֆինկո, գազի մեջ ուժեղ ձայնային թրթիռների առաջացմանը, որի ռեզոնատորը խողովակն է, և դրանց ուժեղ տաքացմանը գազի հոսքը:
9. Առաջարկվում է պտտվող խողովակի մեջ գազի առանցքային հակահոսքից դեպի ծայրամասային հոսք ջերմության հեռացման մեխանիզմ՝ շնորհիվ ճառագայթման, որը խթանում է գազի պտույտի արագացումը ֆոտոնների առանցքային հոսքով, որոնք տաքացնում են հորձանուտի խողովակի պատերը, և դրանցից ջերմությունը փոխանցվում է ծայրամասային գազի հոսքին՝ դրանք լվանալով:
10. Առանցքային հակահոսքը տեղի է ունենում ոչ միայն հորձանուտ խողովակներում, այլ նաև ազատ պտտվող շիթերում, որտեղ չկան ապարատի պատեր, որոնց պատճառը դեռ ամբողջությամբ պարզված չէ։
11. 1930-ականներին Վ. Շաուբերգերը մատնանշեց, որ հորձանուտում մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիայի մի մասը վերածվում է ջրային շիթերի առանցքային շարժման կինետիկ էներգիայի և առաջարկեց օգտագործել դա։
12. Շարժման տեսությունը Շաուբերգերի էֆեկտը բացատրում է նրանով, որ ջրի հոսքի պտույտը հանգեցնում է նրան, որ մոլեկուլների ջերմային էներգիայի մի մասը, որը հոսքի ներքին էներգիան է, չի թողնում պտտվող հոսքը ճառագայթման տեսքով։ , բայց պետք է փոխակերպվի հոսքի կինետիկ էներգիայի՝ պտտման շոշափող արագությանը ուղղահայաց ուղղությամբ՝ հորձանուտի հոսքի առանցքի երկայնքով։ Վերջինս պահանջում է հոսքի շարժման անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը։ Իսկ իմպուլսի պահպանման օրենքը իր պտտման առանցքի երկայնքով պահանջում է, որ երբ
Այս դեպքում կա՛մ առաջացել է հակահոսանք, կա՛մ ծնվել է ֆոտոնների կամ նեյտրինոների առանցքային արտանետում՝ փոխհատուցելով հոսքի երկայնական իմպուլսի փոփոխությունը։