Ի՞նչ է ցիկլոնը: Մթնոլորտային ցիկլոնի գործողությունը և բնութագրերը: Արտարևադարձային ցիկլոնների շարժումը Ցիկլոնի շարժման առավելագույն արագությունն է

Երկրի մակերևույթի մոտ գտնվող ճնշման ձևավորումները շատ դեպքերում շարժվում են իրենց վերևում օդի կայուն հոսքի ուղղությամբ AT 700 կամ AT 500 մակերևույթի բարձրության վրա համապատասխան մակերևույթի արագությանը համաչափ արագությամբ, այսինքն. ըստ առաջատար հոսքի կանոնի.

Միջին հաշվով, առաջատար հոսքի արագության և ճնշման ձևավորումների շարժման արագության միջև համաչափության գործակիցը կազմում է 0,8 AT 700 և 0,6 AT 500-ի համար:

Բայց հաշվարկները ցույց են տալիս, որ համաչափության գործակիցը կախված է առաջատար հոսքի արագությունից (Աղյուսակ 5).

Աղյուսակ 5. Համաչափության գործակից՝ կախված առաջատար հոսքի արագությունից։

Առաջատար հոսքի կանոնը մոտավորապես արտացոլում է ճնշման կազմավորումների շարժման պատկերը։ Խիստ ասած՝ ցիկլոններն ու անտիցիկլոնները, շարժվելով առաջատար հոսքի ուղղությամբ, հաճախ շեղվում են AT 700 կամ AT 500 մակերեսի իզոհիպսների ուղղությունից։

Ցիկլոնների շարժման արագությունները շատ տարբեր են: Զարգացման սկզբնական փուլում ցածր ցիկլոնները շարժվում են 40-50 կմ/ժ արագությամբ, իսկ որոշ դեպքերում արագությունը բարձրանում է մինչև 80-100 կմ/ժ։

Ցիկլոնների ակտիվ շարժումը տեղի է ունենում այնքան ժամանակ, քանի դեռ օդի կայուն հոսքը՝ առաջատար հոսքը, մնում է նրանց վերևում՝ միջին տրոպոսֆերայում: Ամենից հաճախ ցիկլոնը շարժվում է հորիզոնի արևմտյան կեսից դեպի արևելյան կես՝ առաջատար հոսքի ուղղությանը համապատասխան։ Ճնշման կենտրոնների շարժման անոմալիան առաջատար հոսքի նկատմամբ, ինչպես ցույց է տրված վերևում, որոշվում է մի շարք գործոններով, որոնցից հիմնականը շարժվող կենտրոնի վերևում գտնվող գեոպոտենցիալ գրադիենտի անհավասար տեղային փոփոխությունն է:

Այսպիսով, մթնոլորտում օդային զանգվածների հիմնական արևմուտք-արևելք տեղափոխմանը համապատասխան. East Endցիկլոնը նրա առջևի հատվածն է, արևմտյան մասը՝ հետևի։ Այս կանոնից շեղումներ կան, եթե առաջատար հոսքի ուղղությունը կտրուկ տարբերվում է արևմուտք-արևելք ուղղությունից։

Երբ ցիկլոնները բարձրանում են (սկսած զարգացման երրորդ փուլից), դրանց արագությունը կտրուկ նվազում է։ Լցնող ցիկլոնները գրեթե սիմետրիկ են և սառը: Միջին տրոպոսֆերայում նրանք ունեն փակ իզոհիպսներ, այսինքն. Ցիկլոնի կենտրոնից վերև որոշակի ուղղության առաջատար հոսքն այլևս չկա, և ցիկլոնները, որպես կանոն, դառնում են ոչ ակտիվ (քվազի-ստացիոնար): Այս դեպքում ցիկլոնային կենտրոնը երբեմն նկարագրում է հանգույց:

	|	հաջորդ դասախոսություն ==>

Պ.ՄԱՆԹԱՇՅԱՆ.

Շարունակում ենք հրապարակել Պ.Ն. Մենք կխոսենք տորնադոների և տորնադոների մասին՝ ահռելի կործանարար ուժի բնական գոյացություններ, որոնց առաջացման մեխանիզմը դեռևս լիովին պարզ չէ:

Գիտություն և կյանք // Նկարազարդումներ

Գիտություն և կյանք // Նկարազարդումներ

Նկար ամերիկացի ֆիզիկոս Բենջամին Ֆրանկլինի գրքից, որը բացատրում է տորնադոների մեխանիզմը:

Spirit մարսագնացը հայտնաբերել է, որ տորնադոները տեղի են ունենում Մարսի բարակ մթնոլորտում և լուսանկարել դրանք: Լուսանկարը՝ NASA-ի կայքից։

Հսկայական տորնադոներն ու պտտահողմերը, որոնք տեղի են ունենում ԱՄՆ-ի և Չինաստանի հարավային հարթավայրերում, սարսափելի և շատ վտանգավոր երևույթ են:

Գիտություն և կյանք // Նկարազարդումներ

Տորնադոն կարող է հասնել մեկ կիլոմետր բարձրության՝ հենվելով իր գագաթին ամպրոպ.

Ծովում պտտվող տորնադոն բարձրացնում և հետ քաշում է տասնյակ տոննա ջուր ծովային կյանքև կարող է քանդվել և խորտակել փոքրիկ նավը: Առագաստանավերի դարաշրջանում նրանք փորձում էին ոչնչացնել տորնադոն՝ թնդանոթներից կրակելով դրա վրա։

Նկարում հստակ երևում է, որ տորնադոն պտտվում է՝ օդը, փոշին և անձրևաջրերը պարույրի վերածելով:

Հզոր տորնադոյի պատճառով ավերակների վերածված Կանզաս Սիթի քաղաքը.

Առևտրային քամու հոսքում թայֆունի վրա գործող ուժեր.

Ամպերի օրենքը.

Կորիոլիսը ուժերը դնում է շրջադարձային սեղանի վրա:

Մագնուսի ազդեցությունը սեղանի վրա և օդում:

Vortex օդի շարժումը նկատվում է ոչ միայն թայֆուններում։ Կան թայֆունից ավելի մեծ հորձանուտներ. դրանք ցիկլոններ և անտիցիկլոններ են՝ մոլորակի ամենամեծ օդային հորձանուտները: Նրանց չափերը զգալիորեն գերազանցում են թայֆունների չափերը և կարող են հասնել ավելի քան հազար կիլոմետր տրամագծի։ Ինչ-որ իմաստով սրանք հակապոդալ հորձանուտներ են. նրանք գրեթե ամեն ինչ ունեն հակառակը: Հյուսիսային և Հարավային կիսագնդերի ցիկլոնները պտտվում են նույն ուղղությամբ, ինչ այս կիսագնդերի թայֆունները, իսկ անտիցիկլոնները՝ հակառակ ուղղությամբ։ Ցիկլոնն իր հետ բերում է անբարենպաստ եղանակ՝ ուղեկցվող տեղումներով, իսկ անտիցիկլոնը, ընդհակառակը, պարզ, արևոտ եղանակ է բերում։ Ցիկլոնի ձևավորման սխեման բավականին պարզ է. ամեն ինչ սկսվում է սառը և տաք մթնոլորտային ճակատների փոխազդեցությունից: Այս դեպքում տաք մթնոլորտային ճակատի մի մասը ներթափանցում է սառը ներս՝ մի տեսակ մթնոլորտային «լեզվի» ​​տեսքով, որի արդյունքում տաք օդը՝ ավելի թեթև, սկսում է բարձրանալ, և միևնույն ժամանակ տեղի է ունենում երկու գործընթաց։ Նախ՝ ջրի գոլորշիների մոլեկուլները ազդեցության տակ մագնիսական դաշտըԵրկիրը սկսում է պտտվել և ամբողջ բարձրացող օդը քաշում է պտտվող շարժման մեջ՝ ձևավորելով հսկա օդային հորձանուտ (տես «Գիտություն և կյանք» թիվ): Երկրորդ, վերևում գտնվող տաք օդը սառչում է, և դրա մեջ եղած ջրի գոլորշիները խտանում են ամպերի մեջ, որոնք տեղումների տեսքով ընկնում են անձրևի, կարկուտի կամ ձյան տեսքով: Նման ցիկլոնը կարող է փչացնել եղանակը մի քանի օրից մինչև երկու-երեք շաբաթ: Նրա «կյանքի ակտիվությունը» ապահովվում է խոնավ տաք օդի նոր մասերի ժամանումով և սառը օդի ճակատի հետ փոխազդեցությամբ:

Անցիկլոնները կապված են օդային զանգվածների իջեցման հետ, որոնք ադիաբատիկ են, այսինքն՝ առանց ջերմափոխանակության։ միջավայրը, տաքացնել, դրանք հարաբերական խոնավությունընկնում է, ինչը հանգեցնում է գոյություն ունեցող ամպերի գոլորշիացմանը: Միևնույն ժամանակ, ջրի մոլեկուլների փոխազդեցության պատճառով Երկրի մագնիսական դաշտի հետ տեղի է ունենում օդի անտիցիկլոնային պտույտ. Հյուսիսային կիսագնդում` ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, հարավում` ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Անցիկլոններն իրենց հետ բերում են կայուն եղանակ մի քանի օրից մինչև երկու-երեք շաբաթ:

Ըստ երևույթին, ցիկլոնների, անտիցիկլոնների և թայֆունների ձևավորման մեխանիզմները նույնական են, և թայֆունների հատուկ էներգիայի ինտենսիվությունը (էներգիա մեկ միավորի զանգվածի համար) շատ ավելի մեծ է, քան ցիկլոնների և անտիցիկլոնների, միայն ավելի բարձր ջերմաստիճանիարեգակնային ճառագայթմամբ տաքացած օդային զանգվածներ.

Տորնադոներ

Բնության մեջ ձևավորվող բոլոր հորձանուտներից ամենաառեղծվածայինը տորնադոներն են, իրականում դրանք ամպրոպի մաս են կազմում: Սկզբում տորնադոյի առաջին փուլում պտույտը տեսանելի է միայն ամպրոպի ստորին հատվածում։ Այնուհետև այս ամպի մի մասը կախված է հսկա ձագարի տեսքով, որն ավելի ու ավելի երկար է դառնում և վերջապես հասնում է երկրի կամ ջրի մակերեսին: Ամպից կախված հսկա բուն է հայտնվում, որը բաղկացած է ներքին խոռոչից և պատերից։ Տորնադոյի բարձրությունը տատանվում է հարյուրավոր մետրից մինչև մեկ կիլոմետր և սովորաբար հավասար է ամպի հատակից մինչև երկրի մակերես հեռավորությանը: Առանձնահատկություններքին խոռոչ - դրա մեջ օդի ճնշման նվազում: Տորնադոյի այս առանձնահատկությունը հանգեցնում է նրան, որ տորնադոյի խոռոչը ծառայում է որպես մի տեսակ պոմպ, որը կարող է հսկայական քանակությամբ ջուր քաշել ծովից կամ լճից կենդանիների և բույսերի հետ միասին, տեղափոխել դրանք զգալի տարածություններով և նետել: դրանք իջնում ​​են անձրևի հետ միասին: Տորնադոն ի վիճակի է տեղափոխել բավականին մեծ բեռներ՝ մեքենաներ, սայլեր, փոքր նավեր, փոքր շենքեր, երբեմն նույնիսկ մարդկանց մեջ: Տորնադոն հսկայական կործանարար ուժ ունի։ Երբ այն շփվում է շենքերի, կամուրջների, էլեկտրահաղորդման գծերի և այլ ենթակառուցվածքների հետ, դա հսկայական ավերածություններ է առաջացնում:

Տորնադոներն ունեն առավելագույն հատուկ էներգիայի ինտենսիվություն, որը համամասնական է պտտվող օդային հոսքերի արագության քառակուսուն։ Ըստ օդերևութաբանական դասակարգման՝ երբ փակ հորձանուտում քամու արագությունը չի գերազանցում 17 մ/վ, դա կոչվում է արևադարձային իջվածք, իսկ եթե քամու արագությունը չի գերազանցում 33 մ/վ, ապա դա արևադարձային փոթորիկ է, իսկ եթե. քամու արագությունը 34 մ/վ և ավելի է, ուրեմն սա արդեն թայֆուն է։ Հզոր թայֆունների դեպքում քամու արագությունը կարող է գերազանցել 60 մ/վրկ-ը։ Տորնադոյի ժամանակ, ըստ տարբեր հեղինակների, օդի արագությունը կարող է հասնել 100-ից մինչև 200 մ/վ (որոշ հեղինակներ մատնանշում են գերձայնային օդի արագությունը տորնադոյի դեպքում՝ ավելի քան 340 մ/վ): Տորնադոներում օդային հոսքերի արագության ուղղակի չափումները գործնականում անհնար են տեխնոլոգիական զարգացման ներկա մակարդակում: Բոլոր սարքերը, որոնք նախատեսված են տորնադոյի պարամետրերը գրանցելու համար, անխնա կոտրվում են նրանց կողմից առաջին իսկ շփման ժամանակ: Տորնադոներում հոսքերի արագությունը գնահատվում է անուղղակի նշաններով, հիմնականում՝ նրանց արտադրած ավերածությունների կամ կրած բեռների կշռի հիման վրա։ Բացի այդ, տարբերակիչ հատկանիշդասական տորնադո - զարգացած ամպրոպի առկայություն, մի տեսակ էլեկտրական մարտկոց, որը մեծացնում է տորնադոյի հատուկ էներգիայի ինտենսիվությունը: Տորնադոյի առաջացման և զարգացման մեխանիզմը հասկանալու համար նախ դիտարկենք ամպրոպի կառուցվածքը։

ՓՈԹՐԿԻ ամպ

Տիպիկ ամպրոպի ժամանակ վերին մասը դրական լիցքավորված է, իսկ հիմքը՝ բացասական: Այսինքն՝ շատ կիլոմետրանոց հսկա էլեկտրական կոնդենսատորը լողում է օդում՝ բարձրացող հոսանքների աջակցությամբ։ Նման կոնդենսատորի առկայությունը հանգեցնում է նրան, որ երկրի կամ ջրի մակերևույթի վրա, որի վրա գտնվում է ամպը, հայտնվում է դրա էլեկտրական հետքը. էլեկտրական լիցք, ունենալով ամպի հիմքի լիցքի նշանին հակառակ նշան, այսինքն՝ երկրի մակերեսը դրական լիցքավորված կլինի։

Ի դեպ, ինդուկտիվ էլեկտրական լիցք ստեղծելու փորձը կարելի է իրականացնել տանը։ Սեղանի մակերեսին թղթի փոքր կտորներ դնել, պլաստմասե սանրով սանրել չոր մազերը և մոտեցնել սանրը ցողված թղթի կտորներին։ Նրանք բոլորը, սեղանից վեր նայելով, կխուժեն սանրը և կկպչեն դրան։ Այս պարզ փորձի արդյունքը կարելի է շատ պարզ բացատրել։ Սանրը մազերի հետ շփման արդյունքում էլեկտրական լիցք է ստացել, իսկ թղթի վրա հակառակ նշանի լիցք է առաջացնում, որը թղթի կտորները Կուլոնի օրենքին լիովին համապատասխան ձգում է դեպի սանր։

Զարգացած ամպրոպի հիմքի մոտ առկա է խոնավությամբ հագեցած օդի հզոր վերընթաց հոսք։ Բացի դիպոլային ջրի մոլեկուլներից, որոնք սկսում են պտտվել Երկրի մագնիսական դաշտում, իմպուլս փոխանցելով օդի չեզոք մոլեկուլներին, դրանք պտտեցնելով, դեպի վեր հոսքում կան դրական իոններ և ազատ էլեկտրոններ: Դրանք կարող են առաջանալ մոլեկուլների վրա արեգակնային ճառագայթման ազդեցության, տարածքի բնական ռադիոակտիվ ֆոնի և ամպրոպի դեպքում՝ ամպրոպի հիմքի և գետնի միջև էլեկտրական դաշտի էներգիայի պատճառով ( հիշեք առաջացած էլեկտրական լիցքը): Ի դեպ, երկրի մակերեւույթի վրա առաջացած դրական լիցքի պատճառով բարձրացող օդի հոսքում դրական իոնների թիվը զգալիորեն գերազանցում է բացասական իոնների թիվը։ Այս բոլոր լիցքավորված մասնիկները բարձրացող օդային հոսքի ազդեցությամբ շտապում են դեպի ամպրոպի հիմքը։ Այնուամենայնիվ, էլեկտրական դաշտում դրական և բացասական մասնիկների ուղղահայաց արագությունները տարբեր են: Դաշտի ուժգնությունը կարելի է գնահատել ամպի հիմքի և երկրի մակերևույթի միջև պոտենցիալ տարբերությամբ. ըստ հետազոտողների չափումների, այն կազմում է մի քանի տասնյակ միլիոն վոլտ, որը, ամպրոպի հիմքի բարձրությամբ. մեկից երկու կիլոմետր, տալիս է էլեկտրական դաշտի ուժը տասնյակ հազար վոլտ մեկ մետրի համար: Այս դաշտը կարագացնի դրական իոնները և կհետաձգի բացասական իոններն ու էլեկտրոնները: Հետևաբար, մեկ միավոր ժամանակի ընթացքում դեպի վեր հոսքի խաչմերուկով ավելի շատ դրական լիցքեր կանցնեն, քան բացասական: Այլ կերպ ասած, էլեկտրական հոսանք կառաջանա երկրի մակերևույթի և ամպի հիմքի միջև, թեև ավելի ճիշտ կլինի խոսել միացնող տարրական հոսանքների հսկայական քանակի մասին։ երկրի մակերեսըամպի հիմքով։ Այս բոլոր հոսանքները զուգահեռ են և հոսում են նույն ուղղությամբ։

Հասկանալի է, որ Ամպերի օրենքի համաձայն, նրանք փոխազդելու են միմյանց հետ, մասնավորապես՝ գրավելու: Ֆիզիկայի դասընթացից հայտնի է, որ նույն ուղղությամբ հոսող էլեկտրական հոսանքներ ունեցող երկու հաղորդիչների մեկ միավորի երկարության վրա փոխադարձ ներգրավման ուժը ուղիղ համեմատական ​​է այդ հոսանքների ուժերի արտադրյալին և հակադարձ համեմատական ​​հաղորդիչների միջև հեռավորությանը:

Երկու էլեկտրական հաղորդիչների միջև ձգողականությունը պայմանավորված է Լորենցի ուժերով: Յուրաքանչյուր հաղորդիչի ներսում շարժվող էլեկտրոնների վրա ազդում է հարակից հաղորդիչի էլեկտրական հոսանքի ստեղծած մագնիսական դաշտը: Նրանց վրա գործում է Լորենցի ուժը, որն ուղղված է հաղորդիչների կենտրոնները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով: Բայց փոխադարձ գրավչության ուժի առաջացման համար հաղորդիչների առկայությունը բացարձակապես ավելորդ է. հոսանքներն իրենք բավարար են: Օրինակ, հանգստի վիճակում գտնվող երկու մասնիկներ, որոնք ունեն նույն էլեկտրական լիցքը, վանում են միմյանց Կուլոնի օրենքի համաձայն, բայց նույն ուղղությամբ շարժվող նույն մասնիկները ձգվում են այնքան ժամանակ, մինչև ներգրավման և վանման ուժերը հավասարակշռեն միմյանց: Հեշտ է տեսնել, որ հավասարակշռության դիրքում գտնվող մասնիկների միջև հեռավորությունը կախված է միայն դրանց արագությունից:

Էլեկտրական հոսանքների փոխադարձ ներգրավման պատճառով լիցքավորված մասնիկները շտապում են դեպի ամպրոպի կենտրոն՝ ճանապարհին փոխազդելով էլեկտրական չեզոք մոլեկուլների հետ և նաև դրանք տեղափոխելով ամպրոպի կենտրոն։ Աճող հոսքի խաչմերուկի մակերեսը կնվազի մի քանի անգամ, և քանի որ հոսքը պտտվում է, ըստ անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքի, դրա անկյունային արագությունը կավելանա: Վերընթաց հոսքի հետ կկատարվի նույնը, ինչ գեղասահորդուհուն, որը, պտտվելով սառույցի վրա ձեռքերը պարզած, սեղմում է դրանք իր մարմնին, ինչը հանգեցնում է նրա պտտման արագության կտրուկ աճի (դասագրքի օրինակ ֆիզիկայի դասագրքերից, որը մենք կարող ենք դիտել հեռուստացույց!): Տորնադոյում օդի պտտման արագության նման կտրուկ աճը դրա տրամագծի միաժամանակյա նվազմամբ կհանգեցնի քամու գծային արագության համապատասխան աճին, որը, ինչպես նշվեց վերևում, կարող է նույնիսկ գերազանցել ձայնի արագությունը:

Հենց ամպրոպի առկայությունն է, որի էլեկտրական դաշտը նշանով բաժանում է լիցքավորված մասնիկները, ինչը հանգեցնում է նրան, որ տորնադոյի ժամանակ օդային հոսքերի արագությունները գերազանցում են թայֆունի օդային հոսքերի արագությունները։ Պատկերավոր ասած՝ ամպրոպը ծառայում է որպես մի տեսակ «էլեկտրական ոսպնյակ», որի կիզակետում կենտրոնացած է խոնավ օդի վերընթաց հոսքի էներգիան, ինչը հանգեցնում է տորնադոյի առաջացման։

ՓՈՔՐ ՓՈՔՐԻԿՆԵՐ

Կան նաև հորձանուտներ, որոնց առաջացման մեխանիզմը ոչ մի կերպ կապված չէ մագնիսական դաշտում ջրի դիպոլային մոլեկուլի պտույտի հետ։ Նրանց մեջ ամենատարածվածը փոշու սատանաներն են: Ձևավորվում են անապատային, տափաստանային և լեռնային շրջաններում։ Չափերով նրանք զիջում են դասական տորնադոներին, նրանց բարձրությունը մոտ 100-150 մետր է, իսկ տրամագիծը՝ մի քանի մետր։ Փոշու սատանաների առաջացման համար անհրաժեշտ պայման է անապատը, լավ տաքացվող հարթավայրը։ Ձևավորվելուց հետո նման հորձանուտ գոյություն ունի բավականին կարճ ժամանակ՝ 10-20 րոպե՝ այս ամբողջ ընթացքում շարժվելով քամու ազդեցության տակ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ անապատի օդը գործնականում խոնավություն չի պարունակում, նրա պտտվող շարժումն ապահովվում է տարրական լիցքերի փոխազդեցությամբ Երկրի մագնիսական դաշտի հետ։ Արևից ուժեղ տաքացած հարթավայրի վրա առաջանում է օդի հզոր հոսք դեպի վեր, որի որոշ մոլեկուլներ արևային ճառագայթման և հատկապես նրա ուլտրամանուշակագույն մասի ազդեցության տակ իոնացվում են։ Արեգակնային ճառագայթման ֆոտոնները դուրս են մղում էլեկտրոնները օդի ատոմների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթներից՝ ձևավորելով զույգ դրական իոններ և ազատ էլեկտրոններ։ Քանի որ էլեկտրոնները և դրական իոններն ունեն էապես տարբեր զանգվածներ՝ հավասար լիցքերով, նրանց ներդրումը հորձանուտի անկյունային իմպուլսի ստեղծման գործում տարբեր է, և փոշու հորձանուտի պտտման ուղղությունը որոշվում է դրական իոնների պտտման ուղղությամբ։ . Չոր օդի նման պտտվող սյունը, երբ շարժվում է, անապատի մակերևույթից բարձրացնում է փոշին, ավազը և մանր խճաքարերը, որոնք ինքնին ոչ մի դեր չեն խաղում փոշու պտույտի ձևավորման մեխանիզմում, այլ ծառայում են որպես մի տեսակ ցուցիչ։ օդի ռոտացիա.

Գրականության մեջ նկարագրված են նաև օդային հորձանուտները, որոնք բավականին հազվադեպ են։ բնական երևույթ. Նրանք հայտնվում են օրվա ամենաշոգ ժամերին գետերի կամ լճերի ափերին։ Նման հորձանուտների կյանքը կարճ է, նրանք հայտնվում են անսպասելիորեն և անհետանում նույնքան հանկարծակի: Ըստ երևույթին, դրանց ստեղծմանը նպաստում են և՛ ջրի մոլեկուլները, և՛ իոնները, որոնք ձևավորվել են տաք և խոնավ օդում արևային ճառագայթման հետևանքով։

Շատ ավելի վտանգավոր են ջրային հորձանուտները, որոնց առաջացման մեխանիզմը նման է։ Նկարագրությունը պահպանվել է. «1949 թվականի հուլիսին Վաշինգտոն նահանգում, մի տաք արևոտ օր, անամպ երկնքի տակ, լճի մակերևույթին հայտնվեց ջրի ցողման բարձր սյուն։ Այն գոյություն ուներ ընդամենը մի քանի րոպե, բայց ուներ զգալի բարձրացնող ուժ։ Մոտենալով գետի ափին, նա բարձրացրել է մոտ չորս մետր երկարությամբ բավականին ծանր մոտորանավակ, տարել մի քանի տասնյակ մետր և, բախվելով գետնին, կտոր-կտոր արել։ Ջրային պտույտներն առավել տարածված են այնտեղ, որտեղ ջրի մակերեսը ուժեղ տաքանում է արևի կողմից՝ արևադարձային և մերձարևադարձային գոտիներում»:

Խոշոր հրդեհների ժամանակ կարող են առաջանալ պտտվող օդային հոսքեր: Նման դեպքերը նկարագրված են գրականության մեջ, ներկայացնում ենք դրանցից մեկը. «Դեռևս 1840 թվականին Միացյալ Նահանգներում անտառները մաքրվեցին դաշտերի համար։ Հսկայական քանակությամբ խոզանակ, ճյուղեր ու ծառեր թափվել են մեծ բացատում։ Նրանք հրկիզվել են։ Որոշ ժամանակ անց առանձին հրդեհների բոցերը միաձուլվեցին՝ ձևավորելով կրակի սյուն՝ ներքևի մասում լայն, վերևում՝ 50 - 60 մետր բարձրությամբ: Նույնիսկ ավելի բարձր, կրակը փոխարինվեց ծուխով, որը բարձրացավ դեպի երկինք: Հրաշալի արագությամբ պտտվում էր կրակի ու ծխի հորձանուտը։ Հոյակապ ու սահմռկեցուցիչ տեսարանն ուղեկցվում էր ամպրոպ հիշեցնող ուժեղ աղմուկով։ Փոթորիկի ուժգնությունն այնքան մեծ էր, որ մեծ ծառեր բարձրացրեց օդ ու մի կողմ նետեց»։

Դիտարկենք հրդեհային տորնադոյի առաջացման գործընթացը։ Փայտի այրման ժամանակ ջերմություն է արտանետվում, որը մասամբ վերածվում է տաքացած օդի բարձրացող հոսքի կինետիկ էներգիայի։ Սակայն այրման ժամանակ տեղի է ունենում մեկ այլ գործընթաց՝ օդի և այրման արտադրանքի իոնացում։

վառելիք. Եվ չնայած ընդհանուր առմամբ տաքացվող օդի և վառելիքի այրման արտադրանքները էլեկտրականորեն չեզոք են, բոցի մեջ ձևավորվում են դրական լիցքավորված իոններ և ազատ էլեկտրոններ: Իոնացված օդի տեղաշարժը Երկրի մագնիսական դաշտում անխուսափելիորեն կհանգեցնի հրդեհային տորնադոյի առաջացմանը։

Նշեմ, որ պտտվող օդի շարժումը տեղի է ունենում ոչ միայն խոշոր հրդեհների ժամանակ։ Իր «Տորնադոներ» գրքում Դ.Վ.Նալիվկինը հարցեր է տալիս. «Մենք արդեն մեկ անգամ չէ, որ խոսել ենք փոքր չափերի հորձանուտների հետ կապված առեղծվածների մասին, փորձել ենք հասկանալ, թե ինչու են բոլոր պտույտները պտտվում: Այլ հարցեր էլ են առաջանում. Ինչու, երբ ծղոտն այրվում է, տաքացած օդը ոչ թե ուղիղ գծով է բարձրանում, այլ պարույրով և սկսում է պտտվել։ Տաք օդը նույն կերպ է վարվում անապատում։ Ինչու՞ այն պարզապես չի բարձրանում առանց փոշու: Նույնը տեղի է ունենում ջրի ցողման և շիթերի դեպքում, երբ տաք օդը հոսում է ջրի մակերեսին»:

Կան պտույտներ, որոնք առաջանում են հրաբխային ժայթքումների ժամանակ, օրինակ՝ դրանք դիտվել են Վեզուվիուսի վրա։ Գրականության մեջ դրանք կոչվում են մոխրի հորձանուտներ - հորձանուտի շարժմանը մասնակցում են հրաբխի ժայթքած մոխրի ամպերը։ Նման հորձանուտների առաջացման մեխանիզմն ընդհանուր առմամբ նման է հրդեհային տորնադոների առաջացման մեխանիզմին։

Հիմա տեսնենք, թե ինչ ուժեր են գործում թայֆունների վրա մեր Երկրի բուռն մթնոլորտում:

CORIOLIS FORCE

Պտտվող հղման շրջանակում շարժվող մարմինը, օրինակ, պտտվող սկավառակի կամ գնդակի մակերեսին ենթարկվում է իներցիոն ուժի, որը կոչվում է Կորիոլիս ուժ։ Այս ուժը որոշվում է վեկտորի արտադրյալով (բանաձևերի համարակալումը սկսվում է հոդվածի առաջին մասից)

F K =2M[ VΩ], (20)

Որտեղ Մ- մարմնի զանգված; V-ը մարմնի արագության վեկտորն է; Ω - հղման համակարգի պտտման անկյունային արագության վեկտորը, դեպքում գլոբուս- Երկրի պտույտի անկյունային արագությունը, և [VΩ] - նրանց վեկտորային արտադրյալը, որը սկալյար տեսքով ունի հետևյալ տեսքը.

F l = 2M | V | | Ω | sin α, որտեղ α-ն վեկտորների միջև եղած անկյունն է:

Երկրագնդի մակերեսով շարժվող մարմնի արագությունը կարելի է բաժանել երկու բաղադրիչի. Դրանցից մեկը գտնվում է մարմնի գտնվելու վայրում գնդակին շոշափող հարթության մեջ, այլ կերպ ասած՝ արագության հորիզոնական բաղադրիչը. երկրորդ՝ ուղղահայաց բաղադրիչը ուղղահայաց է այս հարթությանը: Մարմնի վրա ազդող Coriolis ուժը համաչափ է նրա գտնվելու վայրի աշխարհագրական լայնության սինուսին: Մարմինը, որը շարժվում է միջօրեականի երկայնքով Հյուսիսային կիսագնդի ցանկացած ուղղությամբ, ենթարկվում է Կորիոլիսի ուժին, որն ուղղված է դեպի աջ իր շարժման մեջ: Հենց այս ուժն է հանգեցնում Հյուսիսային կիսագնդի գետերի աջ ափերի լվացմանը, անկախ նրանից՝ դրանք հոսում են հյուսիս, թե հարավ: Հարավային կիսագնդում նույն ուժն ուղղվում է դեպի ձախ շարժման մեջ, իսկ միջօրեական ուղղությամբ հոսող գետերը լվանում են ձախ ափերը։ Աշխարհագրության մեջ այս երեւույթը կոչվում է Գարեջրի օրենք։ Երբ գետի հունը չի համընկնում միջօրեական ուղղության հետ, Coriolis ուժը կնվազի գետի հոսքի ուղղության և միջօրեականի միջև անկյան կոսինուսով:

Գրեթե բոլոր ուսումնասիրությունները, որոնք նվիրված են թայֆունների, տորնադոների, ցիկլոնների և բոլոր տեսակի հորձանուտների ձևավորմանը, ինչպես նաև դրանց հետագա շարժմանը, ցույց են տալիս, որ հենց Coriolis ուժն է ծառայում որպես դրանց առաջացման հիմնական պատճառ և սահմանում է դրանց հետագիծը: շարժում Երկրի մակերևույթի երկայնքով. Այնուամենայնիվ, եթե Coriolis ուժը ներգրավված լիներ տորնադոների, թայֆունների և ցիկլոնների ստեղծման մեջ, ապա Հյուսիսային կիսագնդում դրանք կունենան աջ պտույտ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հարավային կիսագնդում՝ ձախ, այսինքն՝ հակառակ ուղղությամբ: Բայց թայֆունները, տորնադոները և ցիկլոնները Հյուսիսային կիսագնդում պտտվում են ձախ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հարավային կիսագնդում՝ աջ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ։ Սա բացարձակապես չի համապատասխանում Կորիոլիսի ուժի ազդեցության ուղղությանը, ընդ որում՝ ուղիղ հակառակն է դրան։ Ինչպես արդեն նշվեց, Coriolis ուժի մեծությունը համաչափ է աշխարհագրական լայնության սինուսին և, հետևաբար, առավելագույնն է բևեռներում և բացակայում է հասարակածում: Հետևաբար, եթե դա նպաստեր տարբեր մասշտաբների հորձանուտների ստեղծմանը, ապա դրանք առավել հաճախ կհայտնվեին բևեռային լայնություններում, ինչը լիովին հակասում է առկա տվյալներին։

Այսպիսով, վերը նշված վերլուծությունը համոզիչ կերպով ապացուցում է, որ Coriolis ուժը ոչ մի կապ չունի թայֆունների, տորնադոների, ցիկլոնների և բոլոր տեսակի պտույտների առաջացման գործընթացի հետ, որոնց ձևավորման մեխանիզմները քննարկվել են նախորդ գլուխներում։

Ենթադրվում է, որ հենց Coriolis ուժն է որոշում նրանց հետագծերը, հատկապես, որ Հյուսիսային կիսագնդում թայֆունները, որպես օդերևութաբանական գոյացություններ, իրենց շարժման ընթացքում շեղվում են աջ, իսկ հարավային կիսագնդում՝ ձախ, որը համապատասխանում է ուղղությանը։ Coriolis ուժի գործողությունը այս կիսագնդերում: Թվում է, թե թայֆունի հետագծերի շեղման պատճառը հայտնաբերվել է. սա Coriolis ուժն է, բայց եկեք չշտապենք եզրակացություններ անել: Ինչպես նշվեց վերևում, երբ թայֆունը շարժվում է Երկրի մակերևույթի երկայնքով, նրա վրա կգործի Կորիոլիս ուժ՝ որպես մեկ առարկա, որը հավասար է.

F к = 2MVΩ sin θ cos α, (21)

որտեղ θ-ը թայֆունի աշխարհագրական լայնությունն է. α-ն ամբողջ թայֆունի արագության վեկտորի և միջօրեականի միջև եղած անկյունն է։

Թայֆունի հետագծերի շեղման իրական պատճառը պարզելու համար փորձենք որոշել թայֆունի վրա ազդող Coriolis ուժի մեծությունը և համեմատել այն մեկ այլ, ինչպես հիմա կտեսնենք, ավելի իրական ուժի հետ:

ՄԱԳՆՈՒՍԻ ՈՒԺԸ

Առևտրային քամու միջոցով շարժվող թայֆունը կազդի մի ուժի կողմից, որը հեղինակի իմացությամբ դեռևս չի դիտարկվել որևէ հետազոտողի կողմից այս համատեքստում: Սա թայֆունի, որպես մեկ օբյեկտի, փոխազդեցության ուժն է օդային հոսքի հետ, որը շարժում է այս թայֆունը: Եթե ​​նայեք թայֆունների հետագծերը պատկերող նկարին, ապա կտեսնեք, որ նրանք անընդհատ փչելու ազդեցության տակ շարժվում են արևելքից արևմուտք. արևադարձային քամիներ, առևտրային քամիներ, որոնք ձևավորվում են երկրագնդի պտույտի շնորհիվ։ Միևնույն ժամանակ, առևտրային քամին թայֆունը տեղափոխում է ոչ միայն արևելքից արևմուտք։ Ամենակարևորն այն է, որ առևտրային քամու մեջ գտնվող թայֆունի վրա ազդում է ուժը, որն առաջանում է բուն թայֆունի օդային հոսքերի փոխազդեցությունից առևտրային քամու օդային հոսքի հետ:

Լայնակի ուժի առաջացման ազդեցությունը, որը գործում է մարմնի վրա պտտվող հեղուկի կամ գազի հոսքի մեջ, որը դիպչում է դրան, հայտնաբերել է գերմանացի գիտնական Գ. Մագնուսը 1852 թվականին։ Այն դրսևորվում է նրանով, որ եթե պտտվող շրջանաձև մխոցը հոսում է իր առանցքին ուղղահայաց պտտվող (լամինար) հոսքի շուրջ, ապա մխոցի այն հատվածում, որտեղ նրա մակերեսի գծային արագությունը հակառակ է մոտեցող հոսքի արագությանը, հայտնվում է բարձր ճնշման տարածք. Իսկ հակառակ կողմում, որտեղ մակերեսի գծային արագության ուղղությունը համընկնում է հանդիպակաց հոսքի արագության հետ, կա շրջան. ցածր արյան ճնշում. Մխոցի հակառակ կողմերում ճնշման տարբերությունը առաջացնում է Մագնուսի ուժ:

Գյուտարարները փորձել են օգտագործել Մագնուսի ուժը: Նախագծվել, արտոնագրվել և կառուցվել է նավ, որի վրա առագաստների փոխարեն տեղադրվել են շարժիչներով պտտվող ուղղահայաց բալոններ։ Նման պտտվող գլանաձև «առագաստների» արդյունավետությունը որոշ դեպքերում նույնիսկ գերազանցում էր սովորական առագաստների արդյունավետությունը։ Մագնուսի էֆեկտն օգտագործում են նաև ֆուտբոլիստները, ովքեր գիտեն, որ եթե գնդակին հարվածելիս նրան պտտվող շարժում տան, ապա նրա թռիչքի ուղին կդառնա կորագիծ։ Նման հարվածով, որը կոչվում է «չոր թերթ», դուք կարող եք գնդակը ուղարկել մրցակցի դարպասը ֆուտբոլի դաշտի գրեթե անկյունից, որը գտնվում է դարպասին համահունչ: Վոլեյբոլիստները, թենիսիստները և պինգ-պոնգ խաղացողները նույնպես հարվածում են գնդակը: Բոլոր դեպքերում, կոր գնդակի շարժումը բարդ հետագծով բազմաթիվ խնդիրներ է ստեղծում հակառակորդի համար:

Այնուամենայնիվ, վերադառնանք թայֆունին, որը շարժվել է առևտրային քամուց։

Առևտրային քամիները, կայուն օդային հոսանքները (որոնք անընդհատ փչում են տարին ավելի քան տասը ամիս) օվկիանոսների արևադարձային լայնություններում զբաղեցնում են իրենց տարածքի 11 տոկոսը Հյուսիսային կիսագնդում և մինչև 20 տոկոսը Հարավային կիսագնդում: Առևտրային քամիների հիմնական ուղղությունը արևելքից արևմուտք է, սակայն 1-2 կիլոմետր բարձրության վրա դրանք լրացվում են դեպի հասարակած փչող միջօրեական քամիներով։ Արդյունքում հյուսիսային կիսագնդում առևտրային քամիները շարժվում են հարավ-արևմուտք, իսկ հարավային կիսագնդում

Դեպի հյուսիս-արևմուտք: Առևտրային քամիները եվրոպացիներին հայտնի դարձան Կոլումբոսի առաջին արշավանքից հետո (1492-1493), երբ նրա մասնակիցները զարմացած էին ուժեղ հյուսիսարևելյան քամիների կայունությունից, որոնք Իսպանիայի ափերից կարավելներ էին տեղափոխում Ատլանտյան օվկիանոսի արևադարձային շրջաններով:

Թայֆունի հսկա զանգվածը կարելի է դիտարկել որպես առևտրային քամու օդային հոսքի մեջ պտտվող գլան։ Ինչպես արդեն նշվեց, Հարավային կիսագնդում նրանք պտտվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հյուսիսային կիսագնդում պտտվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Հետևաբար, առևտրային քամիների հզոր հոսքի հետ փոխազդեցության պատճառով ինչպես Հյուսիսային, այնպես էլ Հարավային կիսագնդերում թայֆունները շեղվում են հասարակածից՝ համապատասխանաբար դեպի հյուսիս և հարավ: Նրանց շարժման այս բնույթը լավ հաստատվում է օդերեւութաբանների դիտարկումներով։

(Վերջը հետևում է):

ԱՄՊԵՐԻ ՕՐԵՆՔ

1920 թվականին ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անրե Մարի Ամպերը փորձնականորեն բացահայտեց նոր երեւույթ՝ երկու հաղորդիչների փոխազդեցությունը հոսանքի հետ։ Պարզվեց, որ երկու զուգահեռ հաղորդիչներ ձգում կամ վանում են՝ կախված դրանցում հոսանքի ուղղությունից։ Հաղորդիչները հակված են մոտենալ միմյանց, եթե հոսանքները հոսում են նույն ուղղությամբ (զուգահեռ), և հեռանում են միմյանցից, եթե հոսանքները հոսում են հակառակ ուղղություններով (հակ զուգահեռ): Ամպերը կարողացավ ճիշտ բացատրել այս երևույթը. տեղի է ունենում հոսանքների մագնիսական դաշտերի փոխազդեցություն, որը որոշվում է «գիմլետի կանոնով»: Եթե ​​գիմլետը պտտվում է I հոսանքի ուղղությամբ, ապա նրա բռնակի շարժումը ցույց կտա մագնիսական դաշտի գծերի H ուղղությունը:

Զուգահեռաբար թռչող երկու լիցքավորված մասնիկներ նույնպես էլեկտրական հոսանք են կազմում։ Հետևաբար, նրանց հետագծերը կմիանան կամ կտարվեն՝ կախված մասնիկների լիցքի նշանից և դրանց շարժման ուղղությունից։

Հաղորդավարների փոխազդեցությունը պետք է հաշվի առնել բարձր հոսանքի էլեկտրական պարույրներ (սոլենոիդներ) նախագծելիս. զուգահեռ հոսանքները, որոնք հոսում են դրանց շրջադարձերի միջով, ստեղծում են մեծ ուժեր, որոնք սեղմում են կծիկը: Հայտնի են դեպքեր, երբ խողովակից պատրաստված կայծակաձողը, կայծակի հարվածից հետո, վերածվել է մխոցի՝ այն սեղմվել է հարյուրավոր կիլոամպեր ուժով կայծակնային արտանետման հոսանքի մագնիսական դաշտերով։

Ամպերի օրենքի հիման վրա ստեղծվել է SI-ում հոսանքի ստանդարտ միավորը՝ ամպեր (A): Պետական ​​ստանդարտ«Ֆիզիկական մեծությունների միավորները» սահմանում են.

«Ամպերը հավասար է հոսանքի ուժին, որը, երբ անցնում է անսահման երկարությամբ և աննշանորեն փոքր խաչմերուկով երկու զուգահեռ ուղիղ հաղորդիչներով, որոնք գտնվում են վակուումում, միմյանցից 1 մ հեռավորության վրա, կառաջացնի փոխազդեցության ուժ, որը հավասար է 2 դիրիժորի 1 մ երկարությամբ հատվածի վրա . 10 -7 N»:

Մանրամասներ հետաքրքրասերների համար

ՄԱԳՆՈՒՍ ԵՎ ԿՈՐԻՈԼԻՍ ՈՒԺԵՐ

Եկեք համեմատենք Մագնուսի և Կորիոլիսի ուժերի ազդեցությունը թայֆունի վրա՝ պատկերացնելով այն առաջին մոտավորությամբ՝ պտտվող օդային բալոնի տեսքով, որը թռչում է առևտրային քամու միջոցով: Նման մխոցի վրա գործում է Մագնուս ուժը, որը հավասար է.

F m = DrHV n V m / 2, (22)

որտեղ D-ը թայֆունի տրամագիծն է. ρ - առևտրային քամու օդի խտություն; H-ն նրա բարձրությունն է; V n > - օդի արագություն առևտրային քամու մեջ; V t - օդի գծային արագություն թայֆունում: Պարզ փոխակերպումներով մենք ստանում ենք

Fm = R 2 HρωV n, - (23)

որտեղ R-ը թայֆունի շառավիղն է. ω-ն թայֆունի պտտման անկյունային արագությունն է։

Որպես առաջին մոտարկում ենթադրելով, որ առևտրային քամու օդի խտությունը հավասար է թայֆունի օդի խտությանը, մենք ստանում ենք.

M t = R 2 Hρ, - (24)

որտեղ M t-ը թայֆունի զանգվածն է:

Այնուհետև (19) կարելի է գրել որպես

F m = M t ωV p - (25)

կամ F m = M t V p V t / R. (26)

Մագնուսի ուժի արտահայտությունը բաժանելով Կորիոլիսի ուժի (17) արտահայտության վրա՝ մենք ստանում ենք

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

կամ F m /F k = V t /2RΩ sinθ cosα (28)

Հաշվի առնելով, որ, ըստ միջազգային դասակարգման, թայֆունը համարվում է արևադարձային ցիկլոն, որի դեպքում քամու արագությունը գերազանցում է 34 մ/վրկ-ը, մենք մեր հաշվարկներում կվերցնենք այս ամենափոքր թիվը։ Քանի որ թայֆունների առաջացման համար առավել բարենպաստ աշխարհագրական լայնությունը 16 o է, մենք կվերցնենք θ = 16 o, և քանի որ դրանց ձևավորումից անմիջապես հետո թայֆունները շարժվում են գրեթե լայնական հետագծերով, մենք կվերցնենք α = 80 o: Վերցնենք միջին չափի թայֆունի շառավիղը 150 կիլոմետր։ Բոլոր տվյալները բանաձևի մեջ փոխարինելով՝ մենք ստանում ենք

F m / F k = 205. (29)

Այսինքն՝ Մագնուսի ուժը երկու հարյուր անգամ գերազանցում է Կորիոլիսի ուժը։ Այսպիսով, պարզ է, որ Coriolis ուժը կապ չունի ոչ միայն թայֆունի ստեղծման գործընթացի, այլեւ հետագծի փոփոխության հետ։

Առևտրային քամու վրա թայֆունի վրա կազդեն երկու ուժ՝ վերոհիշյալ Մագնուս ուժը և թայֆունի վրա առևտրային քամու աերոդինամիկ ճնշման ուժը, որը կարելի է գտնել պարզ հավասարումից:

F d = KRHρV 2 p, - (30)

որտեղ K-ը թայֆունի աերոդինամիկ դիմադրության գործակիցն է:

Հեշտ է տեսնել, որ թայֆունի շարժումը պայմանավորված կլինի արդյունքի ուժի ազդեցությամբ, որը Մագնուսի ուժերի և աերոդինամիկ ճնշման գումարն է, որը կգործի առևտրում օդի շարժման ուղղությամբ p անկյան տակ։ քամի. Այս անկյան շոշափողը կարելի է գտնել հավասարումից

tgβ = F m /F d. (31)

(26) և (30) արտահայտությունները (31) փոխարինելով՝ պարզ փոխակերպումներից հետո մենք ստանում ենք

tgβ = V t /KV p, (32)

Հասկանալի է, որ թայֆունի վրա ազդող F p ուժը շոշափելու է նրա հետագիծը, և եթե հայտնի լինեն առևտրային քամու ուղղությունը և արագությունը, ապա այդ ուժը հնարավոր կլինի հաշվարկել բավարար ճշգրտությամբ կոնկրետ թայֆունի համար, դրանով իսկ որոշելով նրա հետագա հետագիծը, որը նվազագույնի կհասցնի դրա պատճառած վնասը։ Թայֆունի ուղին կարելի է կանխատեսել քայլ առ քայլ մեթոդ, մինչդեռ առաջացող ուժի հավանական ուղղությունը պետք է հաշվարկվի նրա հետագծի յուրաքանչյուր կետում։

Վեկտորային ձևով արտահայտությունը (25) ունի հետևյալ տեսքը.

Ֆմ = Մ [ωV p]. (33)

Հեշտ է տեսնել, որ Մագնուսի ուժը նկարագրող բանաձևը կառուցվածքային առումով նույնական է Լորենցի ուժի բանաձևին.

Ֆ l = q .

Համեմատելով և վերլուծելով այս բանաձևերը՝ նկատում ենք, որ բանաձևերի կառուցվածքային նմանությունը բավականին խորն է։ Այսպիսով, երկու վեկտորային արտադրանքների ձախ կողմերը (M& #969; և ք Վ) բնութագրել առարկաների պարամետրերը (թայֆուն և տարրական մասնիկ), և աջ կողմերը ( Վ n և Բ) - միջավայր (առևտրային քամու արագություն և մագնիսական դաշտի ինդուկցիա):

Ֆիզիկական դաստիարակություն

ԿՈՐԻՈԼԻՍԸ ՍՏՈՐՈՒՄ Է ԽԱՂԱՑՈՂԻ ՎՐԱ

Պտտվող կոորդինատային համակարգում, օրինակ՝ երկրագնդի մակերևույթի վրա, Նյուտոնի օրենքները բավարարված չեն. այդպիսի կոորդինատային համակարգը ոչ իներցիոն է: Նրանում առաջանում է լրացուցիչ իներցիոն ուժ, որը կախված է մարմնի գծային արագությունից և համակարգի անկյունային արագությունից։ Այն ուղղահայաց է մարմնի հետագծին (և նրա արագությանը) և կոչվում է Կորիոլիսի ուժ, որն անվանվել է ֆրանսիացի մեխանիկ Գուստավ Գասպար Կորիոլիսի (1792-1843) պատվին, ով բացատրել և հաշվարկել է այս լրացուցիչ ուժը։ Ուժն ուղղված է այնպես, որ արագության վեկտորին համապատասխանեցնելու համար այն պետք է պտտել ուղիղ անկյան տակ՝ համակարգի պտտման ուղղությամբ:

Դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես է «աշխատում» Coriolis ուժը՝ օգտագործելով էլեկտրական ձայնագրիչ՝ կատարելով երկու պարզ փորձ: Դրանք իրականացնելու համար հաստ թղթից կամ ստվարաթղթից շրջան կտրեք և դրեք սկավառակի վրա։ Այն կծառայի որպես պտտվող կոորդինատային համակարգ։ Անմիջապես նշում կատարենք՝ նվագարկիչի սկավառակը պտտվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ Երկիրը պտտվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Հետևաբար, մեր մոդելի ուժերը կուղղվեն հակառակ ուղղությամբ, որը նկատվում է Երկրի վրա մեր կիսագնդում:

1. Տեղադրեք գրքերի երկու կույտ նվագարկչի կողքին, ափսեի անմիջապես վերևում: Գրքերի վրա դրեք քանոն կամ ուղիղ բար, որպեսզի դրա ծայրերից մեկը համապատասխանի սկավառակի տրամագծին: Եթե, երբ սկավառակը անշարժ վիճակում է, դուք փափուկ մատիտով գծեք գծի երկայնքով՝ դրա կենտրոնից մինչև ծայրը, ապա այն բնականաբար ուղիղ կլինի: Եթե ​​հիմա սկսեք նվագարկիչը և գծի երկայնքով մատիտ գծեք, այն կձևավորի կոր հետագիծ, որը գնում է դեպի ձախ՝ լիովին համաձայն Գ.Կորիոլիսի հաշվարկած օրենքի հետ:

2. Գրքերի կույտերից մի սլայդ կառուցեք և դրա վրա կպցրեք հաստ թղթի ակոս, որը ուղղված է սկավառակի տրամագծի երկայնքով: Եթե ​​փոքրիկ գնդակը գլորում եք ակոսից ներքև՝ անշարժ սկավառակի վրա, այն կգլորվի տրամագծով: Իսկ պտտվող սկավառակի վրա այն կտեղափոխվի ձախ (եթե, իհարկե, գլորվելիս շփումը փոքր է)։

Ֆիզիկական դաստիարակություն

ՄԱԳՆՈՒՍԻ ԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆԸ ՍԵՂԱՆԻ ՎՐԱ ԵՎ ՕԴՈՒՄ

1. Հաստ թղթից մի փոքր գլան կպցրեք: Գրքերի կույտ դրեք սեղանի եզրից ոչ հեռու և միացրեք սեղանի եզրին տախտակով։ Երբ թղթի մխոցը գլորվում է ստացված սլայդի վրայով, մենք կարող ենք ակնկալել, որ այն կտեղափոխվի պարաբոլայի երկայնքով սեղանից հեռու: Այնուամենայնիվ, փոխարենը, մխոցը կտրուկ կծկվի իր հետագիծը մյուս ուղղությամբ և կթռչի սեղանի տակ:

Նրա պարադոքսալ պահվածքը միանգամայն հասկանալի է, եթե հիշենք Բեռնուլիի օրենքը. գազի կամ հեղուկի հոսքում ներքին ճնշումը դառնում է ավելի ցածր, այնքան բարձր է հոսքի արագությունը: Հենց այս երևույթի հիման վրա է աշխատում, օրինակ, լակի ատրճանակը. ավելի բարձր մթնոլորտային ճնշումը հեղուկը սեղմում է օդի հոսքի մեջ՝ նվազեցված ճնշումով:

Հետաքրքիր է, որ մարդկային հոսքերը նույնպես որոշ չափով ենթարկվում են Բեռնուլիի օրենքին։ Մետրոյում, շարժասանդուղքի մուտքի մոտ, որտեղ երթեւեկությունը դժվար է, մարդիկ հավաքվում են խիտ, ամուր սեղմված բազմության մեջ։ Իսկ արագ շարժվող շարժասանդուղքի վրա նրանք ազատ են կանգնած՝ ուղևորների հոսքի «ներքին ճնշումը» ընկնում է։

Երբ մխոցն ընկնում է և շարունակում է պտտվել, նրա աջ կողմի արագությունը հանվում է եկող օդի հոսքի արագությունից, և դրան գումարվում է ձախ կողմի արագությունը։ Օդի հոսքի հարաբերական արագությունը բալոնի ձախ կողմում ավելի մեծ է, իսկ ճնշումը դրա մեջ ավելի ցածր է, քան աջից: Ճնշման տարբերությունը հանգեցնում է նրան, որ մխոցը կտրուկ փոխում է իր հետագիծը և թռչում սեղանի տակ:

Կորիոլիսի և Մագնուսի օրենքները հաշվի են առնվում հրթիռներ արձակելիս, հեռավոր հեռավորությունների վրա ճշգրիտ կրակոցներ կատարելիս, տուրբինների, գիրոսկոպների հաշվարկման և այլնի ժամանակ։

2. Թղթե գլանը մի քանի պտույտով փաթաթեք թղթով կամ տեքստիլ ժապավենով: Եթե ​​այժմ կտրուկ քաշեք ժապավենի ծայրը, այն կպտտվի գլան և միևնույն ժամանակ կտա այն առաջ շարժում. Արդյունքում, Մագնուսի ուժերի ազդեցությամբ, մխոցը կթռչի՝ նկարագրելով օղակները օդում:

Օդի զանգվածներ.Օդի զանգվածը կոչվում է մեծ թվովօդը համեմատաբար միատեսակ հատկություններ ունի հորիզոնական ուղղություններով, երբեմն հազարավոր կիլոմետրերի վրա:

Օդի զանգվածը, որը շարժվում է ավելի տաք տակ գտնվող մակերեսի վրա, կոչվում է ցուրտ;շարժվել ավելի ցուրտ հիմքի վրա, տաք;շրջակա միջավայրի հետ ջերմային հավասարակշռության մեջ լինելը. տեղական.

Արկտիկայում առաջացող օդի զանգվածը կոչվում է արկտիկական օդը,որն իր ամբողջ հաստությամբ ուժեղ սառչում է, ունի ցածր բացարձակ և բարձր հարաբերական խոնավություն՝ իր հետ բերելով մառախուղ և մշուշ: Բարեխառն լայնություններում առաջանում է բևեռային օդ.Ձմռանը նման օդի զանգվածներն իրենց հատկություններով մոտ են Արկտիկայի օդին. Ամռանը բևեռային օդը շատ փոշոտ է և նվազեցնում է տեսանելիությունը։ Ձևավորվում են մերձարևադարձային և արևադարձային գոտիներում արևադարձային օդըշատ շոգ, փոշոտ, բնութագրվում է բարձր բացարձակ խոնավությամբ, հաճախ առաջացնելով անթափանցելիության երևույթներ (կարմրավուն արև և հեռավոր առարկաներ կապույտ մշուշի մեջ): Մայրցամաքայինարևադարձային օդը օրվա ընթացքում անկայուն է (կոնվեկցիա, փոշու սատանաներ և փոթորիկներ, տորնադոներ): Տեսանելիությունը նվազում է.

ՀասարակածայինՕդն ընդհանուր առմամբ ունի նույն հատկությունները, ինչ արևադարձային օդը, բայց դրանցից մի քանիսն արտահայտված են նույնիսկ ավելի մեծ չափով:

Ճակատներ.Երկու տարբեր օդային զանգվածների շփման կետը ֆիզիկական հատկություններ, կոչվում է ինտերֆեյս (առջևի): Նման մակերեսի հատման գիծը հիմքում ընկած մակերեսի (ծով կամ ցամաքային) հետ կոչվում է ճակատային գիծ։ Ճակատները բաժանված են շարժական և ստացիոնար:

Արկտիկայի հիմնական ճակատը բաժանում է Արկտիկայի օդը բևեռային օդից. հիմնական բևեռային ճակատ - արևադարձային բևեռային օդ; հիմնական արևադարձային ճակատ - արևադարձային օդ հասարակածից:

Ջերմ ճակատտեղի է ունենում, երբ տաք օդային զանգվածը սողում է սառը զանգվածի վրա: Նման ճակատի առաջ ճնշումը նվազում է: «Ճանկերի» տեսքով ցիռուսային ամպերը նույնպես ջերմ ճակատի նախազգուշացում են: Տաք ճակատին ընդառաջ դիտվում են նախաճակատային մառախուղներ։ Անցնելով տաք ճակատի գոտին՝ նավը հայտնվում է անընդմեջ անձրևի կամ ձյան լայն տիրույթում՝ նվազ տեսանելիությամբ:

Սառը ճակատառաջանում է, երբ սառը օդային զանգվածները սեպ են խրվում տաքների տակ: Նա առաջ է շարժվում անձրևային ամպերի «պատով»։ Ճնշումը առջևում զգալիորեն նվազում է: Սառը ճակատին հանդիպելիս նավը հայտնվում է անձրևների, ամպրոպների, փոթորիկների և ուժեղ ծովերի գոտում։ Այնուամենայնիվ, եթե սառը օդի սեպը դանդաղորեն «կտրում է» տաք զանգվածները, ապա նման ցուրտ ճակատի գծի հետևում նավը հայտնվում է առատ տեղումների գոտում։

Օկլյուզիայի ճակատտեղի է ունենում, երբ երկու օդային զանգվածներ փոխազդում են՝ տաք և սառը: Եթե ​​վազանցի զանգվածն ունի դիմացից ցածր ջերմաստիճան, ապա ճակատը կոչվում է սառը խցանման ճակատ; եթե վազանցի զանգվածն ունի դիմացիից ավելի բարձր ջերմաստիճան՝ տաք խցանման ճակատը։ Օկլյուզիայի ճակատներով անցնելիս նավը կարող է հայտնվել տեսանելիության նվազման, տեղումների, ուժեղ քամիների պայմաններում՝ ուղեկցվող ալիքներով։

Ցիկլոններ.Ցիկլոնը ծագում է որպես ցածր ճնշման տարածք տարբեր ջերմաստիճանների երկու օդային զանգվածների սահմանին: Սովորաբար սա ճակատային մակերեսի ալիքային խանգարում է: Ավելի քան 1000 կմ երկարությամբ ալիքը դառնում է անկայուն և ասում են, որ ցիկլոնը «խորանում է». սառը և տաք ճակատների միջև ձևավորվում է տաք օդի լեզվանման հատված: Հետագա զարգացումով սառը ճակատ, շարժվելով տաքից ավելի արագ, հասնում է նրան; տաք և սառը ճակատների փակումը վերացնում է տաք հատվածը՝ ձևավորելով խցանման ճակատ։

Ցիկլոնի տրամագիծը տատանվում է մի քանի հարյուրից մինչև 5000 կմ; ճանապարհորդության միջին արագությունը 30-60 կմ/ժ է: Ամպերի, քամու, փոփոխությունների ուշադիր դիտարկումներ մթնոլորտային ճնշումիսկ օդի ջերմաստիճանը թույլ է տալիս մեզ նավարկության համար կարևոր եզրակացություններ անել.

Եթե ​​մեկուսացված փոքր կուտակային ամպերը շարժվում են նույն ուղղությամբ, ինչ քամին ներքևում, դիտորդը գտնվում է ցիկլոնի հետևի մասում, և եղանակը կբարելավվի:

Եթե ​​ամպերի շարժման ուղղությունը չի համընկնում ներքևում գտնվող քամու ուղղության հետ, դիտորդը գտնվում է ցիկլոնի առջևի հատվածում և մեկ-երկու օրից պետք է սպասել երկարատև տեղումներ և ջերմաստիճանի փոփոխություններ (ամռանը նվազում և ավելացում): ձմռանը);

Եթե ​​քամին մեծանում է, և նրա ուղղությունը փոխվում է արևի հետ, դիտորդը Հյուսիսային կիսագունդ(հարավային կիսագնդը) գտնվում է ցիկլոնի աջ (ձախ) կեսում; եթե աճող քամու ուղղությունը փոխվում է արևի դեմ, պետք է հակառակ եզրակացություն անել.

Եթե ​​քամու ուղղությունը չի փոխվում, դիտորդը գտնվում է ցիկլոնի կենտրոնի ճանապարհին և պետք է սպասի ժամանակավոր հանգստություն, այնուհետև հակառակ ուղղությամբ քամու ուժգնացում:

Արևադարձային ցիկլոններ.Ի տարբերություն ցիկլոնների, որոնք առաջանում են բարեխառն լայնություններում, ցիկլոնային խանգարումները, որոնք տեղի են ունենում արևադարձային գոտիների միջև, կոչվում են արևադարձային ցիկլոններ։ Արևմտյան Հնդկաստանում դրանք կոչվում են փոթորիկներ; Ասիայի արևելք - թայֆուններ; Հնդկական օվկիանոսում - ցիկլոններ; հարավային մասում Հնդկական օվկիանոս- լասո: Արևադարձային ցիկլոնները սովորաբար ունեն 100-300 մղոնից պակաս լայնություն, իսկ միջուկի տրամագիծը 20-30 մղոն է: Արևադարձային ցիկլոնում ճնշման գրադիենտը երբեմն գերազանցում է 40 մբ-ը, իսկ քամու արագությունը հասնում է 100 կմ/ժ-ի, և այդ ցուցանիշները, ի տարբերություն բարեխառն լայնությունների ցիկլոնների, պահպանվում են փոթորիկի գրեթե ողջ տարածքում (թայֆուն և այլն):

Բրինձ. 114.

Թայֆունի մոտենալու նշաններից մեկն այլ ուղղությունից բխող այտուցի տեսքն է, որտեղից քամին փչում է կամ փչում էր նախկինում: Թայֆունի կենտրոնից 400-600 մղոն հեռավորության վրա կարելի է հայտնաբերել քամուց առաջացած այտուցները: Ըստ այտուցի ուղղության՝ կարելի է դատել թայֆունի կենտրոնի դիրքը, իսկ փոխելով այս ուղղությունը՝ նրա շարժման ուղղությունը։

Քանի որ թայֆունի կենտրոնը մոտենում է, մթնոլորտային ճնշումը կտրուկ իջնում ​​է, ցիրուսային ամպերը փոխարինվում են ցնցուղային ամպերի կույտով; Գալիս է նախափոթորիկ հանգստություն՝ խեղդող շոգով: Հետո օդի ջերմաստիճանը արագորեն իջնում ​​է, և սկսվում է անձրևը՝ վերածվելով արևադարձային անձրևի։

Հյուսիսային կիսագնդի համար արևադարձային ցիկլոնի պարզեցված դիագրամը ներկայացված է Նկ. 114. Ինչպես երևում է նկարից, քամիները թայֆունի տարածքում միջինը 60°-ով շեղված են նրա կենտրոնի ուղղությունից աջ։ Հետևաբար, մեջքով դեպի քամին թեքած դիտորդի համար թայֆունի կենտրոնը առաջ կլինի՝ քամու ուղղությունից մոտավորապես 60° դեպի ձախ: Երբ թայֆունը մոտենում է կենտրոնին, քամու շեղման անկյունը շառավղից մեծանում է և կենտրոնին մոտակայքում հասնում է 90°-ի: Թայֆունի կենտրոնում թույլ քամիներ և նույնիսկ հանգիստ պայմաններ են նկատվում փոթորկոտ ծովերում։ Թայֆունի կենտրոնն անցնելուց հետո («փոթորկի աչքը») քամին շատ արագ ուժգնանում է փոթորկի ուժգնությամբ։ Ուժեղ 12 քամիները պահպանվում են կենտրոնից 30-35 մղոն կամ ավելի հեռավորության վրա: Հետո աստիճանաբար թուլանում է։ Այսպիսով, թայֆունի կենտրոնից 50-75 մղոն հեռավորության վրա քամու ուժգնությունը կազմում է 10; 100-150 մղոն հեռավորության վրա՝ 8-9 միավոր։ Եվ միայն 200-250 մղոն հեռավորության վրա քամու ուժգնությունը նվազում է մինչև 6-7 բալ։ Օգտագործելով արևադարձային ցիկլոնի մոդելը (տես Նկար 114), դժվար չէ նավի դիրքը որոշել արևադարձային ցիկլոնի կենտրոնի շարժման ուղու նկատմամբ. եթե քամու ուղղությունը փոխվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա ցիկլոնի աջ կեսն անցնում է նավի միջով. եթե քամու ուղղությունը փոխվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ - ձախ կեսը; եթե քամու ուղղությունը չի փոխվում - ցիկլոնի կենտրոնը: Այսպիսով,

Բրինձ. 115.

Արևադարձային ցիկլոնի հետ հանդիպելիս ճիշտ ընթացք ընտրելու համար պետք է առաջնորդվել հետևյալ կանոններով.

1) հյուսիսային կիսագնդում նավարկելիս (Նկար 115, ա). արևադարձային ցիկլոնի աջ կեսն անցնելիս անհրաժեշտ է պառկել աջակողմյան թևի վրա (քամին հասցնել աջ այտոսկրի վրա) և պահպանել այս ընթացքը մինչև բարոմետրը սկսում է բարձրանալ;

Արևադարձային ցիկլոնի ձախ կեսն անցնելիս անհրաժեշտ է պառկել աջակողմյան կողքի վրա (աջից քամին բերել դեպի ծայր) և պահպանել այս ընթացքը մինչև արևադարձային ցիկլոնի գոտին լքելը. գտնվելով արևադարձային ցիկլոնի կենտրոնի ուղու վրա՝ նրանք նույնպես պառկել են աջ տախտակի վրա (նկ. 115, ա) և պահել, ինչպես նշված է ավելի վաղ.

2) հարավային կիսագնդում նավարկելիս (նկ. 115, բ).

Երբ անցնում եք արևադարձային ցիկլոնի ձախ կեսը, պառկեք մոտիկից դեպի նավահանգիստը, պահպանելով ընթացքը մինչև բարոմետրը սկսի բարձրանալ;

Երբ անցնում եք արևադարձային ցիկլոնի աջ կեսը, պառկեք նավահանգստի հետնամասի վրա և պահեք, ինչպես նշված է ավելի վաղ; երբ գտնվում եք փոթորկի ճանապարհին, քամին բերեք նաև նավահանգստի հետնամասում և այդպես վարվեք մինչև փոթորկի գոտին լքելը:

Անտիցիկլոններ- բարձր մթնոլորտային ճնշման տարածքները, ինչպես ցիկլոնները, անշարժ և շարժական են:

Հյուսիսից թափանցող անտիցիկլոնը բերում է ավելի ցածր ջերմաստիճան, պարզ եղանակ և լավ տեսանելիություն ցուրտ սեզոնի ընթացքում. տաք սեզոնին ամպրոպներ են լինում, հարավից եկող անտիցիկլոնը ցուրտ սեզոնին բերում է երկարատև ամպամած եղանակ. տաք եղանակին` անձրևներ և ամպրոպ, իսկ գիշերը` ցող և հողային մառախուղ: Հստակ նշանԱնցիկլոնային եղանակը օդի ջերմաստիճանի, խոնավության և այլ օդերևութաբանական տարրերի ամենօրյա կտրուկ փոփոխություն է:

Առաջ
Բովանդակություն
Ետ

Ցիկլոնները միշտ շարժվում են։ Շարժում ասելով հասկանում ենք ցիկլոնի շարժումը որպես ամբողջություն՝ անկախ նրանում փչող քամիներից, որոնք տարբեր մասերցիկլոններն ունեն տարբեր արագություններ և ուղղություններ: Տեղափոխեք ցիկլոնը, ինչպես միասնական համակարգբնութագրվում է իր կենտրոնի շարժումով։

Ցիկլոնները շարժվում են միջին և վերին տրոպոսֆերայում ընդհանուր օդային տրանսպորտի ուղղությամբ (ասում են նաև՝ առաջատար հոսքի ուղղությամբ)։ Այս ընդհանուր օդային փոխանցումը առավել հաճախ տեղի է ունենում արևմուտքից արևելք: Ուստի ցիկլոններն ամենից հաճախ հորիզոնի արևմտյան կեսից շարժվում են դեպի արևելյան կես։

Բայց պատահում է նաև, որ բարձր, դանդաղ շարժվող ցիկլոններն ու անտիցիկլոնները, որոնք տարածվում են տրոպոսֆերայի ամբողջ հաստությամբ, տեղակայվում են այնպես, որ իզոբարները և բարձրության հոսանքները շեղվում են գոտիական ուղղությունից: Այնուհետեւ շարժական ցիկլոնները, հետեւելով այս ոչ գոտիական վերին տրանսպորտին, մեծ բաղադրիչով շարժվում են դեպի հարավ կամ հյուսիս։ Հազվագյուտ դեպքերում առաջատար հոսքի ուղղությունը նույնիսկ արևելյան է. ապա ցիկլոնը շարժվում է անոմալ՝ արևելքից արևմուտք։

Որոշ դեպքերում ցիկլոնների ուղիները շատ բազմազան են լինում, և նույնիսկ որոշակի տարածքի վրա բնորոշ ուղիները բավականին բարդ պատկեր են ներկայացնում: Սակայն միջինում ցիկլոնները շարժվում են արևմուտքից արևելք՝ դեպի բարձր լայնություններ ուղղված բաղադրիչով: Հետևաբար, ամենախորը ցիկլոնները, ինչպես նշվեց վերևում, դիտվում են ենթաբևեռ լայնություններում՝ հյուսիսային կիսագնդում՝ Ատլանտյան օվկիանոսի հյուսիսում և Խաղաղ օվկիանոսներ, հարավային կիսագնդում՝ Անտարկտիդայի մայրցամաքի մոտ։

Ցիկլոնի շարժման արագությունը 25-35%-ով պակաս է առաջատար հոսքի արագությունից։ Այն միջինում 30-40 կմ/ժ կարգի է։ Որոշ դեպքերում այն ​​կարող է լինել մինչև 80 կմ/ժ կամ ավելի: IN ուշ փուլցիկլոնի կյանքը, երբ այն արդեն լցվում է, շարժման արագությունը նվազում է, երբեմն շատ կտրուկ:

Թեև ցիկլոնների արագությունները փոքր են, սակայն իր գոյությունից մի քանի օրվա ընթացքում ցիկլոնը կարող է տեղափոխվել զգալի տարածություն՝ մի քանի հազար կիլոմետրի սահմաններում՝ ճանապարհին փոխելով եղանակային ռեժիմը։

Երբ ցիկլոնն անցնում է, քամին մեծանում է, և նրա ուղղությունը փոխվում է։ Եթե ​​ցիկլոնն անցնում է իր վրա գտնվող տվյալ վայրով հարավային հատված, քամին փոխվում է հարավից հարավ-արևմուտք և հյուսիս-արևմուտք։ Եթե ​​ցիկլոնն անցնում է նրա հյուսիսային մասով, քամին փոխվում է հարավ-արևելքից արևելք, հյուսիս-արևելք և հյուսիս: Այսպես, ցիկլոնի առջևի (արևելյան) հատվածում դիտվում են քամիներ հարավային բաղադրիչով, հետևի (արևմտյան) մասում՝ հյուսիսային բաղադրիչով։ Սրա հետ են կապված նաև ջերմաստիճանի տատանումները ցիկլոնի անցման ժամանակ։

Վերջապես, ցիկլոնային տարածքները բնութագրվում են ամպամածության և տեղումների ավելացմամբ: Ցիկլոնի ճակատային մասում տեղումները ծածկված են՝ բարձրացող սահող, տաք ճակատի կամ խցանման ճակատի ամպերից թափվող։ Հետևի մասում տեղումները հորդառատ են՝ կուտակված ամպերից, որոնք բնորոշ են ցուրտ ճակատին, բայց հիմնականում սառը օդային զանգվածներին, որոնք հոսում են ցիկլոնի հետևի մասում դեպի ցածր լայնություններ։ Ցիկլոնի հարավային հատվածում երբեմն դիտվում են տաք օդային զանգվածի տեղատարափ տեղումներ։

Ցիկլոնի մոտենալը հաճախ կարելի է տեսնել ճնշման անկմամբ և արևմտյան հորիզոնում հայտնված առաջին ամպերով։ Սրանք ճակատային ցիռուսային ամպեր են, որոնք շարժվում են զուգահեռ գոտիներով: Մի հայացքից, հեռանկարի պատճառով, այս շերտերը կարծես շեղվում են հորիզոնից: Նրանց հաջորդում են ցիրոստրատուսային ամպերը, այնուհետև ավելի խիտ ալտոստրատուսային ամպերը և, վերջապես, նիմբոստրատուսային ամպերը՝ ուղեկցող նիմբոստրատ ամպերով։ Այնուհետև ցիկլոնի հետևի մասում ճնշումը մեծանում է, և ամպամածությունը արագ փոփոխվող բնույթ է ստանում. կուտակված և կումուլոնիմբուսի ամպերը հաճախ իրենց տեղը զիջում են բացատներին:

Որոշ ժամանակ առաջ գիտնականները նույնիսկ չէին կարող մտածել, որ մոլորակի մակերևույթի վրա ձևավորվում են մոտ երկու հարյուր ցիկլոններ և մոտ հիսուն անտիցիկլոններ, քանի որ դրանցից շատերը մնացել են անտեսանելի, քանի որ դրանք առաջանում են եղանակային կայանների բացակայության պատճառով: Բայց հիմա կան արբանյակներ, որոնք գրանցում են տեղի ունեցող փոփոխությունները: Ի՞նչ են ցիկլոնները և անտիցիկլոնները և ինչպես են դրանք առաջանում:

Նախ, ինչ է ցիկլոնը

Ցիկլոնը հսկայական է մթնոլորտային հորձանուտցածր օդային ճնշմամբ. Նրանում օդային զանգվածները միշտ խառնվում են հյուսիսում՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հարավում՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ։

Ասում են՝ ցիկլոնը երեւույթ է, որը դիտվում է տարբեր մոլորակների վրա, այդ թվում՝ Երկրի վրա։ Այն առաջանում է երկնային մարմնի պտույտի շնորհիվ։ Այս երեւույթը չափազանց հզոր է եւ իր հետ բերում է ուժեղ քամիներ, տեղումներ, ամպրոպ եւ այլ երեւույթներ։

Անտիցիկլոն

Բնության մեջ կա այնպիսի բան, ինչպիսին է անտիցիկլոնը։ Դժվար չէ կռահել, որ սա ցիկլոնի հակառակ երեւույթն է։ Այն բնութագրվում է օդային զանգվածների շարժումով հարավային կիսագնդում ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ հյուսիսային կիսագնդում ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ։

Անտիցիկլոնները կարող են կայունացնել եղանակը։ Նրանցից հետո տարածքում հանգիստ, հանգիստ եղանակ է. ամռանը շոգ է, ձմռանը՝ ցրտաշունչ։

Ցիկլոններ և անտիցիկլոններ

Այսպիսով, ի՞նչ է ցիկլոնը և անտիցիկլոնը: Սրանք երկու երևույթներ են, որոնք տեղի են ունենում մթնոլորտի վերին շերտերում և կրում են տարբեր եղանակ. Այս երևույթների միակ ընդհանրությունն այն է, որ դրանք տեղի են ունենում որոշակի տարածքների վրա։ Օրինակ, անտիցիկլոններն ամենից հաճախ առաջանում են սառցե դաշտերի վրա։ Եւ ինչ ավելի մեծ տարածքսառույցը, այնքան ուժեղ է անտիցիկլոնը:

Շատ դարեր շարունակ գիտնականները փորձել են պարզել, թե ինչ է ցիկլոնը, ինչ նշանակություն ունի և ինչի վրա է ազդում։ Հիմնական հասկացություններսա մթնոլորտային երևույթդիտարկվում են օդային զանգվածները և ճակատները։

Օդի զանգվածներ

Հազարավոր կիլոմետրերի վրա հորիզոնական օդային զանգվածներն ունեն նույն հատկությունները: Դրանք բաժանվում են սառը, տեղական և տաք.

1. Սառըները ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեն, քան այն մակերեսը, որի վրա գտնվում են:
2. Տաք մարդկանց մոտ այն ավելի մեծ է, քան այն մակերեսի վրա, որտեղ նրանք գտնվում են:
3. Տեղական զանգվածը օդն է, որի ջերմաստիճանը ոչնչով չի տարբերվում դրա տակ գտնվող տարածքից։

Օդի զանգվածները ձևավորվում են Երկրի շատ տարբեր մասերում, ինչը որոշում է դրանց բնութագրերն ու տարբեր հատկությունները: Տարածքը, որի վրա ձևավորվում են օդային զանգվածներ, տալիս է նրանց անվանումը:

Օրինակ, եթե նրանք հայտնվում են Արկտիկայի վրա, ապա նրանց տրվում է Արկտիկա անունը: Այս օդը ցուրտ է, մառախուղներով և մշուշով: Արևադարձային օդային զանգվածները բերում են ջերմություն և հանգեցնում հորձանուտների, տորնադոների և փոթորիկների առաջացման։

Ցիկլոններ

Մթնոլորտային ցիկլոնը ցածր ճնշման տարածք է: Այն առաջանում է տարբեր ջերմաստիճաններով երկու օդային հոսքերի պատճառով։ Ցիկլոնի կենտրոնն ունի նվազագույն մթնոլորտային ցուցանիշներ՝ նրա կենտրոնական մասում ճնշումն ավելի ցածր է, իսկ եզրերին՝ բարձր։ Թվում է, թե օդային զանգվածները նետվում են դեպի վեր՝ դրանով իսկ ձևավորելով դեպի վեր օդային հոսանքներ։

Օդային զանգվածների շարժման ուղղությամբ գիտնականները հեշտությամբ կարող են որոշել, թե որ կիսագնդում է այն առաջացել։ Եթե ​​նրա շարժումը համընկնում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա այն առաջացել է Հարավային կիսագնդից, իսկ եթե օդը շարժվում է դրա դեմ, ապա ցիկլոնը եկել է Հյուսիսային կիսագնդից։

Ցիկլոնի գործողության գոտում նկատվում են այնպիսի երեւույթներ, ինչպիսիք են ամպերի զանգվածների կուտակումները, ջերմաստիճանի հանկարծակի փոփոխությունները, տեղումները, ամպրոպները, մրրիկները։

Արևադարձային շրջաններում ծնված ցիկլոն

Արևադարձային ցիկլոնները տարբերվում են այլ տարածքներում տեղի ունեցողներից: Այս տեսակի երևույթները կրում են տարբեր անվանումներ՝ փոթորիկներ, թայֆուններ, արկանա: Արևադարձային պտույտները սովորաբար մեծ են՝ մինչև երեք հարյուր մղոն կամ ավելի: Նրանք ունակ են քամի վարել 100 կմ/ժ-ից ավելի արագությամբ։

Մթնոլորտային այս երևույթի տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ քամին արագանում է ցիկլոնի ողջ տարածքում և ոչ միայն որոշակի գոտիներում, ինչպես դա տեղի է ունենում բարեխառն գոտում ցիկլոնների դեպքում: Հիմնական նշանԱրևադարձային ցիկլոնի մոտեցումը ջրի մեջ ալիքների առաջացումն է: Ավելին, այն գնում է քամուց հակառակ ուղղությամբ։

Անցյալ դարի 70-ականներին Բանգլադեշին հարվածեց «Բհոլա» արևադարձային ցիկլոնը, որին տրվեց երրորդ կատեգորիան գոյություն ունեցող հինգից։ Այն ուներ քամու ցածր արագություն, սակայն ուղեկցող անձրևի պատճառով Գանգես գետը դուրս է եկել ափերից, որը հեղեղել է բոլոր կղզիները՝ քշելով բոլոր բնակավայրերը։ Այս աղետի հետեւանքով զոհվել է ավելի քան 500 հազար մարդ։

Ցիկլոնի կշեռքներ

Ցիկլոնի ցանկացած գործողություն գնահատվում է փոթորկի սանդղակով: Այն ցույց է տալիս կատեգորիան, քամու արագությունը և փոթորկի մակընթացությունը.

1. Առաջին կատեգորիան համարվում է ամենահեշտը: Դրա հետ դիտվում է քամի 34-44 մ/վրկ։ Փոթորիկի մակընթացությունը չի գերազանցում երկու մետրը։
2. Երկրորդ կարգ. Բնորոշվում է 50-58 մ/վրկ քամիներով և մինչև 3 մ ամպրոպով։
3. Երրորդ կատեգորիա. Քամու ուժգնությունը կարող է հասնել վայրկյանում 60 մետրի, իսկ մակընթացությունը կարող է հասնել 4 մ-ից ոչ ավելի:
4. Չորրորդ կատեգորիա. Քամի՝ վայրկյանում մինչև 70 մետր, մակընթացություն՝ մոտ 5,5 մ։
5. Հինգերորդ կատեգորիան համարվում է ամենաուժեղը։ Այն ներառում է բոլոր ցիկլոնները՝ վայրկյանում 70 մետր քամու ուժգնությամբ և 5,5 մետրից ավելի փոթորկի մակընթացությամբ:

5-րդ կարգի ամենահայտնի արևադարձային փոթորիկներից մեկը Կատրինան է, որի հետևանքով զոհվել է գրեթե 2000 մարդ: «Վիլմա», «Ռիտա», «Իվան» փոթորիկները նույնպես ստացել են հինգերորդ կարգ։ Վերջինիս Ամերիկայով անցնելու ժամանակ առաջացել է ավելի քան հարյուր տասնյոթ տորնադո։

Ցիկլոնի առաջացման փուլերը

Ցիկլոնի բնութագրերը որոշվում են տարածքով անցնելիս։ Միաժամանակ ճշտվում է դրա ձևավորման փուլը. Ընդհանուր առմամբ չորսն են.

1. Առաջին փուլ. Բնութագրվում է օդային հոսանքներից հորձանուտի առաջացման սկզբով։ Այս փուլում խորացում է տեղի ունենում. այս գործընթացը սովորաբար տևում է մոտ մեկ շաբաթ:
2. Երիտասարդ ցիկլոն. Արևադարձային ցիկլոնն իր երիտասարդ փուլում կարող է ընթանալ տարբեր ուղղություններով կամ շարժվել փոքր օդային զանգվածների տեսքով կարճ հեռավորությունների վրա: Կենտրոնական մասում տեղի է ունենում ճնշման անկում, և կենտրոնի շուրջը սկսում է ձևավորվել մոտ 50 կմ շառավղով խիտ օղակ։
3. Հասունության փուլ. Այն բնութագրվում է ճնշման անկման դադարեցմամբ: Այս փուլում քամու արագությունը հասնում է առավելագույնին և դադարում է աճել։ Փոթորկի քամիների շառավիղը գտնվում է ցիկլոնի աջ կողմում։ Այս փուլը կարող է տեւել մի քանի ժամից մինչեւ մի քանի օր։
4. Թուլացում. Երբ ցիկլոնը ընկնում է ցամաք, սկսվում է քայքայման փուլը: Այս ժամանակահատվածում փոթորիկը կարող է ընթանալ միանգամից երկու ուղղությամբ, կամ աստիճանաբար մարել՝ վերածվելով ավելի թեթև արևադարձային հորձանուտների։

Օձի օղակներ

Ցիկլոնները (հունարեն «օձի օղակից») հորձանուտներ են հսկայական չափս, որի տրամագիծը կարող է հասնել հազարավոր կիլոմետրերի։ Նրանք սովորաբար ձևավորվում են այն վայրերում, որտեղ օդը հասարակածից բախվում է մոտեցող ցուրտ հոսանքների հետ: Նրանց միջև ձևավորված սահմանը կոչվում է մթնոլորտային ճակատ:

Բախման ժամանակ տաք օդը կանխում է սառը օդի անցումը: Այս հատվածներում առաջանում է հետ մղում, և օդի զանգվածը ստիպված է լինում ավելի բարձրանալ։ Զանգվածների նման բախումների հետևանքով ճնշումը մեծանում է. տաք օդի մի մասը ստիպված է շեղվել դեպի կողմը՝ զիջելով սառը օդի ճնշմանը։ Այսպես է տեղի ունենում օդային զանգվածների պտույտը։

Ստացված հորձանուտները սկսում են գրավել օդային նոր զանգվածներ, և նրանք սկսում են շարժվել։ Ավելին, ցիկլոնի շարժումն իր կենտրոնական մասում ավելի քիչ է, քան ծայրամասի երկայնքով։ Այն գոտիներում, որտեղ հորձանուտը կտրուկ շարժվում է, նկատվում են մթնոլորտային ճնշման ուժեղ թռիչքներ։ Ձագարի հենց կենտրոնում առաջանում է օդի պակաս, որը ինչ-որ կերպ փոխհատուցելու համար կենտրոնական մաս են մտնում սառը զանգվածներ։ Նրանք սկսում են տաք օդը տեղափոխել դեպի վեր, որտեղ այն սառչում է, և դրա մեջ ջրի կաթիլները խտանում են և ձևավորում ամպեր, որոնցից հետո տեղումները թափվում են:

Պտուտները կարող են ապրել մի քանի օր կամ մի քանի շաբաթ: Որոշ շրջաններում գրանցվել են գրեթե մեկ տարվա վաղեմության ցիկլոններ։ Այս երեւույթը բնորոշ է ցածր ճնշում ունեցող տարածքներին։

Ցիկլոնների տեսակները

Կան ամենաշատը տարբեր տեսակներհորձանուտներ, բայց դրանցից ոչ ամեն մեկը կործանում է բերում։ Օրինակ, որտեղ ցիկլոնները թույլ են, բայց շատ քամոտ, կարող են դիտվել հետևյալ երևույթները.

• Վրդովմունք. Այս երեւույթի ժամանակ քամու արագությունը վայրկյանում չի գերազանցում տասնյոթ մետրը։
• Փոթորիկ. Ցիկլոնի կենտրոնում շարժման արագությունը կազմում է մինչեւ 35 մ/վ։
• Դեպրեսիա. Այս տեսակի դեպքում ցիկլոնի արագությունը վայրկյանում տասնյոթից քսան մետր է:
• Փոթորիկ. Այս տարբերակով ցիկլոնի արագությունը գերազանցում է 39 մ/վրկ։

Գիտնականները ցիկլոնների մասին

Ամեն տարի ամբողջ աշխարհում գիտնականներն արձանագրում են արևադարձային ցիկլոնների ուժգնացում։ Նրանք դառնում են ավելի ուժեղ, ավելի վտանգավոր, նրանց ակտիվությունը մեծանում է։ Դրա պատճառով նրանք հանդիպում են ոչ միայն արևադարձային լայնություններում, այլև եվրոպական երկրներում և նրանց համար անտիպ ժամանակներում: Ամենից հաճախ այս երեւույթը նկատվում է ամռան վերջին և վաղ աշնանը։ Գարնանը ցիկլոններ դեռ չեն նկատվել։

Ամենահզոր հորձանուտներից մեկը, որը շրջել է եվրոպական երկրները, 1999 թվականին տեղի ունեցած «Լոթար» փոթորիկն էր: Նա շատ հզոր էր։ Օդերեւութաբանները չեն կարողացել հայտնաբերել այն սենսորի խափանման պատճառով։ Այս փոթորիկը հարյուրավոր մարդկանց մահվան պատճառ է դարձել և լուրջ վնաս է հասցրել անտառներին։

Ռեկորդային ցիկլոններ

«Կամիլա» փոթորիկը տեղի է ունեցել 1969 թ. Երկու շաբաթվա ընթացքում նա Աֆրիկայից հասավ Ամերիկա և հասավ 180 կմ/ժ քամու ուժգնության։ Կուբայով անցնելուց հետո նրա ուժը թուլացավ քսան կիլոմետրով, և գիտնականները կարծում էին, որ մինչև Ամերիկա հասնի, այն էլ ավելի կթուլանա։ Բայց նրանք սխալվեցին։ Մեքսիկական ծոցն անցնելուց հետո փոթորիկը կրկին ուժ է ստացել։ «Կամիլան» արժանացել է հինգերորդ կատեգորիայի։ Ավելի քան 300 հազար մարդ անհետ կորել է, հազարավոր մարդիկ վիրավորվել են։ Ահա ևս մի քանի տխուր ռեկորդակիրներ.

1. Զոհերի թվով ռեկորդային էր 1970 թվականի Բհոլա ցիկլոնը, որը խլեց ավելի քան 500 հազար կյանք։ Զոհերի հավանական թիվը կարող է հասնել մեկ միլիոնի։
2. Երկրորդ տեղում Նինա փոթորկն է, որը 1975 թվականին Չինաստանում ավելի քան հարյուր հազար մարդու կյանք խլեց։
3. 1982 թվականին Կենտրոնական Ամերիկայում մոլեգնել է Փոլ փոթորիկը, որի հետևանքով զոհվել է մոտ հազար մարդ։
4. 1991 թվականին «Թելմա» ցիկլոնը հարվածեց Ֆիլիպիններին՝ մի քանի հազար մարդու կյանք խլելով:
5. Ամենավատը 2005 թվականին «Կատրինա» փոթորկն էր, որը խլեց գրեթե երկու հազար կյանք և պատճառեց գրեթե հարյուր միլիարդ դոլարի վնաս:

Կամիլա փոթորիկը միակն է, որը հասել է ցամաք՝ պահպանելով իր ողջ հզորությունը: Քամու պոռթկումները հասել են վայրկյանում 94 մետրի։ Գուամ կղզում գրանցվել է քամու ուժգնության հերթական ռեկորդակիրը։ Թայֆունը քամի է ունեցել վայրկյանում 105 մետր արագությամբ:

Բոլոր գրանցված պտույտների մեջ «Type»-ն ուներ ամենամեծ տրամագիծը՝ ձգվելով ավելի քան 2100 կիլոմետր: Ամենափոքր թայֆունը Մարկոն է, որի քամու տրամագիծը կազմում է ընդամենը 37 կիլոմետր։

Եթե ​​դատենք ցիկլոնի կյանքի տեւողությամբ, Ջոնն ամենաերկարը մոլեգնել է 1994 թվականին։ Այն տեւել է 31 օր։ Նրան է պատկանում նաև ամենաերկար անցած ճանապարհի ռեկորդը (13000 կիլոմետր):