Atmosferos sūkurys debesims išsklaidyti. Debesų išsisklaidymas – gero oro įsitvirtinimas

Kova tarp šiltų ir šaltų srovių, siekiant išlyginti temperatūrų skirtumą tarp šiaurės ir pietų, vyksta su įvairia sėkme. Tada šiltos masės ima ir šilto liežuvio pavidalu prasiskverbia toli į šiaurę, kartais į Grenlandiją, Novaja Zemliją ir net į Franzo Josefo žemę; tada arktinio oro masės milžiniško „lašo“ pavidalu prasiskverbia į pietus ir, nušluodamos šiltą orą, krenta ant Krymo ir respublikų. Centrine Azija. Ši kova ypač ryški žiemą, kai didėja temperatūrų skirtumas tarp šiaurės ir pietų. Sinoptiniuose šiaurinio pusrutulio žemėlapiuose visada galite pamatyti kelis šilto ir šalto oro liežuvius, prasiskverbiančius į skirtingus gylius į šiaurę ir pietus (raskite juos mūsų žemėlapyje).

Arena, kurioje vyksta oro srovių kova, patenka būtent į labiausiai apgyvendintas Žemės rutulio vietas – vidutinio klimato platumas. Šios platumos patiria orų keistumą.

Audringiausi mūsų atmosferos regionai yra oro masių ribos. Ant jų dažnai kyla didžiuliai viesulai, atnešantys mums nuolatinius orų pokyčius. Susipažinkime su jais išsamiau.

Įsivaizduokite frontą, skiriantį šaltą ir šiltą mases (15 pav., a). Kai oro masės juda skirtingu greičiu arba kai vienas oras

Masė išilgai fronto juda viena kryptimi, o kita – priešinga, tuomet priekinė linija gali išsilenkti, ant jos susidaro oro bangos (15 pav., b). Tuo pačiu metu šaltas oras vis stipriau pasisuka į pietus, teka po šilto oro „liežuviu“ ir dalį jo išstumia aukštyn. - Šiltas liežuvis vis labiau skverbiasi į šiaurę ir „išplauna“ priešais gulinčią šaltą masę. Oro sluoksniai palaipsniui sukasi.

Iš centrinės sūkurio dalies oras jėga išstumiamas į jo pakraščius. Todėl šilto liežuvio viršuje slėgis smarkiai nukrenta, atmosferoje susidaro savotiška įduba. Toks sūkurys su sumažintu slėgiu centre vadinamas ciklonu („ciklonas“ reiškia apskritimą).

Kadangi oras teka į žemesnio slėgio vietas, tai ciklone jis turėtų būti linkęs

Sūkurio kraštai tiesiai į centrą. Tačiau čia skaitytojui turime priminti, kad dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį visų šiauriniame pusrutulyje judančių kūnų keliai nukrypsta į dešinę. Todėl, pavyzdžiui, dešinieji upių krantai yra išplaunami stipriau, dešinieji bėgiai dvivažiuose geležinkelių susidėvi greičiau. Ir vėjas ciklone taip pat nukrypsta į dešinę; rezultatas yra sūkurys su vėjais prieš laikrodžio rodyklę.

Norėdami suprasti, kaip Žemės sukimasis veikia oro srautą, įsivaizduokite siužetą žemės paviršiausŽemės rutulyje (16 pav.). Vėjo kryptis taške A rodoma rodykle. Vėjas taške A pietvakarių. Po kurio laiko Žemė pasisuks ir taškas A persikels į tašką B. Oro srautas nukryps į dešinę, pasikeis kampas; vėjas pūs vakarų, pietvakarių krypties. Po kurio laiko taškas B pajudės į tašką C, o vėjas suksis vakarų, t.y., dar labiau suksis į dešinę.

Jei ciklono srityje nubrėžiamos vienodo slėgio linijos, tai yra izobarai, tai išeina, kad jos supa ciklono centrą (15 pav., c). Taip pirmosiomis savo gyvenimo dienomis atrodo ciklonas. Kas jam nutiks toliau?

Ciklono liežuvis driekiasi vis toliau į šiaurę, aštrėja ir tampa dideliu šiltuoju sektoriumi (17 pav.). Paprastai jis yra pietinėje ciklono dalyje, nes šiltos srovės dažniausiai ateina iš pietų ir pietvakarių. Sektorių iš abiejų pusių supa šaltas oras. Pažiūrėkite, kaip šilta ir šalta srovė teka ciklone, ir pamatysite, kad yra du frontai, kuriuos jau žinote. Dešinė šiltojo sektoriaus riba – šiltasis ciklono frontas su plačia kritulių juosta, o kairioji – šaltasis; kritulių juosta siaura.

Ciklonas visada juda rodyklės nurodyta kryptimi (lygiagrečiai šiltojo sektoriaus izobarams).

Dar kartą atsigręžkime į mūsų orų žemėlapį ir suraskime cikloną Suomijoje. Jo centras žymimas raide H (žemas slėgis). Dešinėje yra šiltas frontas; Jūrinis poliarinis oras teka į žemyninį orą, sninga.

Kairėje – šaltasis frontas: Arktinis jūros oras, apjuosęs sektorių, prasiveržia į šiltą pietvakarių srovę; siaura sniego audrų juosta. Tai jau gerai išvystytas ciklonas.

Dabar pabandykime nuspėti tolesnis likimas ciklonas. Tai nėra sunku. Juk jau sakėme, kad šaltasis frontas juda greičiau nei šiltasis. Tai reiškia, kad laikui bėgant šilto oro banga taps dar statesnė, ciklono sektorius pamažu siaurės, galiausiai užsidarys abu frontai, įvyks okliuzija. Tai ciklono mirtis. Prieš užsikimšimą ciklonas galėjo „maitintis“ šilta oro mase. Išsaugotas temperatūrų skirtumas tarp šaltų srautų ir šiltojo sektoriaus. Ciklonas gyveno ir vystėsi. Tačiau užsidarius abiem frontams, ciklono „maitinimas“ nutrūksta. Pakyla šiltas oras, ciklonas pradeda blėsti. Krituliai mažėja, debesys pamažu sklaidosi, vėjas aprimsta,
slėgis susilygina, o iš didžiulio ciklono lieka nedidelė sūkurių zona. Mūsų žemėlapyje, už Volgos, yra toks mirštantis ciklonas.

Ciklonai skiriasi dydžiu. Kartais tai būna vos kelių šimtų kilometrų skersmens viesulas. Bet būna ir taip, kad viesulas užfiksuoja iki 4-5 tūkstančių kilometrų skersmens teritoriją – visą žemyną! Į didžiulių cikloninių sūkurių centrus gali tekėti įvairios oro masės: šilta ir drėgna, šalta ir sausa. Todėl dangus virš ciklono dažniausiai būna debesuotas, pučia stiprus, kartais audringas vėjas.

Ant ribos tarp oro masių gali susidaryti kelios bangos. Todėl ciklonai dažniausiai vystosi ne po vieną, o nuosekliai, keturis ar daugiau. Kol pirmasis jau blėsta, pastarajame šiltas liežuvis dar tik pradeda išsitiesti. Ciklonas gyvena 5-6 dienas, o per tą laiką gali apimti didžiulę erdvę. Per dieną ciklonas nubėga vidutiniškai apie 800 kilometrų, o kartais ir iki 2000 kilometrų.

Ciklonai pas mus dažniausiai atkeliauja iš vakarų. Taip yra dėl bendro oro masių judėjimo iš vakarų į rytus. Stiprūs ciklonai mūsų teritorijoje yra labai reti. Ilgas lietus ar sniegas, aštrus gūsingas vėjas – toks įprastas mūsų ciklono vaizdas. Tačiau tropikuose kartais būna nepaprasto stiprumo ciklonai su stipriomis liūtimis ir smarkiais vėjais. Tai uraganai ir taifūnai.

Jau žinome, kad nusileidus fronto linijai tarp dviejų oro srovių į šaltą masę įspaudžiamas šiltas liežuvis ir taip gimsta ciklonas. Tačiau priekinė linija gali nusileisti šilto oro kryptimi. Tokiu atveju susidaro sūkurys, turintis visiškai kitokias savybes nei ciklonas. Jis vadinamas anticiklonu. Tai jau ne įduba, o oro kalnas.

Slėgis tokio sūkurio centre yra didesnis nei pakraščiuose, o oras iš centro pasklinda į sūkurio pakraščius. Jo vietoje oras nusileidžia iš aukštesnių sluoksnių. Leisdamasis žemyn susitraukia, įkaista, debesuotumas jame pamažu sklaidosi. Todėl orai anticiklone dažniausiai debesuoti ir sausi; lygumose vasarą karšta, o žiemą šalta. Tik anticiklono pakraščiuose gali susidaryti rūkas ir žemi sluoksniniai debesys. Kadangi anticiklone nėra tokio didelio slėgių skirtumo kaip ciklone, vėjai čia daug silpnesni. Jie juda pagal laikrodžio rodyklę (18 pav.).

Vystantis sūkuriui, jo viršutiniai sluoksniai įšyla. Tai ypač pastebima, kai šaltas liežuvis yra nuo -

Jis nupjaunamas ir viesulas nustoja „maitinti“ šalčiu arba anticiklonui sustingus vienoje vietoje. Tada oras jame tampa stabilesnis.

Apskritai anticiklonai yra tylesni sūkuriai nei ciklonai. Jie juda lėčiau, apie 500 kilometrų per dieną; dažnai sustoja ir stovi vienoje vietoje kelias savaites, o tada vėl tęsia savo kelią. Jų dydžiai didžiuliai. Anticiklonas dažnai, ypač žiemą, apima visą Europą ir dalį Azijos. Tačiau atskirose ciklonų serijose gali atsirasti ir mažų, judrių bei trumpalaikių anticiklonų.

Pas mus šie viesulai dažniausiai atkeliauja iš šiaurės vakarų, rečiau – iš vakarų. Orų žemėlapiuose anticiklonų centrai pažymėti raide B (aukštas slėgis).

Raskite anticikloną mūsų žemėlapyje ir pažiūrėkite, kaip aplink jo centrą išsidėstę izobarai.

Tai atmosferos sūkuriai. Kasdien jie pravažiuoja mūsų šalį. Juos galima rasti bet kuriame orų žemėlapyje.

Dabar viskas, kas yra mūsų žemėlapyje, jums jau pažįstama, ir galime pereiti prie antrojo pagrindinio mūsų knygos numerio – orų prognozavimo.

Mūsų planetos atmosfera niekada nėra rami, jos oro masės yra viduje nuolatiniame judėjime. Oro elementas didžiausią stiprumą pasiekia ciklonuose – apskritimuose vėjo sukimosi link centro link. Audros, uraganai yra milžiniški viesulai. Dažniausiai jie atsiranda šildomose atogrąžų vandenynų zonose, tačiau gali atsirasti ir didelėse platumose. Labiausiai greiti viesulai tornadai vis dar yra paslaptingi.

Žemės atmosfera yra tarsi vandenynas, kuriame purslai ne vanduo, o oras. Saulės spinduliuotės, reljefo ir kasdienės planetos sukimosi įtakoje oro vandenyne atsiranda nehomogeniškumo. Sritys sumažintas slėgis vadinami ciklonais, pakilusiais anticiklonais. Būtent ciklonuose gimsta stiprūs vėjai. Didžiausios iš jų siekia tūkstančius kilometrų skersmens ir yra aiškiai matomos iš kosmoso dėl juos užpildančių debesų. Iš esmės tai yra sūkuriai, kuriuose oras spirale juda iš kraštų į centrą į žemo slėgio zoną. Tokie viesulai, nuolat egzistuojantys atmosferoje, tačiau gimę būtent tropikuose Atlanto vandenyne ir Ramiojo vandenyno rytinėje dalyje ir pasiekiantys virš 30 m/s vėjo greitį, vadinami uraganais. („Uraganas“ Indijos blogio dievo Hurakano vardu). Kad oras judėtų tokiu greičiu, būtinas didelis atmosferos slėgio skirtumas trumpu atstumu.

Panašūs reiškiniai vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje, į šiaurę nuo pusiaujo, vadinami taifūnais (iš kinų „tifeng“, reiškiančio „didelis vėjas“), o Bengalijos įlankoje tiesiog ciklonais.

Uraganai pasirodo virš šiltų vandenynų vandenų tarp penkto ir dvidešimto laipsnių šiaurės ir pietų platumos. Būtina jų susidarymo sąlyga yra didžiulė pašildyto vandens masė. Nustatyta, kad vandens temperatūra turi būti ne žemesnė kaip 26,5 °C, šildymo gylis turi būti ne mažesnis kaip penkiasdešimt metrų. Vandenynas, šiltesnis už orą, pradeda garuoti. Įkaitintų garų masės kyla aukštyn, sudarydamos žemo slėgio zoną ir įtraukdamos aplinkinį orą. Tam tikrame aukštyje įkaitinti garai pasiekia rasos tašką ir kondensuojasi. Išsiskiriantis tuo pačiu šiluminė energijašildo orą, todėl jis kyla aukštyn ir taip maitina naujagimį cikloną. Vėjo greičio sukimosi komponentas sukasi jį šiauriniame pusrutulyje prieš laikrodžio rodyklę, o pietiniame – pagal laikrodžio rodyklę. Sukimasis į sūkurį įtraukia vis daugiau oro masių iš išorės. Dėl to ciklono siluetas įgauna milžiniško piltuvo pavidalą, pasuktą kaklu žemyn. Jo kraštai kartais pakyla iki viršutinių troposferos ribų. Piltuvo viduje susidaro giedrų ramių orų zona su žemu atmosferos slėgiu, apsupta perkūnijos debesų. Tai uragano akis. Įprastas jo dydis – 3060 kilometrų. Jis atsiranda tik šalia galingų atogrąžų ciklonų ir yra aiškiai matomas iš kosmoso. Atogrąžų ciklonas juda į šiaurę arba į pietus nuo pusiaujo, priklausomai nuo gimimo vietos. Virš sausumos jis greitai susilpnėja, griūva dėl žemės paviršiaus šiurkštumo ir drėgmės trūkumo. Tačiau kai tik jis išplaukia į vandenyną, smagratis gali suktis su nauja jėga. Galingas uraganas gali nušluostyti ištisas salas nuo Žemės paviršiaus ir pakeisti pakrantę. Nukritęs į tankiai apgyvendintas vietoves, sukelia milžinišką sunaikinimą, o jį lydinčios liūtys ir potvyniai sukelia dar vieną, ne mažiau pavojingą smūgį. Taigi nuo 1970 metais Bangladešo valstiją smogusio ciklono pasekmių žuvo daugiau nei trys šimtai tūkstančių žmonių. 2005 m. Meksikos įlankoje kilęs uraganas Katrina nusinešė beveik 2000 žmonių gyvybes ir padarė daugiau nei 80 mlrd.

Atogrąžų zonoje kasmet susidaro šimtai ciklonų, tačiau ne visi jie įgauna uraganinio stiprumo. Nacionalinis uraganų centras Floridoje ateinančiam sezonui prognozuoja 11 stiprių sūkurių. Jiems jau rezervuota tikriniai vardai. Tradiciją pavadinti uraganus XVI amžiuje sukūrė ispanai, kuriems priklausė Lotynų Amerika. Jie vadino juos šventųjų vardais. Tada atėjo į madą moteriški vardai, nuo aštuntojo dešimtmečio vyrų. Idėją perėmė meteorologijos tarnybos visame pasaulyje, išskyrus Pietų Aziją.

Atlantas audringas

Aukštose ir poliarinėse platumose yra panašių sūkurinių reiškinių, skiriasi tik jų susidarymo mechanizmas. Ekstratropinis ciklonas gauna energiją iš galingo atmosferos fronto, kuriame šaltas poliarinis oras susilieja su šiltu oru. Tokios sistemos išsisukimas vyksta ir dėl Žemės sukimosi. Ekstratropiniai ciklonai yra didesnio skersmens nei atogrąžų ciklonai, tačiau turi mažiau energijos.

Kai vėjo greitis ekstratropiniame ciklone pasiekia 20 24 m/s (devyni balai Boforo skalėje), jam priskiriama audros kategorija. Stipresni vėjai pasitaiko retai. Jei vis dėlto uraganas susidaro, pavyzdžiui, virš Šiaurės Atlanto, tada jis siautėja vandenyne, kartais užfiksuodamas Europos pakrantę. IN pastaraisiais metais tačiau ėmė atsirasti išimčių. 1999 metų gruodį stipriausias uraganas Lotaras, kilęs būtent iš Šiaurės Atlanto ciklono, persikėlė į žemyno centrą – į Šveicariją. „Kirill“, 2007 m. sausį kelioms dienoms paralyžiavęs europiečių gyvenimus, apėmė daugiau didelis plotas. Vėjo greitis jame kartais siekė 62 m/s.

Per pastarąjį dešimtmetį ekstratropiniai ciklonai dažniau jie pereina į audrų ir uraganų kategoriją, pasikeitė ir jų trajektorijos. Jei anksčiau virš Šiaurės Atlanto kilusios atmosferos įdubos per Didžiąją Britaniją ir Skandinavijos pusiasalį veržėsi į Arkties vandenyną, tai dabar jos pradėjo eiti į rytus ir pietus, atnešdamos galingus vėjus ir gausius kritulius į Europos vidurį ir net Rusiją. Šie faktai rodo, kad stiprių audrų tikimybė didėja, todėl turėtume būti pasirengę tokiems elementams kaip Kirilas.

2006 m. spalio 2 d. naktį viesulas sunaikino gyvenamąjį rajoną Kvirlos miestelyje Rytų Vokietijoje.

Žmonės ir uraganai: pasaulių karas

Vieno galingo uragano kinetinė energija yra milžiniška 1,5 x 10 12 vatų, tai yra pusė visų pasaulio elektrinių gamybos pajėgumo. Kai kurie kūrėjai jau seniai svajojo nukreipti jį naudinga linkme, tačiau informacija apie tai yra gandų lygyje. Esą yra slaptų laboratorijų, kurios kuria meteorologinius ginklus ir netgi juos išbando. Vienas iš nedaugelio oficialių patvirtinimų, kad dirbama šia kryptimi, yra ataskaita „Weather as a Force Multiplier: Owning the Weather in 2025“, prieš kurį laiką paskelbta JAV oro pajėgų svetainėje. Jame yra skyrius apie oro kontrolę kariniais tikslais. Tarp pagrindinių meteorologinių ginklų smūgio galimybių yra nukreiptos audros. JAV kariuomenė savo „kovinę galią“ žino iš pirmų lūpų: 1992 m. uraganas Andrew sunaikino Homestead bazę Floridos pusiasalyje. Tačiau kryptingų audrų idėją reikėtų vertinti labiau kaip mokslinę fantastiką, o ne kaip projektą. Iki šiol uraganai nebuvo valdomi žmonių.

Norėdami atremti gamtos stichijas, jie siūlė daugybę būdų, tarp jų ir egzotiškus – išvaryti juos nuo kranto su milžiniškų ventiliatorių pagalba arba suskaldyti vandeniline bomba. Per Stormfury eksperimentą, kurį septintajame ir devintajame dešimtmečiuose atliko amerikiečių mokslininkai, uragano zonoje buvo purškiamas sidabro jodidas. Daryta prielaida, kad ši medžiaga prisideda prie peršalusio vandens užšalimo, dėl to išsiskiria šiluma, o uragano akyje sustiprėja liūtys ir vėjai, sunaikindami viso sūkurio struktūrą. Tiesą sakant, paaiškėjo, kad atogrąžų ciklonuose per mažai peršalusio vandens, o purškimo efektas yra minimalus. Greičiausiai padės prevencinės priemonės, pavyzdžiui, konkrečios atmosferos depresijos, iš kurios gimsta uraganas, parametrų pakeitimas. Pavyzdžiui, vandenyno paviršiaus aušinimas kriogeninėmis medžiagomis ar ledkalniais, suodžių purškimas virš vandens, kad sugertų saulės spinduliuotę (kad vanduo neįkaistų). Juk turi būti kažkoks paleidimo mechanizmas, kuris staiga vėją susuka į pašėlusia spiralę. Būtent jame slypi elementų valdymo raktas ir galimybė tiksliai numatyti uragano gimimo vietą ir laiką. Tik ekspertai jo niekaip negali aptikti, todėl bandymai užkirsti kelią sūkurio stiprėjimui neduoda sėkmės.

Nuo Kanzaso iki Ozo

Atmosferoje yra nedideli viesulai, tornadai. Jie kyla perkūnijos debesyse ir driekiasi vandens ar sausumos link. Tornadai pasitaiko beveik visur Žemėje, tačiau dažniausiai, apie 75% atvejų, jų atsiradimas pastebimas JAV. Amerikiečiai juos vadina „tornadais“ arba „tvisteriais“, turėdami omenyje pašėlusią sukimąsi ir sudėtingą trajektoriją. Europoje tas pats reiškinys žinomas „trombo“ pavadinimu.

Yra daug faktų apie tornadus, kurie buvo pradėti tyrinėti XIX amžiaus pabaigoje. (Mažuosius tornadus netgi galima pastatyti namuose, pastatydami ventiliatorių virš sūkurinės vonios.) Nepaisant to, vis dar nėra nuoseklios jų kilmės teorijos. Pagal labiausiai paplitusią nuomonę, tornadai kyla kelių kilometrų aukštyje, kai šiltas oras, sklindantis iš apačios, susitinka su šaltu horizontaliu vėju. Tai paaiškina, pavyzdžiui, kodėl labai šaltose vietose, pavyzdžiui, Antarktidoje, kur oras šalia paviršiaus nėra šiltas, nėra tornadų. Norint pagreitinti sūkurį iki didelio greičio, taip pat būtina, kad atmosferos slėgis jo viduje smarkiai nukristų. Tornadai dažnai lydi atogrąžų ciklonus. Tokia pora – uraganas su tornadu – sukelia ypač stiprų sunaikinimą. Yra keli tornadai iš eilės. Taigi, 1974 m. balandį per 18 valandų JAV ir Kanadoje pasirodė 148 tornadai. Žuvo daugiau nei trys šimtai žmonių.

Paprastai tornadas yra dramblio kamieno formos, kabančio nuo griaustinio debesies. Kartais tai atrodo kaip piltuvas ar stulpas. Pagavus vandenį, smėlį ar kitas medžiagas nuo paviršiaus, tornadas tampa matomas. Vidutinio tornado plotis – keli šimtai metrų, judėjimo greitis – 1020 m/s. Jis gyvena kelias valandas ir nukeliauja dešimčių kilometrų atstumą. Stiprus viesulas tarsi milžiniškas dulkių siurblys siurbia viską, kas pasitaiko, ir išsklaido dešimtis kilometrų. Yra daug juokingų istorijų apie stebuklingus kritulius, pavyzdžiui, iš vaisių ar medūzų. 1940 metais Gorkio srities Meshchery kaime iš dangaus nukrito sidabrinės monetos, kurias tornadas „pasiskolino“ iš negilaus lobio. Kartą Švedijoje netikėtai į stadioną praskriejęs viesulas, pačiame beribių rungtynių viduryje, kartu su vartais pakėlė ir vienos iš komandų vartininką ir atsargiai perkėlė juos kelis metrus, nepadarydamas jokios žalos. Nors prieš akimirką jis tarsi degtukus laužė telegrafo stulpus ir sudaužė kelis medinius pastatus.

Tornado energija yra mažesnė nei uraganų, tačiau vėjo greitis jame yra daug didesnis ir gali siekti 140 m/s. Palyginimui: aukščiausios, penktos, kategorijos pagal JAV priimtą SaffirSimpson uraganų skalę tropiniai ciklonai prasideda 70 m/s vėjo greičiu. Tornado padoriai susukta lazda gali perdurti medžio kamieną, o rąstas – taranuoti namą. Tik 2% tornadų pasiekia griaunančią galią, tačiau jų vidutinė metinė žala nukentėjusių šalių ekonomikai yra labai didelė.

O kaip dėl visuotinio atšilimo?

Tyrėjai pastebi, kad Atlante uraganų ir tornadų aktyvumo periodai kaitaliojasi su santykine ramybe. Atmosferos viesulų, ypač galingų uraganų (vidutiniškai 3,5 per metus), skaičius išaugo 1940–1960 m. ir nuo 1995 m. iki dabar. Dabartinių vėjų ir vandenyno audrų stiprumas stebina net patyrusius buriuotojus. Kai kurie mokslininkai mano, kad naujausias atmosferos aktyvumo protrūkis yra ilgalaikis ir sieja jį su visuotiniu atšilimu. Kiti gina jo ryšį su saulės aktyvumo ciklais. Abi versijos dar nepatvirtintos, priešingai, planetos mastu tropinių ciklonų skaičiaus padidėjimo nepastebėta.

Tačiau kyla klausimas, kaip pasikeis uraganų aktyvumas augant uraganams vidutinė metinė temperatūra planeta, lieka atvira. Todėl tikslios atogrąžų ciklonų prognozės yra kaip niekad aktualios. Jiems labiausiai modernios patalpos: kosminiai palydovai, lėktuvai, elektroniniu būdu pakrauti plūdurai, radarai, superkompiuteriai. Informacijos daug: visi uraganai registruoja, seka ir praneša žmonėms apie galimą pavojų. Savalaikis įspėjimas ir evakuacija šiandien yra vieninteliai veiksmingi būdai kovoti su stichijomis.

Inokenty Senin

Aktyvi įtaka orui – žmogaus įsikišimas į atmosferos procesų eigą trumpam keičiant tam tikrus fizinius ar cheminės savybės tam tikroje atmosferos dalyje techninėmis priemonėmis. Tai apima lietaus ar sniego kritulius iš debesų, krušos prevenciją, debesų ir rūko sklaidą, šalnų susilpnėjimą arba pašalinimą gruntiniame oro sluoksnyje ir kt.

Žmogus nuo seniausių laikų siekė pakeisti orą, tačiau tik XX amžiuje buvo sukurtos specialios atmosferos įtakos technologijos, kurios lemia orų pasikeitimą.

Debesų sėjimas yra labiausiai paplitęs būdas pakeisti orą; jis naudojamas arba norint sukurti lietų sausose vietose, arba sumažinti krušos tikimybę – sukelti lietų, kol drėgmė debesyse nevirsta kruša, arba sumažinti kritulių kiekį.

Medžiaga parengta remiantis informacija iš RIA Novosti ir atvirų šaltinių

Apibūdinkite atmosferą pavojingi reiškiniai(ciklonai, taifūnai, uraganai, audros, audros, škvalai, viesulai, gausūs krituliai, sausros, rūkai, ledas, sniego audros, šalnos, šalnos, audros, perkūnija).

Mes gyvename didelio oro vandenyno dugne, kuris yra visame pasaulyje. Šio vandenyno gylis yra 1000 km ir vadinamas atmosfera.

Vėjai yra vadinamieji „maišymo įtaisai“, jie suteikia:

Keitimasis tarp užteršto ir švaraus oro;

Laukų ir miškų, šiltų ir šaltų Arkties regionų deguonies prisotinimas:

Jie išsklaido debesis ir atneša lietaus debesis į laukus, kuriuose derlius, todėl vėjas yra svarbiausias gyvenimo komponentas.

Dujinė terpė aplink Žemę, kuri sukasi kartu su ja, vadinama atmosfera. Prie to prisideda netolygus šildymas bendra cirkuliacija atmosfera, kuri turi įtakos Žemės orams ir klimatui.

Atmosferos slėgis pasiskirsto netolygiai, o tai lemia oro judėjimą Žemės atžvilgiu nuo aukšto iki žemo. Vėjas – tai oro judėjimas žemės paviršiaus atžvilgiu, atsirandantis dėl netolygaus atmosferos slėgio pasiskirstymo ir nukreiptas iš zonos aukštas spaudimasį žemąją zoną.

Vėjo stiprumas priklauso nuo barinio gradiento: kuo didesnis atmosferos slėgio skirtumas ir kuo arčiau sąveikaujančios sritys, tuo greičiau išsilygina slėgio kritimas ir didesnis vėjo greitis.

Vėjo kryptis priklauso nuo:

Santykinės padėtys aukštųjų ir žemas spaudimas;

Žemės sukimasis;

1806 metais anglų admirolas Bafarthas sukūrė skalę vėjo stiprumui taškais nustatyti. Ši skalė naudojama ir šiandien.

Vėjas pradeda daryti žalą maždaug 20 m/s greičiu. Vėjo greitis matuojamas ir metrais per sekundę, ir kilometrais per sekundę. Pirmąją reikšmę padauginę iš koeficiento 3,6, gauname antrąją reikšmę (atvirkštiniu veiksmu tas pats koeficientas veikia kaip daliklis).

Žmogus išlaikomas ant kojų esant vėjo greičiui iki 36 m/s. Kai vėjo greitis yra 44 m / s, niekas nedrįsta išeiti iš kambario. Kai tik vėjo slėgis, lygus greičio kvadratui, viršija žmogaus masę, jėgos jį pakeičia, vėjas paima ir neša.

Žmogui palankiausias vėjo greitis karštomis dienomis, kai jis lengvai apsirengęs, yra 1-2 m/s. Kai vėjo greitis 3-7 m/s, atsiranda dirginimas. Stiprūs, virš 20 m/s vėjai trikdo gyvenimą.

Boforo skalė vėjo stiprumui nustatyti

Vėjo stiprumas (taškais)	Žodinis žymėjimas	Greitis m/s	Vidutinis suapvalintas, m/s	Vidutinis suapvalintas, km/val	Vidutinis suapvalintas, mazgelis	Suapvalintas vidutinis slėgis, kg/m	Vėjo poveikis objektams
	Tylus vėjas	0,3-1,5			2,5	0,1	Pūs nedidelis vėjelis. Iš dūmų galima nustatyti vėjo kryptį. Lapai ir vėliavėlės nejuda.
	Lengvas vėjelis	1,6-3,3				0,5	Vimpelis šiek tiek svyruoja, kartais vėliavėlės ir lapai ant medžių.
	silpnas vėjas	3,4-5,4					Vėliavos plevėsuoja, mažos lapuočių medžių šakelės siūbuoja.
	vidutinio stiprumo vėjas	5,5-7,9					Ištiestos mažos vėliavėlės, vimpeliai, siūbuoja medžių šakos be lapijos. Vėjas kelia dulkes ir popieriaus skiauteles
	Gaivus vėjelis	8,0-10,7					Keliamos didelės vėliavos, siūbuoja didelės plikos medžių šakos.
	Stiprus vėjas	10,8-13,8					Didelės šakos siūbuoja, švilpia pavaroje, tarp namų ir nejudančių objektų.
	stiprus vėjas	13,9-17,1					Mažų medžių be lapų kamienai siūbuoja. Telefono laidai dūzgia.
	Labai stiprus vėjas	17,2-24,4					Purto didelius medžius, laužo šakas ir šakas. Žymiai atitolina judėjimą prieš vėją.
	Audra	20,7-24,4					Laužo dideles plikas medžių šakas, judina lengvus daiktus, gadina stogus.
	Stipri audra	24,5-28,4					Laužo medžius, gadina pastatus.
	Žiauri audra	28,5-32,6					Sukelia didelį sunaikinimą.
	Uraganas	32 ar daugiau	Virš 32	Virš 105	Virš 57	Virš 74	Sukelia katastrofišką sunaikinimą, išrauna medžius

Oro sąlygos atlieka oro kondicionieriaus vaidmenį, kurio dėka mūsų planeta išlieka tinkama gyventi. Jie yra varomoji jėga, pernešanti šilumą ir drėgmę iš vienos vietos į kitą ir galinti sukurti stipriausius energijos pliūpsnius.

oro sistemos yra apskritos sūkurinių oro srautų zonos plotis nuo 150 iki 400 km. Jų storis labai svyruoja, siekia 12-15 km ir iš tikrųjų išsidėsto per visą troposferos (arčiausiai Žemės esantis atmosferos sluoksnis) aukštį. Kitų, mažesnių ir greitai judančių sistemų storis neviršija 1-3 km.

Oro sistemoms būdingi oro slėgio pokyčiai, taip pat įvairūs vėjai.

Pagrindinės linijinės (barinės) sistemos yra ciklonai ir anticiklonai. Anticiklonas- Tai aukšto atmosferos slėgio sritis su mažėjančiu oro srautu, kurio didžiausias yra centre. Ciklonas yra žemo slėgio sritis su kylančiomis oro srovėmis, kurių centre yra minimumas. Todėl debesuoti orai būdingi ciklonams.

Anticiklonams, kaip aukšto atmosferos slėgio zonai, paprastai būdingi stabilūs orai, kurie dažniausiai keletą dienų reikšmingai nesikeičia. Vėjas pučia pagal laikrodžio rodyklę aplink centrą šiauriniame pusrutulyje ir prieš laikrodžio rodyklę pietų pusrutulyje. Sinoptiniuose žemėlapiuose anticiklonai vaizduojami kaip koncentriniai izobarai (linijos, jungiančios sritis su vienodu slėgiu) aplink centrą su didžiausiu slėgiu.

Anticiklonams dažniausiai būdingas nestiprus vėjas ir giedras dangus. Debesų nebuvimas reiškia, kad dienos metu paviršiaus skleidžiama šiluma patenka į kosmosą. Dėl to dirva ir paviršinis oras naktį greitai atvėsta. Žiemą vėsinimas sukelia šalną, kai ore yra drėgmės, šerkšnas ar rūkas. Nedideli vėjai anticiklonų srityje prisideda prie jų vystymosi orų reiškiniai. Jei būtų stiprus, jis galėtų maišyti oro mases, o paviršiaus vėsinimas pasklistų į daug gilesnius oro sluoksnius.

Šiltas ir šaltas oras sunkiai susimaišo. Todėl šiltas oras, tekantis bangomis poliariniame fronte, teka per šalto tankaus oro srautą ir su juo nesimaišo. Šaltas oras seka šiltą orą ir taip susidaro ciklonas. Paprastai ciklono viduje yra 2 frontai: šiltas frontas atskiria artėjantį šilto oro srautą nuo šalto oro. Šiuo atveju šiltas oras pakyla virš priekyje esančio šalto tankaus oro sluoksnio. Kylančiame vėsiame ore kondensuojasi vandens garai ir susidaro debesys. Po to seka šiltasis frontas šaltas frontas.Šiame fronte šaltas oras prasiskverbia po šilto oro sluoksniu, todėl jis kyla aukštyn. Todėl šaltasis frontas atneša ir debesuotus, lietingus orus. Šaltasis frontas juda greičiau nei šiltasis, dėl to jie galiausiai susiduria, o šiltas oras verčiamas aukštyn.

Meteorologai atidžiai tiria su ciklonais susijusių oro sąlygų seką. Šios žinios itin svarbios orų prognozavimui. Pavyzdžiui, ploni viršutinio sluoksnio plunksniniai debesys, o po to – pilki apatinio sluoksnio lietaus debesys. Šie debesys paprastai atneša lietų kelias valandas prieš šiltąjį frontą.

Už šiltojo fronto yra šilto oro regionas, kuriam būdingas debesuotumas ir drėgmė.

Po to seka šaltasis frontas, kuriame dėl kylančių oro srovių perkūnija. Dažnai šaltojo fronto pakraštyje iškrenta stiprus lietus, kurio trukmė paprastai yra trumpesnė nei šiltojo fronto sąlygomis. Prabėgus šaltajam frontui, kaip taisyklė, užklumpa giedri šalti orai.

Kaip rezultatas natūralių procesų vykstantys atmosferoje, Žemėje stebimi reiškiniai, kurie kelia tiesioginį pavojų ir trukdo funkcionuoti žmogaus sistemoms. Atmosferos pavojai yra ciklonai (uraganai, taifūnai), audros (audros), tornadai (tornadai), kruša, sniego audros, liūtys, ledas, rūkas, žaibai.

Ciklonai gali būti:

1. Paprastieji (netropiniai), atsirandantys dėl šalto ir šilto oro frontų sąveikos tarpusavyje.

2. Tropical, kurie turi skirtingus pavadinimus:

– „uraganas“ – pavadinimas siejamas su audrų dievo vardu tarp senovės majų, vadinamų JAV gyventojais. Centrinė ir Pietų Amerika.

- "taifūnas" išvertus iš kinų kalbos "labai didelis vėjas", vadinamas Rusijos gyventojais ( Tolimieji Rytai), Australija, Korėja, Kinija, Indija, Japonija. Keista ironija taifūnams ir uraganams suteikiami moteriški vardai.

Tropiniai ciklonai

Uraganų tėvynėje, tropikuose, oro masės yra labai karštos ir prisotintos vandens garų – vandenyno paviršiaus temperatūra šiose platumose siekia dvidešimt septynis – dvidešimt aštuonis laipsnius Celsijaus. Dėl to kyla galingos kylančios oro srovės ir išsiskiria jos sukaupta saulės šiluma bei joje esančių garų kondensacija. Procesas vystosi ir auga, pasirodo savotiškas milžiniškas siurblys – į šio siurblio atsiradimo vietoje susidariusį piltuvą įsiurbiamos kaimyninės to paties šilto ir garais prisotinto oro masės ir taip procesas plinta toliau ir pločio, užfiksuodama vis daugiau naujų plotų vandenyno paviršiuje.

Per nutekėjimo angą pilant vandenį iš vonios susidaro sūkurinė vonia. Maždaug tas pats atsitinka su oru, kylančiu aukštyn toje vietoje, kur ciklonas atsiranda – jis pradeda suktis.

Milžiniškas oro siurblys ir toliau veikia, jo piltuvo formos viršuje kondensuojasi daugiau drėgmės, išsiskiria daugiau šilumos. (Amerikos meteorologai suskaičiavo, kad per vieną dieną galima pakelti virš milijono tonų vandens – garų pavidalu, kurie nuolat prisotina paviršinį atmosferos sluoksnį, tokiam užtektų vos per dešimt dienų kondensacijos metu išsiskiriančios energijos. labai industrializuota valstybė, kaip JAV, šešerius metus!). Manoma, kad vidutinio sunkumo ciklonas išskiria maždaug tiek pat energijos, kiek 500 000 atominių bombų, kurių galia nukrito virš Hirosimos. Atmosferos slėgis besikuriančio ciklono centre ir jo pakraščiuose tampa nevienodas: ten, ciklono centre, jis gerokai mažesnis, o staigus slėgio kritimas yra stiprių vėjų, netrukus peraugančių į uraganus, priežastis. Erdvėje, kurios skersmuo nuo trijų šimtų iki penkių šimtų kilometrų, stipriausi vėjai pradeda savo siautulingą sūkurį.

Atsiradę ciklonai pradeda judėti vidutiniu 10–30 km/h greičiu, kartais gali kurį laiką sklandyti virš vietovės.

Ciklonai (paprasti ir atogrąžų) yra didelio masto sūkuriai, kurių skersmuo: paprasti nuo 1000 iki 2000 km; atogrąžų nuo 200 iki 500 km ir aukštis nuo 2 iki 20 km.

Oro masės juda ciklono srityje spirale, sukdamosi link jo centro (šiauriniame pusrutulyje – prieš laikrodžio rodyklę, pietiniame – atvirkščiai) greičiu:

Įprastas ne daugiau 50-70 km / h;

Tropinis 400-500 km/val

Ciklono centre oro slėgis yra mažesnis nei periferijoje, todėl spirale judančios oro masės linksta į centrą, kur vėliau kyla aukštyn ir susidaro stiprūs debesys.

Jei centre:

Normalus ciklono oro slėgis, lyginant su atmosferiniu (760 mm r.s.), yra 713-720 mm r.s.;

Tada atogrąžų ciklono centre slėgis nukrenta iki 675 mm r.s.

Atogrąžų ciklono centre yra žemo slėgio ir aukštos temperatūros zona, 10-40 km skersmens, kurioje karaliauja ramybė - taifūno akis.

Kasmet už gaublys Iškyla ir visiškai išsivysto mažiausiai 70 atogrąžų ciklonų.

Atogrąžų ciklonui (taifūnui, uraganui) priartėjus prie kranto, jis priešais save išnešioja didžiules vandens mases. Audros velenas lydimas stiprus lietus Ir Viesulas. Jis nusileidžia pakrantėse, sunaikindamas viską savo kelyje.

Pavyzdys

1970 metais taifūnas. prasiveržęs pro Gango upės žiotis (Indijoje) užliejo 800 000 km 2 pakrantės. Buvo 200-250 m/s vėjo greitis. Jūros banga pasiekė 10 m aukštį Žuvo apie 400 000 žmonių.

Šiandien yra šiuolaikiniai metodai prognozuojant tropinius ciklonus (taifūnus, uraganus). Kiekvienas įtartinas debesų darinys ten, kur jis neatsirado, yra fotografuojamas meteorologinių palydovų iš kosmoso, orų tarnybos lėktuvai skrenda į „taifūno akį“, kad gautų tikslius duomenis. Ši informacija įdedama į kompiuterius, kad būtų galima apskaičiuoti atogrąžų ciklono (taifūno, uragano) kelią ir trukmę bei iš anksto pranešti gyventojams apie pavojų.

Uraganas

Uraganas – 12 balų (iki 17 balų) vėjo jėga pagal Boforto skalę, t.y. 32,7 m/s (daugiau nei 105 km/h) greičiu ir pasiekia iki 300 m/s (1194 km/h)

Uraganas- stiprus nedidelio masto atmosferos sūkurys, kuriame oras sukasi iki 100 m/s greičiu. Jis yra stulpo formos (kartais su įgaubta sukimosi ašimi) su piltuvo formos išplėtimais viršuje ir apačioje. Oras sukasi prieš laikrodžio rodyklę ir tuo pat metu kyla spirale, traukdamas dulkes, vandenį ir įvairius daiktus. Uraganas sausumoje vadinamas audra ir ant jūros audra. Pagrindinės uraganų savybės yra šios:

Vėjo greitis;

Judėjimo būdai;

Matmenys ir konstrukcija;

Vidutinė veiksmų trukmė.

Svarbiausia uraganų savybė yra vėjo greitis. Žemiau esančioje lentelėje (Boforo skalėje) parodyta vėjo greičio priklausomybė ir režimų pavadinimai. Vidutinis uragano greitis Ukrainoje siekia 50-60 km/val.

Uraganai labai skiriasi dydžiu. Paprastai jos plotis imamas katastrofiško sunaikinimo zonos plotis, kuris gali būti matuojamas šimtais kilometrų. Uragano frontas siekia iki 500 km ilgį. Uraganai įvyksta bet kuriuo metų laiku, tačiau dažniau būna nuo liepos iki spalio. Likusius 8 mėnesius jie yra reti, jų keliai trumpi.

Vidutinė uragano trukmė yra 9-12 dienų. Ukrainoje uraganai netrunka ilgai – nuo ​​kelių sekundžių iki kelių valandų.

Uraganas beveik visada aiškiai matomas, jam artėjant pasigirsta stiprus dūzgimas.

Uraganai yra viena iš galingiausių stichijų jėgų. Pagal savo žalingą poveikį jie nėra prastesni už tokius baisius stichinės nelaimės kaip žemės drebėjimai. Taip yra dėl to, kad jie neša didžiulę energiją. Jo kiekis, kurį per valandą išskiria vidutinės galios uraganas, yra lygus 36 Mgt branduolinio sprogimo energijai.

Uraganas kelia trigubą grėsmę žmonėms, kurie atsiduria jo kelyje. Labiausiai naikina vėjas, bangos ir lietus.

Dažnai uragano lydimas lietus yra daug pavojingesnis nei pats uraganas, ypač tiems žmonėms, kurie gyvena pakrantėje ar šalia jos. Uraganas pakrantėje sukuria iki 30 m aukščio bangas, gali sukelti liūčių, o vėliau ir epidemiją, pavyzdžiui, uragano audros potvynis, sutapusis su įprasta, 1876 metais Indijos pakrantėje sukėlė milžinišką potvynį, kurio metu banga pakilo 12-13 m. Nuo žiaurios epidemijos pasekmių nuskendo apie 100 000 žmonių ir beveik tiek pat mirė.

Uraganas, išplitęs jūra, sukelia didžiules 10-12 metrų ar aukštesnes bangas, sugadindamas ar net privedančias prie laivo žūties.

Didžiausias pavojus uragano metu yra daiktai, pakelti nuo žemės ir sukti dideliu greičiu. Priešingai nei audros, uraganas keliauja siaura juosta, todėl jo galima išvengti. Jums tereikia nustatyti jo judėjimo kryptį ir judėti priešinga kryptimi.

Uragano vėjas griauna stiprius ir lengvus pastatus, niokoja apsėtus laukus, laužo laidus ir išmuša elektros linijas ir ryšių stulpus, gadina greitkelius ir tiltus, laužo ir išlaužo medžius, gadina ir nuskandina laivus, sukelia avarijas gamyboje esančiuose komunaliniuose ir energetiniuose tinkluose. Pasitaikydavo atvejų, kai uraganiniai vėjai sugriovė užtvankas ir užtvankas, dėl kurių kilo dideli potvyniai, numetė traukinius nuo bėgių, plėšė tiltus nuo atramų, nuvertė gamyklų vamzdžius, išmesdavo laivus į sausumą.

Šeštas skyrius
DUJŲ IR SKYSČIŲ SŪKURIO JUDĖJIMAS

6.1. Atmosferos sūkurių mįslės

Visur susiduriame su sūkuriu dujų ir skysčių judėjimu. Didžiausi sūkuriai Žemėje yra atmosferos ciklonai, kurie kartu su anticiklonais yra aukšto slėgio zonos žemės atmosfera, kurios neužfiksavo sūkurio judėjimas, lemia orus planetoje. Ciklonų skersmuo siekia tūkstančius kilometrų. Oras ciklone atlieka sudėtingą trimatį spiralinį judėjimą. Šiauriniame pusrutulyje ciklonai, kaip ir vanduo, tekantis iš vonios į vamzdį, sukasi prieš laikrodžio rodyklę (žiūrint iš viršaus), Pietų pusrutulyje – pagal laikrodžio rodyklę, veikiant Koriolio jėgoms iš Žemės sukimosi.
Ciklono centre oro slėgis yra daug mažesnis nei jo periferijoje, o tai paaiškinama išcentrinių jėgų veikimu ciklono sukimosi metu.
Kilęs iš vidutinių platumų kreivumo vietose atmosferos frontai, vidutinių platumų ciklonas palaipsniui formuojasi į vis stabilesnį ir galingesnį darinį, nes jis daugiausia juda į šiaurę, kur neša šiltą orą iš pietų. Kylantis ciklonas iš pradžių užfiksuoja tik apatinius, paviršinius oro sluoksnius, kurie gerai įšilę. Sūkurys auga iš apačios į viršų. Toliau vystantis ciklonui, oro antplūdis į jį vis dar vyksta šalia žemės paviršiaus. Kildamas aukštyn centrinėje ciklono dalyje, šis šiltas oras palieka susidariusį cikloną 6-8 km aukštyje. Jame esantys vandens garai tokiame aukštyje, kur karaliauja šaltis, kondensuojasi, todėl susidaro debesys ir iškrenta krituliai.
Toks ciklono vystymosi vaizdas, šiandien pripažintas viso pasaulio meteorologų, sėkmingai sumodeliuotas 70-aisiais SSRS sukurtose meteotronų instaliacijose, skirtose sukelti lietų ir sėkmingai išbandytas Armėnijoje. Ant žemės sumontuoti turboreaktyviniai varikliai sukūrė besisukantį karšto oro srautą, kylantį aukštyn. Po kurio laiko virš šios vietos užgimė debesis, pamažu išaugęs į debesį, iš kurio pliaupė lietus.
Tropiniai ciklonai elgiasi žymiai kitaip nei lėti vidutinių platumų ciklonai, kurie Ramusis vandenynas vadinami taifūnais, o Atlante – uraganais. Jų skersmuo yra daug mažesnis (100-300 km) nei vidutinių platumų, tačiau išsiskiria dideliais slėgio gradientais, labai stipriu vėju (iki 50 ir net 100 m/s) ir stipriomis liūtimis.
Tropiniai ciklonai kyla tik virš vandenyno, dažniausiai tarp 5 ir 25 ° šiaurės platumos. Arčiau pusiaujo, kur nukreipiančios Koriolio jėgos yra mažos, jos nesusidaro, o tai įrodo Koriolio jėgų vaidmenį ciklonų generavime.
Iš pradžių judėdami į vakarus, o vėliau į šiaurę ar šiaurės rytus, atogrąžų ciklonai pamažu virsta įprastais, bet labai giliais ciklonais. Patekę iš vandenyno į žemę, jie greitai nublanksta. Taigi vandenyno drėgmė vaidina didžiulį vaidmenį jų gyvenime, kuri, kondensuodamasi kylančiame sūkuriniame oro sraute, išskiria didžiulį latentinės garavimo šilumos kiekį. Pastarasis šildo orą ir padidina jo kilimą, todėl artėjant taifūnui ar uraganui atmosferos slėgis stipriai krenta.

Ryžiai. 6.1. Milžiniškas atmosferos taifūno sūkurys (vaizdas iš kosmoso)

Šie milžiniški siautantys viesulai turi dvi paslaptingas savybes. Pirma, jie retai pasirodo pietiniame pusrutulyje. Antrasis – tokio darinio centre yra „audros akis“ – 15–30 km skersmens zona, kuriai būdingas ramus ir giedras dangus.
Pamatyti, kad taifūnas, o juo labiau vidutinių platumų ciklonas yra viesulas, dėl didžiulių skersmenų galima tik iš kosminio aukščio. Astronautų padarytos besisukančių debesų grandinių nuotraukos yra įspūdingos. Tačiau antžeminiam stebėtojui akivaizdžiausias atmosferos sūkurio tipas yra tornadas. Jo sukimosi stulpelio, besidriekiančio į debesis, skersmuo ploniausioje vietoje yra 300–1000 m virš sausumos, o virš jūros – vos keliasdešimt metrų. IN Šiaurės Amerika, kur tornadai pasirodo daug dažniau nei Europoje (iki 200 per metus), jie vadinami viesulais. Ten jie daugiausia kilę virš jūros ir pyksta, kai yra virš sausumos.
Pateikiamas toks tornado gimimo vaizdas: „1979 m. gegužės 30 d., 4 valandą popiet, Kanzaso šiaurėje susitiko du juodi ir tankūs debesys, praėjus 15 minučių po susidūrimo ir susiliejimo. į vieną debesį, iš apatinio paviršiaus išaugo piltuvas, kuris greitai pailgėjo, įgavo didžiulio kamieno pavidalą, pasiekė žemę ir tris valandas kaip milžiniška gyvatė triuškino aplink valstybę, daužė ir naikino viską, kas ateis. savo keliu - namai, ūkiai, mokyklos ... "
Šis viesulas nuo akmeninių bulių nuplėšė 75 metrų gelžbetoninį tiltą, surišo į mazgą ir įmetė į upę. Vėliau ekspertai apskaičiavo, kad norint tai pasiekti, oro srautas turėjo būti viršgarsinio greičio.
Tai, ką oras daro tornaduose tokiu greičiu, glumina žmones. Taigi, tornade pasklidusios drožlės lengvai prasiskverbia į lentas ir medžių kamienus. Pasakojama, kad tornado užgrobtas metalinis puodas buvo apverstas aukštyn kojomis nesulaužant metalo. Tokios gudrybės paaiškinamos tuo, kad metalo deformacija šiuo atveju buvo atlikta be standžios atramos, galinčios pažeisti metalą, nes objektas buvo ore.

Ryžiai. 6.2. Tornado nuotrauka.

Tornadai anaiptol nėra retas gamtos reiškinys, nors pasirodo tik Šiaurės pusrutulyje, todėl apie juos sukaupta nemažai stebėjimų duomenų. Tornado piltuvo ("kamieno") ertmę supa oro "sienelės", kurios pašėlusiai sukasi spirale prieš laikrodžio rodyklę (kaip taifūnas) (žr. 6.3 pav.) Čia oro greitis siekia 200-300 m/s. Kadangi statinis slėgis jame mažėja didėjant dujų greičiui, tornado „sienos“ siurbia šalia žemės paviršiaus įšilusį orą, o kartu su juo ir atsitrenkiančius objektus, kaip dulkių siurblys.
Visi šie objektai kyla aukštyn, kartais iki debesies, į kurį atsiremia viesulas.

Tornadų keliamoji jėga yra labai didelė. Taigi jie dideliais atstumais neša ne tik smulkius daiktus, bet kartais ir gyvulius bei žmones. 1959 metų rugpjūčio 18 dieną Minsko srityje tornadas arklį iškėlė į nemažą aukštį ir nunešė. Gyvūno kūnas buvo rastas tik už pusantro kilometro. 1920 metais Kanzaso valstijoje tornadas sugriovė mokyklą ir į orą pakėlė mokytoją su visa moksleivių klase kartu su stalais. Po kelių minučių jie visi kartu su mokyklos nuolaužomis buvo nuleisti ant žemės. Dauguma vaikų ir mokytoja liko gyvi ir nenukentėjo, tačiau 13 žmonių žuvo.
Yra ne vienas atvejis, kai tornadai žmones pakelia ir perneša dideliais atstumais, po kurių jie lieka nepažeisti. Paradoksaluiausias iš jų aprašytas: tornadas Mitiščiuose netoli Maskvos įskrido į valstietės Seleznevos šeimą. Įmetęs į griovį moterį, vyriausiąjį sūnų ir kūdikį, jis išsinešė vidurinį sūnų Petiją. Jis buvo rastas tik kitą dieną Maskvos Sokolnikų parke. Berniukas buvo gyvas ir sveikas, bet buvo mirtinai išsigandęs. Keisčiausia čia tai, kad Sokolniki yra iš Mitiščių ne ta kryptimi, kur judėjo viesulas, o priešinga kryptimi. Pasirodo, berniukas buvo perkeltas ne tornado eigoje, o priešinga kryptimi, kur viskas jau seniai nurimo! O gal jis keliavo laiku atgal?
Atrodytų, kad objektus tornade turėtų nešti stiprus vėjas. Tačiau 1953 m. 23 AVP/100 per tornadą Rostove, kaip teigiama, stiprus vėjo gūsis atvėrė namo langus ir duris. Tuo pačiu metu žadintuvas, kuris buvo ant komodos, praskriejo pro trejas duris, virtuvę, koridorių ir pakilo į namo palėpę. Kokios jėgos jį paskatino? Mat pastatas liko nenukentėjęs, o vėjas, galintis taip nešti žadintuvą, turėjo visiškai nugriauti pastatą, kurio vėjas gerokai didesnis nei žadintuvas.
Ir kodėl tornadai, iškeldami krūvas smulkių daiktų iki pat debesų, nuleidžia juos dideliu atstumu beveik kaip sukrautus, ne išsklaidydami, o tarsi išlįsdami iš rankovių?
Neatskiriamas ryšys su pirminiu griaustinio debesiu yra būdingas tornado ir kitų atmosferos sūkurių skirtumas. Arba dėl to, kad iš griaustinio debesies palei tornado „kamieną“ į žemę teka didžiulės elektros srovės, arba dėl to, kad tornado sūkuryje esančios dulkės ir vandens lašai nuo trinties stipriai įsielektrina, tačiau tornadus lydi aukštas lygis elektrinis aktyvumas. „Kamieno“ ertmę nuo sienos iki sienos nuolat perveria elektros iškrovos. Dažnai net švyti.
Tačiau tornado „kamieno“ ertmėje oro sūkurinis judėjimas susilpnėja ir dažniau nukreipiamas ne iš apačios į viršų, o iš viršaus į apačią * (* Tačiau jame teigiama, kad tornado „kamieno“ ertmėje oras juda iš apačios į viršų, o jo sienose – iš viršaus į apačią.). Pasitaiko atvejų, kai toks srautas žemyn tornado viduje pasidarė toks stiprus, kad spaudė daiktus į dirvą (žr. 6.3. pav.). Dėl to, kad tornado vidinėje ertmėje nėra intensyvaus sukimosi, jis šiuo atžvilgiu panašus į taifūną. Taip, ir „audros akis“ tornade egzistuoja dar nepasiekus žemės iš debesies. Taip poetiškai apibūdina J. Maslovas: „Perkūnijos debesyje staiga išnyra „akis“, būtent „akis“ su mirusiu, negyvuoju vyzdžiu. Jausmas toks, kad jis žvelgia į grobį. Jis tai pastebėjo! kurjerio traukinio riaumojimu ir greičiu veržiasi ant žemės, palikdamas ilgą, aiškiai matomą pėdsaką – uodegą.
Specialistus jau seniai domino tos tikrai neišsenkančios energijos, kurią turi tornadai, o juo labiau taifūnai, šaltinių klausimas. Akivaizdu, kad milžiniškų drėgno oro masių šiluminė energija galiausiai paverčiama oro judėjimo atmosferos sūkuryje energija. Bet kas verčia jį susikaupti tokiuose mažuose kiekiuose kaip viesulo kūnas? O ar tokia spontaniška energijos koncentracija neprieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui, teigiančiam, kad šiluminė energija gali išsisklaidyti tik savaime?
Yra daug hipotezių šia tema, tačiau vis dar nėra aiškių atsakymų.
Tyrinėdamas dujų sūkurių energiją V. A. Atsukovskis rašo, kad „dujų sūkurio kūnas sūkurio formavimosi procese suspaudžiamas aplinkos“. Tai patvirtina faktas, kad tornado „kamienas“ yra plonesnis už pagrindą, kur trintis į žemę neleidžia jam išvystyti didelio sukimosi greičio. Sūkurio kūno suspaudimas spaudimu aplinką sukelia jo sukimosi greičio padidėjimą dėl kampinio momento išsaugojimo dėsnio. O padidėjus dujų greičiui sūkuryje, statinis slėgis jame dar labiau krenta. Iš to, daro išvadą A. Atsyukovskis, išplaukia, kad sūkurys koncentruoja aplinkos energiją, o šis procesas iš esmės skiriasi nuo kitų, lydimas energijos išsklaidymo į aplinką.
Būtent čia judėjimo teorija galėtų išgelbėti antrąjį termodinamikos dėsnį, jei būtų įmanoma atrasti, kad dujų sūkuriai spinduliuoja didelius energijos kiekius. Atsižvelgiant į tai, kas pasakyta 4.4 skirsnyje, judėjimo teorija reikalauja, kad orui besisukus tornadu ar taifūnu, jie spinduliuotų ne mažiau energijos, nei sunaudoja orui sukti. O per tornadą, o juo labiau taifūną, jo egzistavimo metu slenka didžiulės oro masės.
Atrodytų, drėgnam orui lengviau išmesti „papildomą“ masės energiją, nespinduliuojant. Tiesą sakant, po drėgmės kondensacijos, atmosferos sūkuriui jį pakėlus į didelį aukštį, iš sūkurio palieka krintančio lietaus lašai, todėl jo masė mažėja. Tačiau sūkurio šiluminė energija nuo to ne tik nesumažėja, bet, priešingai, didėja dėl latentinės garavimo šilumos išsiskyrimo kondensuojantis vandeniui. Tai padidina judėjimo sūkuryje greitį tiek dėl padidėjusio oro kilimo greičio, tiek dėl sukimosi greičio padidėjimo, kai sūkurio kūnas suspaudžiamas. Be to, vandens lašų masės pašalinimas iš sūkurio nepadidėja besisukančios sistemos surišimo energija ir nepadidėja masės defektas likusiame sūkuryje. Sistemos rišamoji energija padidėtų (o kartu padidėtų ir sistemos stabilumas), jeigu sistemos sukimosi greitėjimo metu iš jos būtų pašalinta dalis vidinės sistemos energijos - šilumos. O šilumą lengviausiai pašalina spinduliuotė.
Matyt, niekam neatėjo į galvą pabandyti registruoti tornadų ir taifūnų teminį (infraraudonųjų ir mikrobangų) spinduliavimą. Galbūt jis egzistuoja, bet mes to dar nežinome. Tačiau daugelis žmonių ir gyvūnų uragano artėjimą jaučia net būdami patalpoje ir nežiūrėdami į dangų. Ir manau, kad ne tik dėl atmosferos slėgio kritimo, dėl kurio varnos kūkčioja iš skausmo tuštumose. Žmonės jaučia kažką kito, vieni gąsdina, kiti jaudina. Gal tai torsioninė spinduliuotė, kuri nuo tornado ir taifūno turėtų būti labai intensyvi?
Būtų įdomu paprašyti astronautų padaryti infraraudonųjų spindulių taifūnų nuotraukas iš kosminio aukščio. Atrodo, kad tokios nuotraukos galėtų mums pasakyti daug naujų dalykų.
Tačiau tokios didžiausio Saulės sistemos planetų atmosferose esančio ciklono nuotraukos, nors ir ne infraraudonaisiais spinduliais, jau seniai darytos iš kosminio aukščio. Tai Didžiosios Raudonosios Jupiterio dėmės nuotraukos, kuri, kaip atskleidė 1979 metais amerikiečių erdvėlaivio Voyager 1 darytų nuotraukų tyrimai, yra didžiulis, nuolat egzistuojantis ciklonas galingoje Jupiterio atmosferoje (6. 4 pav.). . Šio ciklopinio ciklopo-taifūno, kurio matmenys yra 40x13 tūkstančių km, „audros akis“ net matomoje šviesoje šviečia grėsminga raudona spalva, iš kurios kilo jo pavadinimas.

Ryžiai. 6.4. Jupiterio Didžioji raudonoji dėmė (SR) ir dėmės kaimynystė („Voyager 1“, 1979).

6.2. Vortex Ranke efektas

Tyrinėdamas ciklinius separatorius dujoms valyti nuo dulkių, prancūzų metalurgijos inžinierius J. Ranke atrado XX amžiaus XX amžiaus pabaigoje. neįprastas reiškinys: srovės centre iš ciklono išeinančių dujų temperatūra buvo žemesnė nei pradinė. Jau 1931 metų pabaigoje Ranke gavo pirmąjį patentą įrenginiui, kurį pavadino „sūkuriniu vamzdžiu“ (VT), kuriame suspausto oro srautas yra padalintas į du srautus – šaltą ir karštą. Netrukus jis užpatentuoja šį išradimą kitose šalyse.
1933 m. Ranke'as pateikė pranešimą Prancūzijos fizikos draugijai apie reiškinį, kurį atrado suslėgtų dujų atskyrimu BT. Tačiau jo žinutė buvo sutikta su nepasitikėjimu mokslo bendruomenėje, nes niekas negalėjo paaiškinti šio proceso fizikos. Juk mokslininkai visai netrukus suprato, kad tai neįmanoma fantastiška idėja„Maksvelo demonas“, kuris, norėdamas atskirti šiltas dujas į karštas ir šaltas, turėjo per mikroskylę iš indo su dujomis išleisti greitųjų dujų molekules, o ne išleisti lėtas. Visi nusprendė, kad tai prieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui ir didėjančios entropijos dėsniui.

Ryžiai. 6.5. Sūkurio vamzdis Ranke.

Daugiau nei 20 metų Ranke's atradimas buvo ignoruojamas. Ir tik 1946 metais vokiečių fizikas R. Hilšas paskelbė darbą apie eksperimentiniai tyrimai VT, kuriame pateikė rekomendacijas dėl tokių įrenginių projektavimo. Nuo tada jie kartais buvo vadinami Ranke-Hilsch vamzdžiais.
Tačiau dar 1937 metais sovietų mokslininkas K. Strahovičius pasakojo, nežinodamas apie Rankės eksperimentus, taikomosios dujų dinamikos paskaitų kurse teoriškai įrodė, kad besisukančių dujų srautuose turi atsirasti temperatūrų skirtumai. Tačiau tik po Antrojo pasaulinio karo SSRS, kaip ir daugelyje kitų šalių, pradėtas plačiai naudoti sūkurio efektas. Reikėtų pažymėti, kad sovietų tyrinėtojai šia kryptimi iki aštuntojo dešimtmečio pradžios užėmė pasaulio lyderystę. Kai kurių sovietinių darbų apie VT apžvalga pateikiama, pavyzdžiui, knygoje, iš kurios mes pasiskoliname ir tai, kas išdėstyta aukščiau, ir daug to, kas pasakyta toliau.
Ranke sūkuriniame vamzdyje, kurio schema parodyta fig. 6.5, cilindrinis vamzdis 1 viename gale sujungtas su spirale 2, kuri baigiasi stačiakampio skerspjūvio antgaliu, kuris užtikrina suslėgtų darbinių dujų tiekimą į vamzdį liestine jo vidinio paviršiaus perimetru. Kitame gale spiralė uždaroma diafragma 3, kurios centre yra skylė, kurios skersmuo yra žymiai mažesnis už vidinį vamzdžio 1 skersmenį. Per šią angą iš vamzdžio 1 išeina šaltų dujų srautas, kuris Sūkurio judėjimo metu vamzdyje 1 yra padalintas į šaltą (centrinę) ir karštąją (periferinę) dalis. Karšta srauto dalis, esanti greta vidinio vamzdžio 1 paviršiaus, sukasi, juda į tolimąjį vamzdžio 1 galą ir palieka jį per žiedinį tarpą tarp jo krašto ir reguliavimo kūgio 4.
B paaiškina, kad bet koks judantis dujų (arba skysčio) srautas, kaip žinote, turi dvi temperatūras: termodinaminę (taip pat vadinamą statine) T, kurią lemia energija. terminis judėjimas dujų molekulės (ši temperatūra būtų matuojama termometru, judančiu kartu su dujų srautu tokiu pat greičiu kaip ir srautas) ir sąstingio temperatūrą T0, kuri matuojama stacionariu termometru, esančiu srauto kelyje. Šios temperatūros yra susijusios su ryšiu

(6.1)

čia C – savitoji dujų šiluminė talpa. Antrasis (6.1) terminas apibūdina temperatūros padidėjimą dėl dujų srauto termometre sulėtėjimo. Jei sąstingis atliekamas ne tik matavimo taške, bet ir visoje srauto dalyje, visos dujos įkaitinamos iki stagnacijos temperatūros T0. Šiuo atveju srauto kinetinė energija paverčiama šiluma.
Transformuodami formulę (6.1), gauname išraišką

(6.2)

kuri sako, kad didėjant srauto greičiui V adiabatinėmis sąlygomis, termodinaminė temperatūra mažėja.
Atkreipkite dėmesį, kad paskutinė išraiška taikoma ne tik dujų, bet ir skysčio srautui. Jame, padidėjus srauto greičiui V adiabatinėmis sąlygomis, turėtų sumažėti ir skysčio termodinaminė temperatūra. Būtent šį vandens srauto temperatūros sumažėjimą, pagreitintą siaurėjančiame vamzdyje į turbiną, L. Gerbrandas atkreipė dėmesį į 3.4 skirsnį, siūlydamas upės vandens šilumą paversti srauto, tiekiamo į turbiną, kinetine energija. hidroelektrinės.
Iš tiesų, dar kartą perrašant išraišką (6.1) į formą

(6.3)

gauname vandens tėkmės kinetinės energijos padidėjimo formulę

(Čia m yra vandens masė, pratekėjusi per vamzdį).
Bet grįžkime prie sūkurio vamzdžio. Įėjimo spirale įsibėgėjančios iki didelio greičio, dujos prie įėjimo į cilindrinį vamzdį 1 turi didžiausią tangentinį greitį VR ir žemiausią termodinaminę temperatūrą. Tada jis juda vamzdžiu 1 cilindrine spirale iki tolimos išleidimo angos, iš dalies uždarytos kūgiu 4. Jei šis kūgis bus pašalintas, visas dujų srautas laisvai išeis per tolimąjį (karštą) 1 vamzdžio galą. Be to, VT įsiurbs pro angą 3 diafragmoje ir dalį lauko oro. (Šiuo principu veikia sūkuriniai ežektoriai, kurių matmenys yra mažesni nei tiesioginio srauto.)
Bet sureguliuodami tarpą tarp kūgio 4 ir vamzdžio 1 krašto, jie pasiekia slėgio padidėjimą vamzdyje iki tokios vertės, kuriai esant išorinio oro siurbimas sustoja ir dalis dujų iš vamzdžio 1 pradeda išeiti. per angą diafragmoje 3. Tuo pačiu metu vamzdyje 1 atsiranda centrinis (paraksialinis) sūkurinis srautas, judantis link pagrindinio (periferinio), bet besisukantis, kaip nurodyta, ta pačia kryptimi.
Visame VT vykstančių procesų komplekse yra du pagrindiniai, daugumos tyrinėtojų nuomone, lemiantys energijos persiskirstymą tarp periferinio ir centrinio sūkurio dujų srautų joje.
Pirmasis iš pagrindinių procesų yra besisukančių srautų tangentinių greičių lauko restruktūrizavimas, kai jie juda vamzdžiu. Greitai besisukantis periferinis srautas palaipsniui perkelia savo sukimąsi į centrinį srautą, judantį link jo. Dėl to centrinio srauto dujų dalelėms priartėjus prie diafragmos 3, abiejų srautų sukimasis nukreipiamas ta pačia kryptimi, o aplink savo ašį sukasi ne dujos, o kietas cilindras. Toks sūkurys vadinamas „kvazikietu“. Tokį pavadinimą lemia tai, kad besisukančio kietojo cilindro dalelės, judamos aplink cilindro ašį, turi vienodą tangentinio greičio priklausomybę nuo atstumo iki ašies: Vr. =. ?r.
Antrasis pagrindinis procesas VP yra periferinių ir centrinių srautų termodinaminių temperatūrų išlyginimas kiekvienoje VP dalyje, kurią sukelia turbulentiniai energijos mainai tarp srautų. Be šio išlyginimo vidinis srautas, kurio tangentiniai greičiai mažesni nei periferinio, turėtų aukštesnę termodinaminę temperatūrą nei periferinio. Kadangi periferinio srauto tangentiniai greičiai yra didesni nei centrinio, tai išlyginus termodinamines temperatūras, periferinio srauto, judančio link vamzdžio 1 išėjimo angos, pusiau uždengto kūgiu 4, stagnacijos temperatūra pasirodo esanti didesnis nei centrinio srauto, judančio link diafragmos 3 angos.
Vienu metu vykstantys du pagrindiniai aprašyti procesai, pasak daugumos tyrinėtojų, lemia energijos perkėlimą iš centrinio dujų srauto VT į periferinį ir dujų atskyrimą į šaltą ir karštą srautą.
Šią VT darbo idėją iki šiol pripažįsta dauguma specialistų. O VT dizainas nuo Rankės laikų beveik nepasikeitė, nors nuo to laiko VT apimtis plečiasi. Nustatyta, kad VT, kuriuose naudojamas kūginis (mažo kūgio kampo) vamzdis, o ne cilindrinis, veikia šiek tiek geriau. Tačiau juos gaminti yra sunkiau. Dažniausiai šalčiui gaminti naudojami dujomis veikiantys VT, tačiau kartais, pavyzdžiui, dirbant sūkuriniuose termostatuose, naudojamas ir šaltas, ir karštas srautas.
Nors sūkurinio vamzdžio efektyvumas yra daug mažesnis nei kitų tipų pramoninių šaldytuvų, nes sunaudojama daug energijos suspaudžiant dujas prieš jas tiekiant į VT, dėl ypatingo dizaino paprastumo ir VT nepretenzingumo. būtini daugeliui programų.
VT gali dirbti su bet kokiais dujiniais darbiniais skysčiais (pavyzdžiui, su vandens garais) ir esant įvairiems slėgio kritimams (nuo atmosferos frakcijų iki šimtų atmosferų). Dujų debitų diapazonas VT taip pat labai platus (nuo m3/val frakcijų iki šimtų tūkstančių m3/val.), taigi ir jų našumo diapazonas. Tačiau didėjant
VT skersmuo (ty padidėjus jo galiai) padidina VT efektyvumą.
Kai VT vienu metu gaminamas šaltas ir karštas dujų srautas, vamzdis daromas neataušinamas. Tokie WT vadinami adiabatiniais. Bet naudojant tik šaltą srovę, naudingiau naudoti VT, kuriame vamzdžio korpusas arba jo tolimasis (karštas) galas aušinamas vandens apvalkalu ar kitu būdu priverstinai. Aušinimas leidžia padidinti HT aušinimo galią.

6.3. Sūkurio vamzdžių paradoksai

Sūkurinis vamzdis, tapęs tuo „Maksvelo demonu“, kuris (atlieka greitų dujų molekulių atskyrimą nuo lėtųjų), ilgą laiką nesulaukė pripažinimo po to, kai jį išrado J. Ranke. Apskritai visi procesai ir įrenginiai , jei jie negaus teorinio pagrindimo ir mokslinio paaiškinimo, mūsų šviesuolio" amžiuje beveik neabejotinai yra pasmerkti atmesti. Tai, jei norite, yra atvirkštinė nušvitimo pusė: viskas, kas neranda momentinio paaiškinimo, neturi teisės egzistuoti !Ir Rankės vamzdyje, net ir pasirodžius minėtam jos kūrybos paaiškinimui, daug kas liko ir lieka neaišku.Deja, knygų ir vadovėlių autoriai retai pastebi tam tikrų klausimų dviprasmybes, o atvirkščiai – dažniau siekia apeiti ir užmaskuoti juos, kad sukurtų mokslo visagalybės vaizdą.Knyga šiuo atžvilgiu nėra išimtis.
Taigi, jos 25 puslapyje paaiškinant perskirstymo procesą! energijos VT pertvarkant besisukančių dujų srautų greičio lauką ir atsiradus „kvazi kietam“ sūkuriui, galima pastebėti tam tikrą painiavą. Pavyzdžiui), mes skaitome: "Kai centrinis srautas juda link ..., jis patiria vis intensyvesnį sūkurį iš išorinio srauto pusės. Šio proceso metu, kai išoriniai sluoksniai susuka vidinius, dėl to ... . vidinio srauto tangentiniai greičiai mažėja, o išorinių didėja“. Šios frazės nelogiškumas privers susimąstyti, ar knygos autoriai bando nuslėpti tai, ko neįmanoma paaiškinti, sukurti logikos vaizdą ten, kur jos nėra?
Bandymai sukurti VT teoriją, konstruojant ir sprendžiant dujų dinaminių lygčių sistemą, aprašančią procesus VT, daugelį autorių privedė prie neįveikiamų matematinių sunkumų. Tuo tarpu eksperimentuotojų atlikti sūkurio efekto tyrimai atskleidė jame vis daugiau naujų bruožų, kurių pagrindimas pasirodė neįmanomas pagal vieną iš priimtų hipotezių.
Aštuntajame dešimtmetyje kriogeninės technologijos plėtra paskatino ieškoti naujų sūkurio efekto galimybių, nes kiti egzistuojantys aušinimo būdai – dujų droselis, išmetimas ir dujų plėtimas – neišsprendė praktinių problemų, iškilusių aušinant didelius kiekius. ir suskystinimo dujos su žema kondensacijos temperatūra. Todėl sūkurinių aušintuvų veikimo tyrimai buvo tęsiami dar intensyviau.
Įdomiausių rezultatų šia kryptimi pasiekė leningradiečiai V. E. Finko. Jo sūkuriniame aušintuve su VT, kurio kūgio kampas yra iki 14 °, buvo pasiektas oro aušinimas iki 30 ° K. Pastebėtas reikšmingas aušinimo efekto padidėjimas, padidėjus dujų slėgiui įleidimo angoje iki 4 MPa ir daugiau, o tai [prieštaravo visuotinai priimtam požiūriui, kad esant didesniam nei 1 MPa slėgiui VT efektyvumas praktiškai nepadidėja. didėjant slėgiui.
Šios ir kitos sūkurinio aušintuvo su ikigarsiniais įėjimo srauto greičiais bandymų metu aptiktos savybės, neatitinkančios esamų idėjų apie sūkurio efektą ir literatūroje naudojamą metodą aušinant dujomis jo pagalba, paskatino V. E. Finko analizuoti šiuos neatitikimus. .
Jis pastebėjo, kad ne tik šaltų (Tx), bet ir „karštų“ (Tr) išeinančių dujų srautų stagnacijos temperatūros pasirodė gerokai žemesnės nei į jo VT tiekiamų dujų temperatūra T. Tai reiškė, kad jo WT energijos balansas neatitiko gerai žinomos Hilscho balanso lygties adiabatiniams WT.

(6.5)

kur I yra specifinė darbinių dujų entalpija,

Turimoje literatūroje Finko nerado straipsnių, skirtų ryšio patikrinimui (6.5). Paskelbtuose darbuose, kaip taisyklė, šalto srauto frakcija JLI buvo skaičiuojama pagal formulę

(6.6)

pagal temperatūros matavimų rezultatus Tovh Gog Goh. Paskutinė formulė gaunama iš (6.5) naudojant sąlygas:
V.E.Finko sukuria stendą, aprašytą, ant kurio kartu su srauto sąstingio temperatūrų matavimais buvo atliekami dujų srautų Ovkh, Ox, Og matavimai. Dėl to buvo tvirtai nustatyta, kad išraiška (6.5) yra nepriimtina skaičiuojant WP energijos balansą, nes įeinančių ir išeinančių srautų specifinių entalpijų skirtumas eksperimentuose buvo 9-24% ir didėjo didėjant. esant įleidimo slėgiui arba sumažėjus įleidžiamų dujų temperatūrai. Finko pažymi, kad tam tikras neatitikimas tarp ryšio (6,5) ir testo rezultatų buvo pastebėtas anksčiau kitų tyrėjų darbuose, pavyzdžiui, kur neatitikimas siekė 10-12%, tačiau šių darbų autoriai aiškino išlaidų matavimo netikslumą.
Be to, V. E. Finko pažymi, kad nė vienas iš anksčiau pasiūlytų VT šilumos perdavimo mechanizmų, įskaitant priešsrovės turbulentinį šilumos perdavimo mechanizmą, nepaaiškina tų didelių šilumos pašalinimo iš dujų greičių, dėl kurių jo užfiksuoti dideli temperatūros kritimai (~ 70 °K ir daugiau) sūkuriniame aušintuve. Jis pateikia savo paaiškinimą dėl dujų aušinimo VT „dujų sūkurinio plėtimosi darbu“, atliekamu vamzdžio viduje virš anksčiau ten patekusių dujų dalių, taip pat per išorinę atmosferą, kur dujos. išeina.
Čia turėtume atkreipti dėmesį, kad bendruoju atveju WT energijos balansas turi tokią formą:

(6.7)

kur Wcool yra šilumos kiekis, pašalintas per laiko vienetą iš VT korpuso dėl natūralaus ar dirbtinio aušinimo. Skaičiuojant adiabatinius vamzdelius, paskutinis (6.7) terminas nepaisomas dėl jo mažumo, nes VT paprastai turi mažas dydis o jų šilumos mainai su aplinkiniu oru per konvekciją yra nežymūs, lyginant su šilumos mainais tarp dujų srautų VT viduje. O dirbant dirbtinai aušinamiems VT, paskutinis terminas (6.7) užtikrina šaltų dujų srauto dalies, išeinančios iš VT, padidėjimą. Finko sūkuriniame aušintuve dirbtinio aušinimo nebuvo, o natūrali konvekcinė šilumos mainai su aplinkiniu atmosferos oru buvo nereikšmingi.
Kitas Finko eksperimentas, aprašytas , neturėjo tiesioginio ryšio su šilumos perdavimo VT problemomis. Tačiau būtent jis verčia labiausiai abejoti ne tik anksčiau egzistavusių idėjų apie šilumos mainų tarp dujų srautų VP teisingumu, bet ir apskritai visuotinai priimto WP veikimo vaizdo teisingumu. Finko įveda ploną strypą išilgai savo VT ašies, kurio kitas galas yra pritvirtintas guolyje. Kai VT veikia, strypas pradeda suktis iki 3000 aps./min greičiu, varomas VT besisukančio centrinio dujų srauto. Bet tik strypo sukimosi kryptis pasirodė esanti priešinga pagrindinio (periferinio) sūkurio dujų srauto VT sukimosi krypčiai!
Iš šio eksperimento galime daryti išvadą, kad centrinio dujų srauto sukimasis yra priešingas periferinio (pagrindinio) srauto sukimuisi. Tačiau tai prieštarauja vyraujančiai idėjai apie „kvazi kietą“ dujų sukimąsi BT.
Be to, V. E. Finko prie išėjimo užregistravo šaltą dujų srautą iš savo VT infraraudonųjų spindulių juostos spektro 5-12 μm bangos ilgio diapazone, kurio intensyvumas didėjo didėjant dujų slėgiui VT įleidimo angoje. Tačiau kartais vizualiai buvo stebima ir „mėlynoji spinduliuotė, kylanti iš upelio šerdies“. Tačiau tyrėjas radiacijai neteikė didelės reikšmės, kaip kuriozinį šalutinį poveikį pažymėdamas radiacijos buvimą ir net neįtraukė jos intensyvumo į vertes. Tai rodo, kad Finko šios spinduliuotės buvimo nesusiejo su šilumos perdavimo mechanizmu BT.
Čia turime dar kartą priminti mechanizmą, siūlomą 4.4 ir 4.5 skyriuose, skirtą „papildomai“ masės energijai išmesti iš kūnų sistemos, įjungtos į sukimąsi, kad būtų sukurta būtina neigiama sistemos rišamoji energija. Rašėme, kad lengviausias būdas išmesti energiją yra elektra įkrauti kūnai. Kai jie sukasi, jie gali tiesiog spinduliuoti energiją elektromagnetinių bangų arba fotonų pavidalu. Bet kokių dujų sraute visada yra tam tikras skaičius jonų, kurių judėjimas apskritimu ar lanku sūkurio sraute turėtų sukelti elektromagnetinių bangų emisiją.
Tiesa, esant techniniams sūkurio sukimosi dažniams, judančio jono radijo bangų spinduliuotės intensyvumas, apskaičiuotas pagal gerai žinomą ciklotrono spinduliuotės pagrindiniu dažniu formulę, pasirodo itin mažas. Tačiau ciklotroninė spinduliuotė nėra vienintelis ir toli gražu ne pats svarbiausias iš galimų besisukančių dujų fotonų emisijos mechanizmų. Yra keletas kitų galimų mechanizmų, pavyzdžiui, dujų molekulių sužadinimas jonų ir garso vibracijomis, o vėliau sužadintų molekulių emisija. Apie ciklotroninę spinduliuotę čia kalbame tik todėl, kad jos mechanizmas labiausiai suprantamas inžinieriui – šios knygos skaitytojui. Dar kartą pakartokime, kad kai gamtai reikia spinduliuoti energiją iš judančių kūnų sistemos, ji ras tūkstančius būdų tai padaryti. Ypač iš tokios sistemos kaip dujų sūkurys, kuriame yra tiek daug radiacijos galimybių, kurios suprantamos net su šiandienos mokslo raida.
V. E. Finko užregistravo elektromagnetinės spinduliuotės juostų spektrą su
bangos ilgiai =10 µm. Juostos spektras būdingas dujų molekulių šiluminiam spinduliavimui. Kietieji kūnai suteikia nuolatinį spinduliuotės spektrą. Iš to galime daryti išvadą, kad Finko eksperimentuose buvo užregistruota darbinių dujų spinduliuotė, o ne VT metalinis korpusas.
Besisukančių dujų šiluminė spinduliuotė gali sunaudoti ne likusią spinduliuojančių molekulių ar jonų masę, o dujų šiluminę energiją kaip judriausią jų vidinės energijos dalį. Šiluminiai susidūrimai tarp dujų molekulių ne tik sužadina molekules, bet ir maitina jonus kinetine energija, kurią jos skleidžia jau elektromagnetinės energijos pavidalu. Ir atrodo, kad dujų sukimasis kažkaip (galbūt dėl ​​torsioninio lauko) stimuliuoja šį spinduliavimo procesą. Dėl fotonų emisijos dujos atšaldomos iki žemesnės temperatūros, nei tai matyti iš žinomų teorijų apie šilumos perdavimą tarp centrinio ir periferinio sūkurio srautų VT.
Finko darbe, deja, nenurodytas stebimos spinduliuotės intensyvumas, todėl kol kas nieko negalima pasakyti apie jos nunešamos galios dydį. Tačiau jis pažymėjo, kad VT sienų vidinis paviršius įkaista bent 5°K, o tai gali būti dėl šios spinduliuotės įkaitimo.
Šiuo atžvilgiu kyla ši hipotezė apie šilumos pašalinimo iš centrinio srauto į periferinį sūkurinį dujų srautą WP procesą. Tiek centrinio, tiek periferinio srauto dujos sukimosi metu išskiria fotonus. Atrodytų, kad periferinis turėtų spinduliuoti intensyviau, nes turi didesnį tangentinį greitį. Tačiau centrinis srautas yra intensyviame ašiniame sukimo lauke, kuris skatina sužadintų molekulių ir jonų fotonų emisiją. (Finko eksperimentuose tai įrodo mėlyno švytėjimo buvimą būtent iš srauto „šerdies“.) Šiuo atveju srauto dujos atšaldomos dėl iš jos išeinančios spinduliuotės, kuri neša energiją, o spinduliuotė sugeriama. vamzdžių sienelėmis, kurios šildomos šia spinduliuote. Tačiau periferinis dujų srautas, besiliečiantis su vamzdžio sienelėmis, pašalina šią šilumą ir įkaista. Dėl to centrinis sūkurinis srautas yra šaltas, o periferinis - šildomas.
Taigi VT kūnas atlieka tarpinio kūno vaidmenį, kuris užtikrina šilumos perdavimą iš centrinio sūkurio srauto į periferinį.
Akivaizdu, kad atvėsus HT korpusą, sumažėja šilumos perdavimas iš jo į periferinį dujų srautą dėl vamzdžio korpuso ir jame esančių dujų temperatūrų skirtumo sumažėjimo ir aušinimo. padidėja HT pajėgumas.
Ši hipotezė taip pat paaiškina Finko aptiktą terminio balanso pažeidimą, apie kurį kalbėjome aukščiau. Iš tiesų, jei dalis spinduliuotės per savo išėjimo angas palieka WP ribas (o ši dalis gali būti ~10%, sprendžiant pagal Finko naudojamo įrenginio geometriją), tada šios spinduliuotės dalies nunešama energija nebėra fiksuojama prietaisais, matuojančiais dujų sąstingio temperatūrą vamzdžių išvaduose. Iš vamzdžio išeinančios spinduliuotės dalis ypač padidėja, jei spinduliuotė generuojama daugiausia prie vamzdžio 3 angos (žr. 6.5 pav.), kur dujų sukimosi greičiai yra didžiausi.
Dar keletą žodžių reikėtų pasakyti apie periferinio dujų srauto šildymą VT. Kai V.E. Finko įrengė dujų srauto "tiesintuvą" (gardelių "stabdį") savo VT "karštame" gale, "karštoje" išeinančio dujų srauto dalyje po "tiesintuvo" temperatūra jau buvo 30-60 °K. didesnis nei Tovh. Tuo pačiu metu šalto srauto dalis padidėjo dėl to, kad sumažėjo praėjimo sekcijos plotas, skirtas „karštai“ srauto daliai pašalinti, o šaltos srauto dalies temperatūra nebuvo ilgiau taip žemai, kaip ir dirbant be „tiesintuvo“.
Įdiegęs „tiesintuvą“ Finko pastebi labai intensyvų triukšmą veikiant jo VT. O dujų šildymą, kai į vamzdį įdedamas „lygintuvas“ (kuris, kaip parodė jo skaičiavimai, negalėjo tiek įkaisti tik dėl dujų srauto trinties į „lygintuvą“) aiškina išvaizda. garso virpesių dujose, kurių rezonatorius yra vamzdis. Šį procesą Finko pavadino „bangų plėtimosi ir dujų suspaudimo mechanizmu“, dėl kurio jis įkaista.
Akivaizdu, kad sulėtėjus dujų srauto sukimuisi dalis srauto kinetinės energijos turėjo paversti šiluma. Tačiau šios transformacijos mechanizmas buvo atskleistas tik Finko darbe.
Tai, kas išdėstyta pirmiau, rodo, kad sūkurinis vamzdis vis dar yra kupinas daug paslapčių ir kad dešimtmečius gyvavusias idėjas apie jo veikimą reikia radikaliai peržiūrėti.

6.4. Priešpriešinės srovės sūkuriuose hipotezė

Sūkuryje yra tiek daug neištirtų, kad daugiau nei viena teoretikų ir eksperimentatorių karta turės pakankamai darbo. Ir tuo pačiu metu sūkurinis judėjimas, matyt, yra labiausiai paplitęs judėjimo tipas gamtoje. Iš tiesų visi tie kūnai (planetos, žvaigždės, elektronai atome ir kt.), apie kuriuos 4.1 skirsnyje rašėme, kad jie atlieka sukamąjį judesį, dažniausiai taip pat juda į priekį. O kai pridėsite jų sukamuosius ir transliacinius judesius, gausite spiralinį judėjimą.
Yra du pagrindiniai spiralių tipai: cilindrinė spiralė, kurią aptarėme 4.3 skyriuje, ir Archimedo spiralė, kurios spindulys didėja didėjant posūkių skaičiui. Spiralinės galaktikos, didžiausi sūkuriai gamtoje, turi tokią išvaizdą.
Be to, sukimosi judėjimo išilgai Archimedo spiralės ir transliacinio judėjimo išilgai jos ašies superpozicija taip pat suteikia trečią spiralės tipą - kūginę. Tokia spirale juda iš vonios į vamzdį, esantį jo apačioje, tekantis vanduo, o tornade – oras. Dujos juda ta pačia kūgine spirale techniniuose ciklonuose. Ten su kiekvienu apsisukimu dalelių trajektorijos spindulys mažėja.

Ryžiai. 6.6. Įvairaus posūkio laipsnio laisvų panardintų purkštukų greičio profilis:
a - tiesioginio srauto srovė; b - šiek tiek besisukanti srovė; c - vidutiniškai besisukanti srovė; g - stipriai besisukanti uždara srovė; e - stipriai besisukanti atvira srovė; siena; b - skylė sienoje; c - purkštuko ribos; d – greičio profilis skirtingais atstumais nuo sienos; e - purkštuko ašis; [U- ašinis greitis.

Tačiau Finko sūkuriniame aušintuve, turinčiame kūginį sūkurinį vamzdelį, periferinis dujų srautas juda besiplečiančia kūgio formos spirale, o artėjantis ašinis srautas – siaurėjančia. Tokią srautų konfigūraciją VT ir techniniame ciklone lemia aparato sienelių geometrija.
Svarstydami apie sūkurinį vamzdį 6.2 skyriuje rašėme, kad atvirkštinis ašinis srautas jame atsiranda, kai dujų išėjimas per tolimąjį (karštą) vamzdžio galą yra iš dalies užblokuotas ir jame susidaro perteklinis slėgis, verčiantis dujas ieškoti antrasis išėjimas iš vamzdžio. Toks priešašinio srauto atsiradimo VT paaiškinimas šiandien yra visuotinai priimtas.
Tačiau besisukančių purkštukų ekspertai, plačiai naudojami, pavyzdžiui, kuriant degiklius šiluminių elektrinių degikliuose, pastebi, kad priešpriešinis srautas išilgai besisukančios srovės ašies atsiranda net ir nesant aparato sienelių. Ištyrus laisvų panardintų purkštukų greičio profilius (žr. 6.6 pav.), matyti, kad atvirkštinis ašinis srautas didėja didėjant srovės sukimo laipsniui .
Fizinė atgalinio srauto priežastis dar nebuvo išaiškinta. Dauguma ekspertų mano, kad taip yra todėl, kad padidėjus purkštuko sukimosi laipsniui, išcentrinės jėgos išmeta jos dujų daleles į periferiją, dėl ko šalia srovės ašies susidaro retėjimo zona, kurioje patenka atmosferos oras. skuba,
esantis priekyje išilgai purkštuko ašies.
Tačiau darbuose parodyta, kad atvirkštinis srautas siejamas ne tiek su statiniu slėgio gradientu čiurkšlėje, kiek su jo greičio tangentinių ir ašinių (ašinių) komponentų santykiu. Pavyzdžiui, purkštukai, suformuoti suktuku su tangentiniu mentės aparatu, esant 40–45° menčių pasvirimo kampui, ašinėje srityje labai retėja, tačiau neturi atvirkštinių srautų. Kodėl jų nėra – ekspertams lieka paslaptis.
Pabandykime jį išnarplioti, tiksliau, kitaip paaiškinti ašinių priešpriešinių srovių atsiradimo sūkuriuose purkštukuose priežastį.
Kaip jau ne kartą minėjome, „papildomos“ masės energijos išmetimas iš sistemos, kuri sukasi, lengviausiai pasiekiama spinduliuojant fotonus. Tačiau tai nėra vienintelis galimas kanalas. Taip pat galime pasiūlyti tokią hipotezę, kuri iš pradžių kai kuriems mechanikams atrodys neįtikėtina.
Kelias iki šios hipotezės buvo ilgas ir jį padarė ne viena fizikų karta. Netgi Viktoras Schaubergeris, genialus austrų grynuolis, miškininkas, laisvalaikiu užsiėmęs fizika, 20-aisiais daug laiko skyręs sūkurio judėjimui suprasti, pastebėjo, kad spontaniškai besisukus į vamzdį iš vonios teka vanduo. , sumažėja vonios ištuštinimo laikas. O tai reiškia, kad sūkuryje didėja ne tik tangentinis, bet ir ašinis srauto greitis. Beje, šį efektą jau seniai pastebėjo alaus mėgėjai. Varžybose, stengdamiesi kuo greičiau butelio turinį įsidėti į burną, dažniausiai pirmiausia stipriai sukasi alų butelyje, prieš jį išpilstydami.
Nežinome, ar Schaubergeris mėgo alų (ko austras jo nemyli!), tačiau šį paradoksalų faktą jis bandė paaiškinti tuo, kad sūkuryje jame esančių molekulių šiluminio judėjimo energija paverčiama kinetine energija. ašinis srovės judėjimas. Jis atkreipė dėmesį, kad nors tokia nuomonė prieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui, kito paaiškinimo rasti nepavyksta, o vandens temperatūros sumažėjimas sūkurinėje vonioje yra eksperimentinis faktas.
Remiantis energijos tvermės ir impulso dėsniais, dažniausiai daroma prielaida, kad srovei sukantis į išilginį sūkurį, dalis srauto judėjimo kinetinės energijos paverčiama jos sukimosi energija, ir ji yra manė, kad dėl to čiurkšlės ašinis greitis turėtų sumažėti. Dėl to, kaip nurodyta, pavyzdžiui, , turėtų sumažėti laisvai užtvindytų purkštukų diapazonas, kai jie sukasi.
Be to, hidraulinėje inžinerijoje jie paprastai visais įmanomais būdais kovoja su skysčių turbulencija įrenginiuose dėl jo perpildymo ir siekia užtikrinti neracionalų laminarinį srautą. Taip yra dėl to, kaip aprašyta, pavyzdžiui, tuo, kad sūkurinio laido atsiradimas skysčio sraute reiškia piltuvo susidarymą skysčio paviršiuje virš įleidimo angos į nutekėjimo vamzdį. Piltuvas pradeda energingai siurbti orą, kurio patekimas į vamzdį yra nepageidautinas. Be to, klaidingai manoma, kad piltuvo su oru atsiradimas, kuris sumažina skysčio užimamą įleidimo angos skerspjūvio dalį, taip pat sumažina skysčio srautą per šią angą.
Alaus mėgėjų patirtis rodo, kad taip manantieji klysta: nepaisant skysčio srauto užimamos skylės skerspjūvio proporcijos sumažėjimo, pastarasis per skylę teka greičiau, kai sukasi srautas, nei be sukimosi.
Jei L. Gerbrandas, apie kurį rašėme 3.4 skyriuje, siekė padidinti hidroelektrinių galią tik ištiesindamas vandens srautą į turbiną ir palaipsniui siaurindamas vamzdį, kad vanduo įgytų didžiausią įmanomą greitį judėjimas į priekį, tada Schaubergeris tiekė smailėjantį vandens vamzdį su sraigtiniais kreipikliais, sukdamas vandens srautą į išilginį sūkurį, o vamzdžio gale įdėjo iš esmės naujos konstrukcijos ašinę turbiną. (Austrijos patentas Nr. 117749, 1930 m. gegužės 10 d.)
Šios turbinos ypatybė (žr. 6.7 pav.) yra ta, kad ji neturi menčių, kurios įprastose turbinose kerta vandens srovę ir ją sulaužydami išeikvoja daug energijos, išeikvojamos jėgoms įveikti. paviršiaus įtempimas ir vandens molekulių sukibimas. Tai lemia ne tik energijos nuostolius, bet ir kavitacijos reiškinių, sukeliančių turbinos metalo eroziją, atsiradimą.
Schauberger turbina yra kūgio formos su spiralės formos ašmenimis kamščiatraukio pavidalu, įsuktomis į besisukančią vandens srovę. Jis nenutraukia srauto ir nesudaro kavitacijos. Nežinia, ar tokia turbina kur nors buvo įgyvendinta praktiškai, tačiau jos schemoje, žinoma, yra daug žadančių idėjų.
Tačiau mus čia domina ne tiek Schauberger turbina, kiek jo teiginys, kad vandens molekulių šiluminio judėjimo sūkuriniame sraute energija gali būti transformuota į vandens tėkmės kinetinę energiją. Šiuo atžvilgiu įdomiausi yra 1952 metais W. Schaubergerio kartu su profesoriumi Franzu Popeliu Štutgarto technikos koledže atliktų eksperimentų rezultatai, apie kuriuos 1952 metais kalba Josefas Gasslbergeris iš Romos.
Tirdami vamzdyno kanalo formos ir jo sienelių medžiagos įtaką hidrodinaminei varžai jame besisukančiam vandens srautui, eksperimento dalyviai nustatė, kad geriausi rezultatai pasiekiami su varinėmis sienelėmis. Tačiau labiausiai stebina tai, kad esant kanalo konfigūracijai, panašiai į antilopės ragą, didėjant vandens greičiui trintis kanale mažėja, o viršijus tam tikrą kritinį greitį, vanduo teka su neigiamu pasipriešinimu, tai yra, yra įsiurbiamas į kanalą ir jame įsibėgėja.

Ryžiai. 6.7. Schauberg turbina

Gasslbergeris sutinka su Schauberger, kad čia sūkurys paverčia vandens šilumą į jo srauto kinetinę energiją. Tačiau pažymi, kad „termodinamika, kaip mokoma mokyklose ir universitetuose, neleidžia tokiai šilumos transformacijai esant žemiems temperatūrų skirtumams“. Tačiau Gasslbergeris pabrėžia, kad šiuolaikinė termodinamika negali paaiškinti daugelio kitų natūralus fenomenas.
Ir čia judėjimo teorija gali padėti suprasti, kodėl sūkurinis judėjimas, atrodytų, priešingai vyraujančioms termodinamikos idėjoms, besisukančio materijos srauto šilumos pavertimą ašinio judėjimo energija pagal formulę (6.4). Dėl srauto sukimosi sūkuryje dalis šilumos, kuri yra vidinės sistemos energijos dalis, paverčiama srauto transliacinio judėjimo išilgai sūkurio ašies kinetine energija. Kodėl būtent išilgai ašies? Taip, nes tada įgyto transliacinio judėjimo greičio vektorius pasirodo statmenas dalelių sukimosi sraute momentinio tangentinio greičio vektoriui ir nekeičia pastarojo reikšmės. Šiuo atveju laikomasi srauto impulso išsaugojimo dėsnio.
Be to, dalelių pagreitis kryptimi, statmena jų pagrindinio (apvalaus) judėjimo sūkuryje krypčiai, sąlygoja reliatyvistinį jų skersinės, o ne išilginės masės padidėjimą. Dėl būtinybės atskirai skaičiuoti elementariųjų dalelių skersines ir išilgines mases* (Tai primena išilginio ir skersinio Doplerio efektų apskaičiavimą atskirai.) daug parašė Pradinis etapas SRT susidarymas (žr., pvz.,.) Būtent išilginė masė (šiuo atveju atitinkanti dalelių tangentinį greitį sūkuryje) lemia išcentrinių jėgų dydį judant sukamaisiais judesiais. Dalį sistemos vidinės energijos pavertus joje esančių kūnų ašinio (ašinio) judėjimo kinetine energija, išcentrinės jėgos nedidėja. Todėl pasirodo, kad atsirandančio ašinio judėjimo energija yra tarsi pašalinta iš apskrito judėjimo problemos, kuri matematiškai prilygsta jos išėjimui iš besisukančios sistemos be jokios fotonų emisijos.
Tačiau sistemos impulso tvermės dėsnis reikalauja, kad sūkurio srautui įgavus ašinį impulsą, koks nors kitas kūnas (pavyzdžiui, sūkurio aparato kūnas) tuo pačiu metu įgytų tokią pat absoliučią impulso vertę priešinga kryptimi. Uždaruose sūkuriniuose aparatuose, pavyzdžiui, sūkuriniuose vamzdeliuose, taip pat kai nėra kontakto tarp sūkurio srauto ir aparato sienelių (kaip kai kuriais atvejais, kai yra laisvų sūkurių srovės), ašinė srauto dalis, kuri turi mažesnis tangentinis greitis nei periferinė dalis, turi įgyti atvirkštinį impulsą. Tačiau atatrankos impulsą taip pat gali nunešti ašinis (ašinis) fotonų arba neutrinų srautas, susidarantis besisukančio judėjimo metu, kuris bus aptartas vienuoliktame skyriuje.
Tai, apskritai, yra tikroji, mūsų požiūriu, priežastis, dėl kurios atsiranda priešpriešinės srovės tiek sūkuriniuose vamzdeliuose, tiek besisukančiose srovėse.

Skyriaus išvados

1 Atmosferos sūkuriams būdingas vyraujantis oro judėjimas dešine ranka ir „audros akies“ buvimas – centrinė lėtų judesių arba ramybės zona.
2. Tornadai vis dar turi nemažai paslapčių: itin didelis oro greitis ir juose įstrigę objektai, nepaprasta keliamoji jėga, viršijanti oro srauto slėgio jėgą, švytėjimo buvimas ir kt.
3. Drėgnų oro masių šiluminė energija paverčiama judėjimo atmosferos sūkuriuose energija. Šiuo atveju energija yra sutelkta, o tai iš pirmo žvilgsnio prieštarauja termodinamikos principams.
4. Prieštaravimas termodinamikai pašalinamas, jei darome prielaidą, kad atmosferos sūkuriai pagal judėjimo teorijos reikalavimus generuoja šiluminę (infraraudonąją ir mikrobanginę) spinduliuotę.
5. 1930-aisiais J. Ranke'o atradus dujų atskyrimo sūkuriniame vamzdyje į karštus prie sienos ir šaltus ašinius sūkurius srautus, atsirado daug naujų technologijų krypčių, tačiau vis dar nėra pakankamai išsamios ir nuoseklios. teorinis paaiškinimas.
6. V.E. kūriniai. Finko devintajame dešimtmetyje suabejojo ​​kai kurių visuotinai priimtų idėjų apie procesus sūkuriniame vamzdyje teisingumu: energijos balansas jame priešsrovinio turbulentinės šilumos perdavimo mechanizmas ir kt.
7. V.E. Finko išsiaiškino, kad sūkuriniame vamzdyje šaltos ašinės priešingos srovės sukimosi kryptis yra priešinga pagrindinio (periferinio) dujų srauto krypčiai ir kad dujų sūkurinis vamzdis sukuria juostos spektro infraraudonąją spinduliuotę, o kartais ir mėlyną spinduliuotę, sklindančią iš vamzdžio. ašinė zona.
8. Sūkurinio vamzdžio stabdžių - dujų srauto tiesintuvo laidų įdėjimas karštajame gale,
kaip V.E. Finko, į intensyvių garso virpesių atsiradimą dujose, kurių rezonatorius yra vamzdis, ir į jų stiprų dujų srauto įkaitimą.
9. Siūlomas mechanizmas šilumos pašalinimui iš ašinio priešpriešinio dujų srauto sūkuriniame vamzdyje į periferinį srautą dėl spinduliuotės, kurią stimuliuoja dujų sukimosi pagreitis ašiniu fotonų srautu, šildančiu sūkurio vamzdžio sieneles, ir iš jų šiluma perduodama juos plaunančiam periferiniam dujų srautui.
10. Ašinis priešpriešinis srautas atsiranda ne tik sūkuriniuose vamzdeliuose, bet ir laisvai besisukančiose srovėse, kur nėra aparato sienelių, kurių priežastis dar nėra iki galo išaiškinta.
11. Praėjusio amžiaus 3 dešimtmetyje V. Schaubergeris atkreipė dėmesį, kad sūkuryje dalis jame esančių molekulių šiluminio judėjimo energijos virsta vandens srovės ašinio judėjimo kinetine energija, ir pasiūlė tai panaudoti.
12. Judėjimo teorija aiškina Schauberger efektą tuo, kad vandens srauto sūkuriavimas lemia tai, kad dalis molekulių šiluminės energijos, kuri yra vidinė srauto energija, nepalieka besisukančio srauto spinduliuotės pavidalu. , bet turi būti transformuojama į srauto kinetinę energiją, nukreiptą statmenai tangentiniam sūkurio greičiui, išilgai sūkurio srauto ašies. Pastarojo reikalauja srauto judėjimo kampinio momento išsaugojimo įstatymas. Ir impulso išsaugojimo išilgai jo sukimosi ašies dėsnis reikalauja, kad kada
Šiuo atveju arba atsirado priešpriešinė srovė, arba atsirado ašinė fotonų ar neutrinų emisija, kompensuojanti išilginio srauto impulso pasikeitimą.