Čo je to cyklón? Pôsobenie a charakteristiky atmosférického cyklónu. Pohyb extratropických cyklónov Maximálna rýchlosť pohybu cyklónu je

Barické útvary v blízkosti zemského povrchu sa vo väčšine prípadov pohybujú v smere stabilného prúdenia vzduchu nad nimi vo výške povrchu AT 700 alebo AT 500 rýchlosťou úmernou rýchlosti na príslušnom povrchu, t.j. podľa pravidla vedúceho toku.

V priemere je koeficient úmernosti medzi rýchlosťou vedúceho prúdenia a rýchlosťou pohybu barických útvarov 0,8 pre AT 700 a 0,6 pre AT 500.

Výpočty však ukazujú, že koeficient proporcionality závisí od rýchlosti vedúceho toku (tabuľka 5.):

Tab. 5. Faktor úmernosti v závislosti od rýchlosti vedúceho toku.

Pravidlo vedúceho toku približne odráža obraz pohybu barických útvarov. Presne povedané, cyklóny a anticyklóny, pohybujúce sa v smere vedúceho toku, sa často odchyľujú od smeru izohyps na povrchu AT 700 alebo AT 500 .

Rýchlosti cyklónu sa značne líšia. V počiatočnom štádiu vývoja sa nízke cyklóny pohybujú rýchlosťou 40-50 km/h, v niektorých prípadoch sa rýchlosť zvyšuje na 80-100 km/h.

K aktívnemu pohybu cyklónov dochádza, pokiaľ nad nimi v strednej troposfére zostáva stabilné prúdenie vzduchu, vedúce prúdenie. Najčastejšie sa cyklóna pohybuje zo západnej polovice horizontu na východnú, v súlade so smerom vedúceho prúdu. Anomálny pohyb barických centier vo vzťahu k vedúcemu toku, ako je uvedené vyššie, je určený množstvom faktorov, z ktorých hlavným je nerovnomerná lokálna zmena v geopotenciálnom gradiente nad pohybujúcim sa centrom.

Teda v súlade s hlavným západo-východným transportom vzdušných hmôt v atmosfére, východný koniec cyklóna je jeho predná časť, západná časť je zadná. Odchýlky od tohto pravidla sú, ak sa smer vedúceho prúdu výrazne líši od smeru západ-východ.

Keď sa cyklóny stanú vysokými (od tretej fázy vývoja), ich rýchlosť prudko klesá. Plniace cyklóny sú kvázi symetrické a studené. V strednej troposfére majú uzavreté izohypsy; Vedúci prúd určitého smeru nad stredom cyklónu už chýba a cyklóny sa spravidla stávajú neaktívnymi (kvázistacionárne). V tomto prípade cyklónový stred niekedy opisuje slučku.

	|	ďalšia prednáška ==>

P. MANTASHYAN.

Pokračujeme v publikovaní časopiseckej verzie článku P. N. Mantashyana „Vortexy: od molekuly po galaxiu“ (pozri „Č. vedy a života“). budeme hovoriť o tornádach a tornádach - prírodných útvaroch obrovskej ničivej sily, ktorých mechanizmus stále nie je celkom jasný.

Veda a život // Ilustrácie

Veda a život // Ilustrácie

Kresba z knihy amerického fyzika Benjamina Franklina, vysvetľujúca mechanizmus výskytu tornád.

Vozidlo Spirit zistilo, že tornáda vznikajú v riedkej atmosfére Marsu, a nafilmovalo ich. Obrázok z webovej stránky NASA.

Obrovské víchrice a tornáda, ktoré sa vyskytujú na rovinách na juhu Spojených štátov a Číny, sú hrozivým a veľmi nebezpečným javom.

Veda a život // Ilustrácie

Tornádo môže dosiahnuť výšku kilometer, pričom sa opiera o jeho vrchol búrkový oblak.

Tornádo na mori zdvihne a vtiahne do seba desiatky ton vody morský život a môže zlomiť a potopiť malú loď. V ére plachetníc sa snažili tornádo zničiť streľbou z kanónov.

Na obrázku je jasne vidieť, že tornádo rotuje, točí vzduch, prach a dažďovú vodu v špirále.

Mesto Kansas City, ktoré silné tornádo zmenilo na ruiny.

Sily pôsobiace na tajfún v prúde pasátov.

Amperov zákon.

Coriolisove sily na točni.

Magnusov efekt na stole a vo vzduchu.

Vírivý pohyb vzduchu sa pozoruje nielen pri tajfúnoch. Existujú víry väčšie ako tajfún - to sú cyklóny a anticyklóny, najväčšie vzdušné víry na planéte. Sú oveľa väčšie ako tajfúny a môžu dosiahnuť priemer viac ako tisíc kilometrov. V istom zmysle ide o antipodálne víry: majú takmer opak. Cyklóny severnej a južnej pologule sa otáčajú rovnakým smerom ako tajfúny týchto pologúľ a anticyklóny - opačným smerom. Cyklóna so sebou prináša nepriaznivé počasie sprevádzané zrážkami, anticyklóna naopak jasné slnečné počasie. Schéma na vytvorenie cyklónu je pomerne jednoduchá - všetko začína interakciou studených a teplých atmosférických frontov. Zároveň časť teplého atmosférického frontu preniká do studeného frontu v podobe akéhosi atmosférického „jazyka“, v dôsledku čoho teplý, ľahší vzduch začína stúpať a prebiehajú dva procesy. Po prvé, molekuly vodnej pary pod vplyvom magnetické pole Zeme sa začnú otáčať a zapoja všetok stúpajúci vzduch do rotačného pohybu, čím sa vytvorí obrovský vzduchový vír (pozri „Veda a život“ č. ). Po druhé, teplý vzduch na vrchu sa ochladzuje a vodná para v ňom kondenzuje do oblakov, ktoré padajú ako zrážky vo forme dažďa, krupobitia alebo snehu. Takáto cyklóna môže pokaziť počasie na obdobie niekoľkých dní až dvoch až troch týždňov. Jeho „životnú aktivitu“ podporuje prílev nových častí vlhkého teplého vzduchu a jeho interakcia s frontom studeného vzduchu.

Anticyklóny sú spojené so znižovaním vzdušných hmôt, ktoré sú adiabaticky, to znamená bez výmeny tepla s životné prostredie, zahrejte ich relatívna vlhkosť pádov, čo vedie k vyparovaniu existujúcich oblakov. Súčasne v dôsledku interakcie molekúl vody s magnetickým poľom Zeme dochádza k anticyklonálnej rotácii vzduchu: na severnej pologuli - v smere hodinových ručičiek, na južnej - proti. Anticyklóny so sebou prinášajú stabilné počasie na obdobie niekoľkých dní až dvoch až troch týždňov.

Mechanizmy vzniku cyklónov, anticyklón a tajfúnov sú zjavne identické a špecifická spotreba energie (energia na jednotku hmotnosti) tajfúnov je oveľa vyššia ako u cyklónov a anticyklón, len v dôsledku vysoká teplota vzduchové hmoty ohrievané slnečným žiarením.

Tornáda

Zo všetkých vírov, ktoré sa tvoria v prírode, sú tornáda najzáhadnejšou, v skutočnosti súčasťou búrkového mraku. Spočiatku, v prvej fáze tornáda, je rotácia viditeľná iba v spodnej časti búrkového mraku. Potom časť tohto oblaku visí dolu vo forme obrovského lievika, ktorý je stále dlhší a dlhší a nakoniec dosiahne povrch zeme alebo vody. Zdá sa, že gigantický kmeň visí z oblaku, ktorý pozostáva z vnútornej dutiny a stien. Výška tornáda sa pohybuje od stoviek metrov po kilometer a spravidla sa rovná vzdialenosti od spodnej časti oblaku k povrchu zeme. Funkcia vnútorná dutina - znížený tlak vzduchu v nej. Táto vlastnosť tornáda vedie k tomu, že dutina tornáda slúži ako druh čerpadla, ktoré dokáže nasať obrovské množstvo vody z mora alebo jazera a spolu so zvieratami a rastlinami ich premiestniť na značné vzdialenosti a zvrhnúť. ich dole dažďom. Tornádo je schopné uniesť aj pomerne veľké náklady - autá, vozíky, ľahké lode, malé budovy a niekedy aj s ľuďmi v nich. Tornádo má obrovskú ničivú silu. Pri kontakte s budovami, mostami, elektrickými vedeniami a ďalšou infraštruktúrou im spôsobuje veľkú deštrukciu.

Tornáda majú maximálnu špecifickú energetickú náročnosť, ktorá je úmerná druhej mocnine rýchlosti vírivých prúdov vzduchu. Podľa meteorologickej klasifikácie, keď rýchlosť vetra v uzavretom víre nepresiahne 17 m/s, sa nazýva tropická depresia, ak rýchlosť vetra nepresiahne 33 m/s, potom ide o tropickú búrku a ak rýchlosť vetra je od 34 m/s a vyššie potom je to tajfún. Pri silných tajfúnoch môže rýchlosť vetra prekročiť 60 m/s. V tornáde môže podľa rôznych autorov rýchlosť vzduchu dosahovať od 100 do 200 m/s (niektorí autori poukazujú na nadzvukovú rýchlosť vzduchu v tornáde – cez 340 m/s). Priame meranie rýchlosti prúdenia vzduchu v tornádach je na súčasnej úrovni technologického rozvoja prakticky nemožné. Všetky zariadenia určené na fixáciu parametrov tornáda sú nimi nemilosrdne rozbité pri prvom kontakte. Rýchlosť tokov tornád sa posudzuje podľa nepriamych znakov, najmä podľa zničenia, ktoré spôsobujú, alebo podľa hmotnosti tovaru, ktorý prevážajú. okrem toho rozlišovacia črta klasické tornádo - prítomnosť rozvinutého búrkového mraku, druhu elektrickej batérie, ktorá zvyšuje špecifickú energiu tornáda. Aby sme pochopili mechanizmus vzniku a vývoja tornáda, najprv zvážime štruktúru búrkového mraku.

BÚRKY OBLAK

V typickom búrkovom oblaku je horná časť kladne nabitá a základňa záporne nabitá. To znamená, že vo vzduchu, podporovaný stúpajúcimi prúdmi, stúpa obrovský elektrický kondenzátor s veľkosťou mnohých kilometrov. Prítomnosť takéhoto kondenzátora vedie k tomu, že na povrchu zeme alebo vody, nad ktorým sa oblak nachádza, sa objaví jeho elektrická stopa - indukovaná nabíjačka, ktorá má opačné znamienko náboja základne oblaku, teda zemský povrch bude kladne nabitý.

Mimochodom, skúsenosť s vytvorením indukovaného elektrického náboja sa dá urobiť doma. Na povrch stola nasypte malé kúsky papiera, suché vlasy rozčešte plastovým hrebeňom a hrebeň priložte k nahromadeným papierom. Všetci sa odtrhnú od stola, ponáhľajú sa k hrebeňu a držia sa ho. Výsledok tohto jednoduchého experimentu je vysvetlený veľmi jednoducho. Hrebeň dostal v dôsledku trenia o vlas elektrický náboj a na papieriku indukuje náboj opačného znamienka, ktorý priťahuje kúsky papiera k hrebeňu plne v súlade s Coulombovým zákonom.

V blízkosti základne rozvinutého búrkového mraku je silný vzostupný prúd vzduchu nasýtený vlhkosťou. Okrem dipólových molekúl vody, ktoré sa začínajú otáčať v magnetickom poli Zeme, prenášajú hybnosť na neutrálne molekuly vzduchu a zapájajú ich do rotácie, sú vo vzostupnom prúde kladné ióny a voľné elektróny. Môžu vzniknúť v dôsledku vystavenia molekúl slnečnému žiareniu, prirodzenému rádioaktívnemu pozadiu oblasti a v prípade búrkového mraku v dôsledku energie elektrického poľa medzi základňou búrkového mraku a zemou (pamätajte indukovaný elektrický náboj!). Mimochodom, v dôsledku indukovaného kladného náboja na zemskom povrchu počet kladných iónov v stúpajúcom prúde vzduchu výrazne prevyšuje počet záporných iónov. Všetky tieto nabité častice sa pod pôsobením stúpajúceho prúdu vzduchu ponáhľajú k základni búrkového mraku. Vertikálne rýchlosti kladných a záporných častíc v elektrickom poli sú však rozdielne. Intenzitu poľa možno odhadnúť z potenciálneho rozdielu medzi základňou mraku a zemským povrchom – podľa meraní výskumníkov ide o niekoľko desiatok miliónov voltov, ktoré pri výške základne búrkového mraku jeden až dva kilometre, dáva intenzitu elektrického poľa desiatky tisíc voltov na meter. Toto pole urýchľuje kladné ióny a spomaľuje záporné ióny a elektróny. Preto za jednotku času prejde prierezom vzostupného toku viac kladných nábojov ako záporných. Inými slovami, medzi zemským povrchom a základňou oblaku sa objaví elektrický prúd, aj keď správnejšie by bolo hovoriť o obrovskom množstve elementárnych prúdov spájajúcich zemského povrchu so základňou cloudu. Všetky tieto prúdy sú paralelné a prúdia rovnakým smerom.

Je jasné, že podľa Ampérovho zákona sa budú navzájom ovplyvňovať, teda budú sa priťahovať. Z priebehu fyziky je známe, že sila vzájomnej príťažlivosti jednotkovej dĺžky dvoch vodičov s elektrickými prúdmi tečúcimi rovnakým smerom je priamo úmerná súčinu síl týchto prúdov a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi vodičmi. .

Príťažlivosť dvoch elektrických vodičov je spôsobená Lorentzovými silami. Elektróny pohybujúce sa vo vnútri každého vodiča sú ovplyvnené magnetickým poľom vytvoreným elektrickým prúdom v susednom vodiči. Ovplyvňuje ich Lorentzova sila smerujúca pozdĺž priamky spájajúcej stredy vodičov. Ale pre vznik sily vzájomnej príťažlivosti je prítomnosť vodičov úplne voliteľná - stačia samotné prúdy. Napríklad dve častice v pokoji s rovnakým elektrickým nábojom sa podľa Coulombovho zákona navzájom odpudzujú, ale rovnaké častice pohybujúce sa rovnakým smerom sa navzájom priťahujú, kým sa sily príťažlivosti a odpudzovania navzájom nevyrovnajú. Je ľahké vidieť, že vzdialenosť medzi časticami v rovnovážnej polohe závisí len od ich rýchlosti.

V dôsledku vzájomnej príťažlivosti elektrických prúdov sa nabité častice ponáhľajú do stredu búrkového mračna, pričom na ceste interagujú s elektricky neutrálnymi molekulami a tiež ich presúvajú do stredu búrkového mračna. Plocha prierezu stúpajúceho toku sa zníži o koľkokrát, a keďže sa tok otáča, potom sa podľa zákona zachovania hybnosti zvýši jeho uhlová rýchlosť. S prúdením nahor sa stane to isté, čo s krasokorčuliarkou, ktorá sa pri točení na ľade s vystretými rukami tlačí k telu, čím sa jej rýchlosť otáčania prudko zvýši (učebnicový príklad z učebníc fyziky, ktorý sme môžete pozerať v televízii!). Takéto prudké zvýšenie rýchlosti rotácie vzduchu v tornáde so súčasným znížením jeho priemeru povedie k zvýšeniu lineárnej rýchlosti vetra, ktorá, ako bolo uvedené vyššie, môže dokonca prekročiť rýchlosť zvuku.

Práve prítomnosť búrkového mraku, ktorého elektrické pole oddeľuje nabité častice v znamení, vedie k tomu, že rýchlosti prúdenia vzduchu v tornáde prevyšujú rýchlosti prúdenia vzduchu v tajfúne. Obrazne povedané, búrkový mrak slúži ako akási „elektrická šošovka“, v ohnisku ktorej sa sústreďuje energia stúpajúceho prúdu vlhkého vzduchu, čo vedie k vzniku tornáda.

MALÝ VORTEX

Existujú aj víry, ktorých mechanizmus vzniku nijako nesúvisí s rotáciou dipólovej molekuly vody v magnetickom poli. Najbežnejšie medzi nimi sú prachové víry. Tvoria sa v púštnych, stepných a horských oblastiach. Z hľadiska veľkosti sú nižšie ako klasické tornáda, ich výška je asi 100 - 150 metrov a ich priemer je niekoľko metrov. Pre vznik prachových vírov je nevyhnutnou podmienkou púštna, dobre vyhriata rovina. Po vytvorení takýto vír existuje pomerne krátky čas, 10-20 minút, po celú dobu sa pohybuje pod vplyvom vetra. Napriek tomu, že púštny vzduch prakticky neobsahuje vlhkosť, jeho rotačný pohyb je zabezpečený interakciou elementárnych nábojov s magnetickým poľom Zeme. Nad rovinou, silne ohrievanou slnkom, je mohutné stúpanie vzduchu, ktorého niektoré molekuly sa vplyvom slnečného žiarenia a najmä jeho ultrafialovej časti ionizujú. Fotóny slnečného žiarenia vyraďujú elektróny z vonkajších elektrónových obalov atómov vzduchu, čím vytvárajú páry kladných iónov a voľných elektrónov. Vzhľadom na to, že elektróny a kladné ióny majú výrazne rozdielne hmotnosti s rovnakým nábojom, ich príspevok k vytvoreniu momentu hybnosti víru je odlišný a smer rotácie prachového víru je určený smerom rotácie kladného víru. ióny. Takýto rotujúci stĺpec suchého vzduchu pri svojom pohybe zdvíha z povrchu púšte prach, piesok a drobné kamienky, ktoré samy osebe nehrajú žiadnu rolu v mechanizme vzniku prašného víru, ale slúžia ako akýsi indikátor. rotácie vzduchu.

V literatúre sú opísané aj vzdušné víry, pomerne zriedkavé prírodný úkaz. Vyskytujú sa počas horúceho dňa na brehoch riek alebo jazier. Životnosť takýchto vírov je krátka, objavujú sa nečakane a rovnako náhle miznú. K ich vzniku sa zrejme podieľajú tak molekuly vody, ako aj ióny vznikajúce v teplom a vlhkom vzduchu vplyvom slnečného žiarenia.

Oveľa nebezpečnejšie sú vodné víry, ktorých mechanizmus vzniku je podobný. Opis sa zachoval: „V júli 1949, v štáte Washington, za teplého slnečného dňa s bezoblačnou oblohou, sa na hladine jazera zdvihol vysoký stĺp vodnej hmly. Existoval len niekoľko minút, no mal značnú zdvíhaciu silu. Keď sa priblížil k brehu rieky, zdvihol dosť ťažký motorový čln dlhý asi štyri metre, posunul ho o niekoľko desiatok metrov a po dopade na zem ho rozbil na kusy. Vodné víry sú najčastejšie tam, kde je povrch vody silne ohrievaný slnkom – v tropických a subtropických pásmach.

Pri veľkých požiaroch môže dôjsť k víreniu vzduchu. Takéto prípady sú popísané v literatúre, my uvádzame jeden z nich. „V roku 1840 sa v Spojených štátoch klčovali lesy na polia. Na veľkej čistinke bolo nahromadené obrovské množstvo kríkov, konárov a stromov. Boli podpálené. Po nejakom čase sa plamene jednotlivých ohnísk stiahli k sebe a vytvorili ohnivý stĺp, široký dole, naostrený hore, vysoký 50-60 metrov. Ešte vyššie ustúpil oheň dymu, ktorý stúpal vysoko do neba. Víchrica z ohňového dymu sa otáčala úžasnou rýchlosťou. Majestátny a hrôzostrašný pohľad sprevádzal silný hluk, pripomínajúci hromy. Sila víchrice bola taká veľká, že sa zdvihla do vzduchu a odhodila veľké stromy.

Zvážte proces formovania ohnivého tornáda. Pri spaľovaní dreva sa uvoľňuje teplo, ktoré sa čiastočne premieňa na kinetickú energiu stúpajúceho prúdenia ohriateho vzduchu. Pri spaľovaní však dochádza k ďalšiemu procesu - ionizácii vzduchu a produktov spaľovania.

palivo. A hoci vo všeobecnosti sú ohriaty vzduch a produkty spaľovania paliva elektricky neutrálne, v plameni sa tvoria kladne nabité ióny a voľné elektróny. Pohyb ionizovaného vzduchu v magnetickom poli Zeme nevyhnutne povedie k vytvoreniu ohnivého tornáda.

Chcel by som poznamenať, že k vírivému pohybu vzduchu dochádza nielen pri veľkých požiaroch. D.V. Nalivkin vo svojej knihe Tornáda kladie otázky: „Už sme viackrát hovorili o hádankách spojených s nízkodimenzionálnymi vírmi, snažili sme sa pochopiť, prečo sa všetky víry točia? Sú tu aj ďalšie otázky. Prečo, keď slama horí, zohriaty vzduch stúpa nie priamočiaro, ale špirálovito a začína sa točiť. Horúci vzduch sa v púšti správa rovnako. Prečo to nejde hore bez prachu? To isté sa deje s hmlou a rozprašovaním, keď horúci vzduch preteká po hladine vody.“

Sú tam víry, ktoré vznikajú pri sopečných erupciách, pozorované boli napríklad nad Vezuvom. V literatúre sa im hovorí popolové víry - na vírovom pohybe sa podieľajú oblaky popola vybuchnuté sopkou. Mechanizmus vzniku takýchto vírov je vo všeobecnosti podobný mechanizmu vzniku požiarnych vírov.

Pozrime sa teraz, aké sily pôsobia na tajfúny v nepokojnej atmosfére našej Zeme.

SILA CORIOLIS

Zotrvačná sila, nazývaná Coriolisova sila, pôsobí na teleso pohybujúce sa v rotujúcej vzťažnej sústave, napríklad na povrchu rotujúceho disku alebo gule. Táto sila je určená vektorovým súčinom (číslovanie vzorcov začína v prvej časti článku)

FK = 2M[ VΩ], (20)

Kde M- telesná hmotnosť; V - vektor rýchlosti tela; Ω - vektor uhlovej rýchlosti otáčania referenčného systému, v prípade glóbus- uhlová rýchlosť rotácie Zeme, a [VΩ] - ich vektorový súčin, ktorý v skalárnej forme vyzerá takto:

F l \u003d 2M | v | | Ω | sin α, kde α je uhol medzi vektormi.

Rýchlosť pohybu telesa na povrchu zemegule možno rozložiť na dve zložky. Jedna z nich leží v rovine dotýkajúcej sa gule v bode, kde sa nachádza teleso, inými slovami, horizontálna zložka rýchlosti: druhá, vertikálna zložka, je kolmá na túto rovinu. Coriolisova sila pôsobiaca na teleso je úmerná sínusu zemepisnej šírky jeho polohy. Teleso pohybujúce sa pozdĺž poludníka akýmkoľvek smerom na severnej pologuli je ovplyvnené Coriolisovou silou smerujúcou doprava. Práve táto sila spôsobuje, že pravé brehy riek severnej pologule odplavujú bez ohľadu na to, či tečú na sever alebo na juh. Na južnej pologuli je rovnaká sila v pohybe nasmerovaná doľava a rieky tečúce v poludníkovom smere odplavujú ľavé brehy. V geografii sa tento jav nazýva Baerov zákon. Keď koryto rieky nie je zarovnané s poludníkom, Coriolisova sila bude menšia o kosínus uhla medzi smerom toku rieky a poludníkom.

Takmer všetky štúdie venované vzniku tajfúnov, tornád, cyklónov a všemožných víchric, ako aj ich ďalšiemu pohybu naznačujú, že hlavnou príčinou ich výskytu je Coriolisova sila a je to ona, kto určuje trajektóriu ich pohyb na povrchu Zeme. Ak by sa však Coriolisova sila podieľala na vytváraní tornád, tajfúnov a cyklónov, potom by na severnej pologuli mali pravú rotáciu - v smere hodinových ručičiek a na južnej - ľavú, teda proti. Ale tajfúny, tornáda a cyklóny severnej pologule sa otáčajú doľava proti smeru hodinových ručičiek a na južnej pologuli doprava, v smere hodinových ručičiek. To absolútne nezodpovedá smeru vplyvu Coriolisovej sily, navyše je jej priamo opačný. Ako už bolo spomenuté, veľkosť Coriolisovej sily je úmerná sínusu zemepisnej šírky, a preto je maximálna na póloch a chýba na rovníku. Ak by to následne prispelo k vytvoreniu vírov rôznych mierok, najčastejšie by sa objavovali v polárnych šírkach, čo úplne odporuje dostupným údajom.

Vyššie uvedená analýza teda presvedčivo dokazuje, že Coriolisova sila nemá nič spoločné s tvorbou tajfúnov, tornád, cyklónov a všetkých druhov vírov, o mechanizmoch tvorby ktorých sa hovorí v predchádzajúcich kapitolách.

Predpokladá sa, že je to Coriolisova sila, ktorá určuje ich trajektórie, najmä preto, že na severnej pologuli sa tajfúny ako meteorologické útvary počas svojho pohybu odchyľujú doprava a na juhu doľava, čo zodpovedá smeru Coriolisova sila v týchto hemisférach. Zdalo by sa, že dôvod odchýlky trajektórií tajfúnov sa našiel – ide o Coriolisovu silu, ale neunáhlime sa k záverom. Ako je uvedené vyššie, keď sa tajfún pohybuje po povrchu Zeme, bude ako jediný objekt ovplyvnený Coriolisovou silou rovnajúcou sa:

F c = 2MVΩ sin θ cos α, (21)

kde θ je zemepisná šírka tajfúnu; α je uhol medzi vektorom rýchlosti tajfúnu ako celku a poludníkom.

Aby sme zistili skutočný dôvod odchýlky trajektórií tajfúnu, skúsme určiť hodnotu Coriolisovej sily pôsobiacej na tajfún a porovnať ju s inou, ako teraz uvidíme, reálnejšou silou.

SILA MAGNUSU

Tajfún poháňaný pasátom bude ovplyvnený silou, o ktorej, pokiaľ je autorovi známe, zatiaľ v tejto súvislosti neuvažoval žiadny bádateľ. Toto je sila interakcie tajfúnu ako jedného objektu s prúdom vzduchu, ktorý týmto tajfúnom pohybuje. Ak sa pozriete na obrázok zobrazujúci trajektórie tajfúnov, uvidíte, že sa pohybujú z východu na západ pod vplyvom neustáleho fúkania tropické vetry, pasáty, ktoré vznikajú v dôsledku rotácie zemegule. Pasát zároveň neprenáša tajfún len z východu na západ. Najdôležitejšie je, že tajfún v pasátovom vetre je ovplyvnený silou v dôsledku interakcie vzdušných prúdov samotného tajfúnu so vzdušným prúdom pasátu.

Vplyv vzniku priečnej sily pôsobiacej na teleso rotujúce v prúde kvapaliny alebo plynu, ktorý naň dopadá, objavil nemecký vedec G. Magnus v roku 1852. Prejavuje sa to tak, že ak rotujúci kruhový valec obteká irotačné (laminárne) prúdenie kolmé na jeho os, potom v tej časti valca, kde je lineárna rýchlosť jeho povrchu opačná k rýchlosti prichádzajúceho prúdenia, vzniká tzv. vzniká oblasť zvýšeného tlaku. A na opačnej strane, kde sa smer lineárnej rýchlosti povrchu zhoduje s rýchlosťou prichádzajúceho prúdenia, je plocha znížený tlak. Tlakový rozdiel na opačných stranách valca vedie k vzniku Magnusovej sily.

Vynálezcovia sa pokúsili využiť silu Magnusa. Bola navrhnutá, patentovaná a postavená loď, na ktorú boli namiesto plachiet nainštalované vertikálne valce otáčané motormi. Účinnosť takýchto rotačných valcových „plachiet“ v niektorých prípadoch dokonca prevyšovala účinnosť bežných plachiet. Magnusov efekt využívajú aj futbalisti, ktorí vedia, že ak dáte lopte pri údere rotačný pohyb, potom sa trajektória jej letu stane krivočiarou. Takýmto úderom, ktorý sa nazýva „suchý list“, môžete poslať loptu do súperovej brány takmer z rohu futbalového ihriska, ktorý je v línii bránky. Pri údere loptičku skrútia volejbalisti, tenisti a pingpongisti. Vo všetkých prípadoch pohyb víriacej gule po zložitej trajektórii spôsobuje súperovi veľa problémov.

Vráťme sa však k tajfúnu rozhýbanému pasátom.

Pasáty, stabilné vzdušné prúdy (nepretržite fúkajú viac ako desať mesiacov v roku) v tropických zemepisných šírkach oceánov, pokrývajú 11 percent ich plochy na severnej pologuli a až 20 percent na južnej. Hlavný smer pasátov je z východu na západ, no v nadmorskej výške 1-2 kilometre ich dopĺňajú poludníkové vetry vanúce smerom k rovníku. Výsledkom je, že na severnej pologuli sa pasáty presúvajú na juhozápad a na juh

Na severozápad. Pasáty sa do povedomia Európanov dostali po prvej Kolumbovej výprave (1492-1493), keď jej účastníkov ohromila stabilita silných severovýchodných vetrov, ktoré niesli karavely z pobrežia Španielska cez tropické oblasti Atlantiku.

Gigantickú masu tajfúnu si možno predstaviť ako valec rotujúci v pasátovom vetre. Ako už bolo spomenuté, na južnej pologuli sa otáčajú v smere hodinových ručičiek a proti smeru hodinových ručičiek na severnej pologuli. Preto sa v dôsledku interakcie so silným prúdom pasátového vetra tajfúny na severnej aj južnej pologuli odchyľujú od rovníka - na sever a na juh. Tento charakter ich pohybu dobre potvrdzujú pozorovania meteorológov.

(Nasleduje koniec.)

Amperov zákon

V roku 1920 francúzsky fyzik Henre Marie Ampère experimentálne objavil nový fenomén – interakciu dvoch vodičov s prúdom. Ukázalo sa, že dva paralelné vodiče sa priťahujú alebo odpudzujú v závislosti od smeru prúdu v nich. Vodiče majú tendenciu sa k sebe približovať, ak prúdy tečú rovnakým smerom (paralelné), a vzďaľovať sa od seba, ak prúdy tečú v opačných smeroch (antiparalelné). Ampère dokázal tento jav správne vysvetliť: dochádza k interakcii magnetických polí prúdov, ktorá je určená „pravidlom gimletu“. Ak je vložka zaskrutkovaná v smere prúdu I, pohyb rukoväte udáva smer magnetických siločiar H.

Elektrický prúd tvoria aj dve paralelne letiace nabité častice. Preto sa ich trajektórie budú zbiehať alebo rozchádzať v závislosti od znamienka náboja častice a smeru ich pohybu.

Pri navrhovaní silnoprúdových elektrických cievok (solenoidov) je potrebné brať do úvahy vzájomné pôsobenie vodičov - paralelné prúdy pretekajúce ich závitmi vytvárajú veľké sily, ktoré stláčajú cievku. Existujú prípady, keď sa bleskozvod vyrobený z trubice po údere blesku zmenil na valec: je stlačený magnetickými poľami bleskového výbojového prúdu silou stoviek kiloampérov.

Na základe Ampérovho zákona je stanovená štandardná jednotka sily prúdu v SI - ampér (A). Štátny štandard"Jednotky fyzikálnych veličín" definuje:

„Ampér sa rovná sile prúdu, ktorá pri prechode cez dva rovnobežné priamočiare vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného prierezu, umiestnené vo vákuu vo vzdialenosti 1 m od seba, spôsobí interakciu rovnajúcu sa 2. . 10-7 N".

Podrobnosti pre zvedavcov

SILY MAGNA A CORIOLIS

Porovnajme pôsobenie Magnusových a Coriolisových síl na tajfún a predstavme si to ako prvé priblíženie vo forme rotujúceho vzduchového valca, ktorý obteká pasát. Magnusova sila pôsobiaca na takýto valec sa rovná:

F m = DρHV n V m / 2, (22)

kde D je priemer tajfúnu; ρ je hustota vzduchu pasáta; H je jeho výška; V n > - rýchlosť vzduchu v pasátovom vetre; Vt - lineárna rýchlosť vzduchu v tajfúne. Jednoduchými premenami dostaneme

Fм = R 2 HρωV n , - (23)

kde R je polomer tajfúnu; ω je uhlová rýchlosť tajfúnu.

Za predpokladu, že v prvej aproximácii sa hustota vzduchu pasátového vetra rovná hustote vzduchu v tajfúne, dostaneme

Mt \u003d R 2 Hρ, - (24)

kde M t je hmotnosť tajfúnu.

Potom (19) možno zapísať ako

F m \u003d M t ωV p - (25)

alebo F m \u003d M t V p V t / R. (26)

Vydelením výrazu pre Magnusovu silu výrazom (17) pre Coriolisovu silu dostaneme

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

alebo F m / F k \u003d Vt / 2RΩ sinθ cosα (28)

Berúc do úvahy, že podľa medzinárodnej klasifikácie sa za tajfún považuje tropický cyklón, pri ktorom rýchlosť vetra presahuje 34 m/s, budeme v našich výpočtoch brať tento najmenší údaj. Keďže najpriaznivejšia zemepisná šírka pre vznik tajfúnov je 16 o, vezmeme θ = 16 o a keďže bezprostredne po vzniku tajfúnov sa pohybujú takmer pozdĺž zemepisných trajektórií, vezmeme α = 80 o. Polomer stredne veľkého tajfúnu je 150 kilometrov. Nahradením všetkých údajov do vzorca dostaneme

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

Inými slovami, sila Magnusa dvestokrát prevyšuje silu Coriolisa! Je teda jasné, že Coriolisova sila nemá nič spoločné nielen s procesom vytvárania tajfúnu, ale ani so zmenou jeho trajektórie.

Na tajfún v pasátovom vetre budú pôsobiť dve sily – spomínaná Magnusova sila a aerodynamická tlaková sila pasáta na tajfún, ktoré možno zistiť z jednoduchej rovnice

F d \u003d KRHρV 2 p, - (30)

kde K je koeficient odporu tajfúnu.

Je ľahké vidieť, že pohyb tajfúnu bude určený pôsobením výslednej sily, ktorá je súčtom Magnusových síl a aerodynamického tlaku, ktorý bude pôsobiť pod uhlom p k smeru pohybu vzduchu v pasát. Tangent tohto uhla sa dá zistiť z rovnice

tgβ = Fm/F d. (31)

Dosadením výrazov (26) a (30) do (31) po jednoduchých transformáciách dostaneme

tgp = Vt/KV p, (32)

Je jasné, že výsledná sila F p pôsobiaca na tajfún sa bude dotýkať jeho trajektórie a ak bude známy smer a rýchlosť pasátu, potom bude možné túto silu vypočítať s dostatočnou presnosťou pre konkrétny tajfún, tak určí jeho ďalšiu trajektóriu, čím sa minimalizujú škody, ktoré spôsobia. Trajektória tajfúnu sa dá predpovedať metóda krok za krokom, pričom pravdepodobný smer výslednej sily treba vypočítať v každom bode jej trajektórie.

Vo vektorovej forme výraz (25) vyzerá takto:

F m = M [ωV n]. (33)

Je ľahké vidieť, že vzorec popisujúci Magnusovu silu je štrukturálne identický s Lorentzovým silovým vzorcom:

F l = q .

Pri porovnaní a analýze týchto vzorcov si všimneme, že štrukturálna podobnosť vzorcov je dostatočne hlboká. Ľavé časti oboch vektorových produktov (M& #969; a q V) charakterizujú parametre objektov (tajfún a elementárna častica) a správne časti ( V n a B) - prostredia (rýchlosť pasátového vetra a indukcia magnetického poľa).

Fizpraktikum

CORIOLISOVÉ SILY NA HRÁČA

V rotujúcom súradnicovom systéme napríklad na povrchu zemegule nie sú splnené Newtonove zákony – takýto súradnicový systém je neinerciálny. Objaví sa v ňom dodatočná zotrvačná sila, ktorá závisí od lineárnej rýchlosti telesa a uhlovej rýchlosti sústavy. Je kolmá na dráhu telesa (a jeho rýchlosť) a nazýva sa Coriolisova sila podľa francúzskeho mechanika Gustava Gasparda Coriolisa (1792-1843), ktorý túto dodatočnú silu vysvetlil a vypočítal. Sila je nasmerovaná tak, že aby sa zhodovala s vektorom rýchlosti, musí byť otočená v pravom uhle v smere otáčania systému.

Môžete vidieť, ako Coriolisova sila „funguje“ pomocou elektrického gramofónu pomocou dvoch jednoduchých experimentov. Ak ich chcete vykonať, vystrihnite kruh z hrubého papiera alebo lepenky a položte ho na disk. Bude slúžiť ako rotačný súradnicový systém. Hneď si všimnime: disk hráča sa otáča v smere hodinových ručičiek a Zem - proti. Preto sily v našom modeli budú smerovať opačným smerom, než aké sú pozorované na Zemi na našej pologuli.

1. Položte dva kôpky kníh vedľa prehrávača, tesne nad jeho disk. Na knihy položte pravítko alebo rovnú tyč tak, aby jedna z jej hrán padla na priemer disku. Ak je s pevným kotúčom nakreslená čiara pozdĺž tyče mäkkou ceruzkou od jej stredu k okraju, potom bude prirodzene rovná. Ak teraz spustíme prehrávač a nakreslíme ceruzku pozdĺž tyče, nakreslí krivočiaru trajektóriu smerujúcu doľava, úplne v súlade so zákonom vypočítaným G. Coriolisom.

2. Zo stohov kníh postavte sklíčko a lepiacou páskou naň prilepte hrubú papierovú drážku orientovanú pozdĺž priemeru disku. Ak valíte malú guľu pozdĺž žľabu na pevný disk, bude sa kotúľať pozdĺž priemeru. A na rotujúcom disku začne ísť doľava (pokiaľ samozrejme nie je trenie pri jeho valcovaní malé).

Fizpraktikum

EFEKT MAGNUS NA STOLE A VO VZDUCHU

1. Z hrubého papiera prilepte malý valec. Položte stoh kníh blízko okraja stola a spojte ho s okrajom stola pomocou dosky. Keď sa papierový valec zroluje po výslednom sklíčku, môžeme odôvodnene očakávať, že sa bude pohybovať po parabole od stola. Namiesto toho však valec prudko ohne trajektóriu opačným smerom a vletí pod stôl!

Jeho paradoxné správanie je celkom pochopiteľné, ak si spomenieme na Bernoulliho zákon: vnútorný tlak v prúde plynu alebo kvapaliny je tým nižší, čím je rýchlosť prúdenia vyššia. Práve na základe tohto javu funguje napríklad striekacia pištoľ: vyšší atmosférický tlak stláča kvapalinu do prúdu vzduchu so zníženým tlakom.

Zaujímavé je, že do určitej miery sa ľudské toky tiež riadia Bernoulliho zákonom. V metre, pri vchode do eskalátora, kde je zložitá premávka, sa ľudia zhromažďujú v hustom, silne stlačenom dave. A na rýchlo sa pohybujúcom eskalátore stoja voľne - „vnútorný tlak“ v prúde cestujúcich klesá.

Keď valec spadne a pokračuje v otáčaní, rýchlosť jeho pravej strany sa odpočíta od rýchlosti prichádzajúceho prúdu vzduchu a pripočíta sa k nej rýchlosť ľavej strany. Relatívna rýchlosť prúdenia vzduchu naľavo od valca je väčšia a tlak v ňom je nižší ako napravo. Tlakový rozdiel spôsobí, že valec náhle zmení svoju dráhu a preletí pod stôl.

Zákony Coriolisa a Magnusa sa berú do úvahy pri spúšťaní rakiet, presnej streľbe na veľké vzdialenosti, výpočtoch turbín, gyroskopov atď.

2. Papierový valec niekoľkokrát oblepte papierovou alebo textilnou páskou. Ak teraz prudko potiahnete za koniec pásky, odvinie valec a zároveň ho dá pohyb vpred. Výsledkom je, že pod vplyvom Magnusových síl bude valec lietať a opísať mŕtve slučky vo vzduchu.

Vzduchové hmoty. Vzduchová hmota je tzv veľké množstvo vzduchu, ktorý má v horizontálnych smeroch relatívne rovnomerné vlastnosti, niekedy až tisíce kilometrov.

Vzduchová hmota pohybujúca sa nad teplejším podkladovým povrchom sa nazýva tzv chladný; pohyb po chladnejšom podkladovom povrchu - teplý; v tepelnej rovnováhe s prostredím miestne.

Vzduchová hmota, ktorá vzniká v Arktíde, je tzv arktický vzduch, ktorý je v celej hrúbke silne chladený, má nízku absolútnu a vysokú relatívnu vlhkosť, nesie so sebou hmly a opar. Vznikol v miernych zemepisných šírkach polárny vzduch. V zime sú masy takéhoto vzduchu svojimi vlastnosťami blízke Arktíde; v lete je polárny vzduch silne prašný a má nízku viditeľnosť. Vznikol v subtrópoch a trópoch tropický vzduch veľmi teplé, prašné, vyznačujúce sa vysokou absolútnou vlhkosťou, často spôsobujúce javy opalescencie (červenkasté slnko a vzdialené objekty v modrom opare). kontinentálny tropický vzduch je počas dňa nestabilný (konvekcia, prachové víry a búrky, tornáda). Viditeľnosť je znížená.

Rovníkový vzduch má vo všeobecnosti rovnaké vlastnosti ako tropický vzduch, ale niektoré z nich sú ešte výraznejšie.

Predné strany. Bod kontaktu medzi dvoma vzduchovými hmotami s rôznymi fyzikálne vlastnosti, sa nazýva rozhranie (predné). Čiara priesečníka takéhoto povrchu s podložným povrchom (morom alebo pevninou) sa nazýva predná čiara. Predné časti sú rozdelené na mobilné a stacionárne.

Hlavný arktický front oddeľuje arktický vzduch od polárneho vzduchu; hlavný polárny front - polárny vzduch z tropického pásma; hlavným tropickým frontom je tropický vzduch od rovníkového.

teplý front nastáva, keď teplá vzduchová hmota preteká na studenú. Tlak pred takýmto frontom klesá. Cirrusové oblaky v podobe „pazúrov“ slúžia aj ako predzvesť teplého frontu. Pred teplým frontom sú pozorované predfrontálne hmly. Prekročením zóny teplého frontu sa loď dostane do širokého pásma silného dažďa alebo sneženia za zníženej viditeľnosti.

studený front nastáva, keď sa masy studeného vzduchu vklinia pod teplý vzduch. Dodáva sa s "stenou" sprchových oblakov. Tlak vpredu výrazne klesá. Pri stretnutí so studeným frontom sa loď dostáva do pásma prehánok, búrok, búrky a rozbúreného mora. Ak však klin studeného vzduchu „reže“ teplé masy pomaly, tak za líniou takéhoto studeného frontu sa loď dostáva do pásma výdatných zrážok.

Predná časť oklúzie vzniká pri interakcii dvoch hmôt vzduchu – teplého a studeného. Ak má predbiehajúca hmota teplotu nižšiu ako vpredu, potom sa predná časť nazýva predná časť studenej oklúzie; ak má predbiehajúca hmota vyššiu teplotu ako vpredu, ide o teplý oklúzny front. Prechádzajúc oklúznymi frontami sa loď môže dostať do podmienok zníženej viditeľnosti, zrážok, silného vetra sprevádzaného vlnami.

Cyklóny. Cyklón vzniká ako oblasť nízkeho tlaku na rozhraní dvoch vzduchových hmôt rôznych teplôt. Zvyčajne ide o vlnovú poruchu na čelnom povrchu. S dĺžkou viac ako 1000 km sa vlna stáva nestabilnou a hovorí sa, že cyklón sa "prehlbuje": medzi studeným a teplým frontom sa vytvára jazykovitý sektor teplého vzduchu. S ďalším vývojom studený front, pohybujúce sa rýchlejšie ako teplé, dobieha to; uzavretie teplého a studeného frontu eliminuje teplý sektor a vytvára oklúzny front.

Priemer cyklónu sa pohybuje od niekoľkých stoviek do 5000 km; priemerná cestovná rýchlosť 30-60 km/h. Pozorné pozorovanie oblačnosti, vetra, zmien atmosferický tlak a teploty vzduchu nám umožňujú vyvodiť dôležité závery pre navigáciu:

Ak sa jednotlivé malé kupovité oblaky pohybujú rovnakým smerom ako vietor pod nimi, pozorovateľ je v zadnej časti cyklónu a možno očakávať zlepšenie počasia;

Ak sa smer pohybu oblakov nezhoduje so smerom vetra dole, pozorovateľ je pred cyklónou a o jeden až dva dni treba počítať s dlhšími zrážkami a zmenami teplôt (v lete nižšie a v zime vyššie );

Ak sa vietor zväčšuje a jeho smer sa mení so slnkom, pozorovateľ Severná hemisféra(južná pologuľa) sa nachádza v pravej (ľavej) polovici cyklónu; ak sa smer silnejúceho vetra mení proti slnku, treba vyvodiť opačný záver;

Ak sa smer vetra nezmení, pozorovateľ je na dráhe stredu cyklónu a treba počítať s dočasným útlmom a následným zosilnením vetra z opačnej strany.

Tropické cyklóny. Na rozdiel od cyklónov pochádzajúcich z miernych zemepisných šírok sa cyklónové poruchy vyskytujúce sa medzi trópmi nazývajú tropické cyklóny. V Západnej Indii sa im hovorí hurikány; východ Ázie - tajfúnmi; v Indickom oceáne - cyklóny; v južnej časti Indický oceán- arkána. Tropické cyklóny majú zvyčajne priemer menej ako 100 až 300 míľ so strednou časťou s priemerom 20 až 30 míľ. Barický gradient v tropickom cyklóne niekedy presahuje 40 mb a rýchlosť vetra dosahuje 100 km / h a tieto ukazovatele na rozdiel od cyklónov miernych zemepisných šírok pretrvávajú takmer v celej oblasti hurikánu (tajfún atď.).

Ryža. 114.

Jedným zo znakov blížiaceho sa tajfúnu je objavenie sa vlnobitia prichádzajúceho z nesprávneho smeru, z ktorého vietor fúka alebo fúkal predtým. Zvlnenie spôsobené vetrom je možné zistiť už vo vzdialenosti 400-600 míľ od centra tajfúnu. Podľa smeru vlnobitia možno posúdiť polohu stredu tajfúnu a zmenou tohto smeru možno posúdiť smer jeho pohybu.

Keď sa približuje stred tajfúnu, atmosférický tlak prudko klesá, cirrové oblaky ustupujú hromade sprchových oblakov; panuje predbúrková pohoda s dusnou horúčavou. Potom teplota vzduchu rapídne klesne, začne pršať, mení sa na tropický lejak.

Zjednodušený diagram tropického cyklónu pre severnú pologuľu je na obr. 114. Ako vidno z obrázku, vetry v oblasti tajfúnu sú odklonené od smeru do jej stredu doprava v priemere o 60°. Preto pre pozorovateľa stojaceho chrbtom k vetru bude stred tajfúnu vpredu, približne 60° naľavo od smeru vetra. Pri približovaní sa k stredu tajfúnu sa uhol odklonu vetra od polomeru zväčšuje a v tesnej blízkosti stredu dosahuje 90°. V strede tajfúnu sa pri rozbúrenom mori pozoruje slabý vietor a dokonca pokoj. Po prechode stredom tajfúnu („oko búrky“) vietor veľmi rýchlo zosilnie na hurikán. Sila vetra 12 bodov sa udržiava vo vzdialenosti 30-35 míľ od centra a viac. Potom postupne slabne. Takže vo vzdialenosti 50-75 míľ od stredu tajfúnu je sila vetra 10 bodov; na vzdialenosť 100-150 míľ - 8-9 bodov. A iba vo vzdialenosti 200-250 míľ sa sila vetra zníži na 6-7 bodov. Pomocou modelu tropického cyklónu (pozri obr. 114) nie je ťažké určiť polohu plavidla vzhľadom na dráhu pohybu stredu tropického cyklónu: ak sa smer vetra mení v smere hodinových ručičiek, potom cez plavidlo prechádza pravá polovica cyklónu; ak sa zmení smer vetra proti smeru hodinových ručičiek - ľavá polovica; ak sa nemení smer vetra - stred cyklónu. teda

Ryža. 115.

aby ste si vybrali správny kurz pri stretnutí s tropickým cyklónom, musíte sa riadiť nasledujúcimi pravidlami:

1) pri plavbe na severnej pologuli (obr. 115, a): pri prejazde pravou polovicou tropického cyklónu musíte ležať v bočnom vetre pravého vetru (priviesť vietor na pravú lícnu kosť) a udržiavať tento kurz kým barometer nezačne stúpať;

Keď prechádzate ľavou polovicou tropického cyklónu, musíte si ľahnúť na zadnú vzperu pravoboku (vietor nasmerovať na zadnú časť vpravo) a držať tento kurz, kým neopustíte zónu tropického cyklónu; keďže sú na dráhe stredu tropického cyklónu, ležia tiež na zadnom vetre z pravoboku (obr. 115, a) a držia sa, ako bolo naznačené vyššie;

2) pri plávaní na južnej pologuli (obr. 115, b):

Keď prechádzate ľavou polovicou tropického cyklónu, zostaňte v ľavoboku a držte kurz, kým barometer nezačne stúpať;

Keď prechádzate pravou polovicou tropického cyklónu, ľahnite si na ľavú zadnú vzperu a držte, ako je uvedené vyššie; keď ste na ceste hurikánu, tiež priveďte vietor späť na zadnú časť vetru prístavu a tak vládnite až do opustenia zóny hurikánu.

anticyklóny- oblasti s vysokým atmosférickým tlakom sú ako cyklóny stacionárne a mobilné.

Anticyklóna prenikajúca zo severu prináša pokles teploty, jasné počasie a dobrú viditeľnosť v chladnom období; v teplom období - búrky, anticyklóna prichádzajúca z juhu, v chladnom období prináša dlhé oblačné počasie; v teplom počasí - dážď s búrkami av noci - rosa a prízemné hmly. jasné znamenie anticyklonálne počasie je prudké denné kolísanie teploty vzduchu, vlhkosti a iných meteorologických prvkov.

Vpred
Obsah
späť

Cyklóny sa neustále pohybujú. Pohybom rozumieme pohyb cyklónu ako celku, bez ohľadu na to, aké vetry v ňom fúkajú, ktoré v r. rôzne časti cyklóny majú rôzne rýchlosti a smery. Cyklón sa pohybuje ako jednotný systém charakterizovaný pohybom jeho stredu.

Cyklóny sa pohybujú v smere všeobecnej leteckej dopravy v strednej a hornej troposfére (hovoria tiež: v smere vedúceho prúdenia). Tento všeobecný transport vzduchu sa najčastejšie vyskytuje zo západu na východ. Preto sa cyklóny najčastejšie presúvajú zo západnej polovice horizontu na východný.

Stáva sa však aj to, že vysoké nízko sa pohybujúce cyklóny a anticyklóny, siahajúce cez celú hrúbku troposféry, sú umiestnené tak, že izobary a prúdy vo výškach sa odchyľujú od zonálneho smeru. Potom sa mobilné cyklóny, po tomto nezonálnom vzostupnom prenose, pohybujú s veľkou zložkou na juh alebo sever. V ojedinelých prípadoch je smer vedúceho prúdu dokonca východný; potom sa cyklón pohybuje tiež anomálne, z východu na západ.

V niektorých prípadoch sú cesty cyklónov veľmi rôznorodé a dokonca aj typické cesty v určitej oblasti predstavujú pomerne zložitý obraz. Ale v priemere sa cyklóny pohybujú zo západu na východ so zložkou smerujúcou k vysokým zemepisným šírkam. Preto sú najhlbšie cyklóny pozorované, ako je uvedené vyššie, v subpolárnych zemepisných šírkach: na severnej pologuli - na severe Atlantiku a Tiché oceány, na južnej pologuli - blízko pevniny Antarktídy.

Rýchlosť cyklónu je o 25-35% nižšia ako rýchlosť vedúceho prúdu. V priemere má rádovo 30-40 km/h. V niektorých prípadoch to môže byť až 80 km/h alebo viac. IN neskoré štádiumživotnosť cyklónu, keď je už naplnený, rýchlosť pohybu klesá, niekedy veľmi prudko.

Rýchlosti cyklónov sú síce nízke, ale za pár dní svojej existencie sa cyklón môže posunúť na značnú vzdialenosť, rádovo niekoľko tisíc kilometrov, pričom po ceste zmení režim počasia.

Keď prejde cyklón, vietor zosilnie a jeho smer sa zmení. Ak cyklón prechádza daným miestom jeho južnej časti, vietor sa mení z juhu na juhozápad a severozápad. Ak cyklón prejde jeho severnou časťou, vietor sa zmení z juhovýchodného na východný, severovýchodný a severný. V prednej (východnej) časti cyklónu sa teda pozorujú vetry s južnou zložkou, v zadnej (západnej) časti - so severnou zložkou. S tým sú spojené aj teplotné výkyvy pri prechode cyklónu.

Napokon, cyklonálne oblasti sa vyznačujú zvýšenou oblačnosťou a zrážkami. V prednej časti cyklóny sú zrážky rozsiahle, vzostupný sklz, padajúce z oblačnosti teplého frontu alebo oklúzneho frontu. V zadnej časti sú zrážky prehánky, od oblakov cumulonimbus, charakteristických pre studený front, ale najmä pre studené vzduchové hmoty prúdiace v zadnej časti cyklóny do nízkych zemepisných šírok. V južnej časti cyklóny sú miestami pozorované mrholiace zrážky teplej vzduchovej hmoty.

Blížiaci sa cyklón možno často pozorovať podľa poklesu tlaku a podľa prvých oblakov, ktoré sa objavia na západnom obzore. Ide o frontálne cirry pohybujúce sa v paralelných pásoch. Na prvý pohľad sa vďaka perspektíve tieto pásy zdajú byť odklonené od horizontu. Za nimi nasledujú oblaky cirrostratus, potom hustejšie vysokovrstvové oblaky a nakoniec nimbostratus so sprievodnými oblakmi fraktonimbu. Potom sa v zadnej časti cyklónu zvýši tlak a oblačnosť nadobudne rýchlo sa meniaci charakter: kupovité a cumulonimbusy často ustupujú čistinám.

Pred časom si vedci ani nemohli myslieť, že na povrchu planéty vzniklo asi dvesto cyklón a asi päťdesiat anticyklón, pretože mnohé z nich zostali neviditeľné pre nedostatok meteorologických staníc v oblastiach, kde sa vyskytujú. Teraz však existujú satelity, ktoré zachytávajú vznikajúce zmeny. Čo je to cyklón a anticyklón a ako vznikajú?

Po prvé, čo je cyklón

Cyklón je obrovský atmosférický vír s nízkym tlakom vzduchu. V ňom sa vzduchové hmoty miešajú vždy proti smeru hodinových ručičiek na severe a v smere hodinových ručičiek na juhu.

Hovorí sa, že cyklón je jav, ktorý možno pozorovať na rôznych planétach vrátane Zeme. Vzniká v dôsledku rotácie nebeského telesa. Tento jav má veľkú silu a prináša so sebou najsilnejšie vetry, zrážky, búrky a iné javy.

Anticyklóna

V prírode existuje niečo ako anticyklóna. Nie je ťažké uhádnuť, že tento jav je opakom cyklónu. Vyznačuje sa pohybom vzdušných hmôt proti smeru hodinových ručičiek na južnej pologuli a v smere hodinových ručičiek na severnej pologuli.

Anticyklóny sú schopné stabilizovať počasie. Nad územím po nich nastáva pokojné, pokojné počasie: v lete je horúco av zime mrazivo.

Cyklóny a anticyklóny

Čo je teda cyklón a anticyklón? Sú to dva javy, ktoré sa vyskytujú vo vyšších vrstvách atmosféry a nesú rôzne počasie. Jediné, čo majú tieto javy spoločné, je to, že sa vyskytujú na určitých územiach. Napríklad anticyklóny sa najčastejšie vyskytujú nad ľadovými poľami. A potom viac územiaľad, tým silnejší je anticyklón.

Po stáročia sa vedci pokúšali určiť, čo je cyklón, aký je jeho význam a čo ovplyvňuje. Kľúčové pojmy toto atmosférický jav zvážiť vzdušné masy a fronty.

vzdušných hmôt

Na mnoho tisíc kilometrov majú horizontálne vzduchové hmoty rovnaké vlastnosti. Delia sa na studené, miestne a teplé:

1. Studené majú nižšiu teplotu ako na povrchu, nad ktorým sa nachádzajú.
2. Teplé majú viac ako na povrchu, kde sa nachádzajú.
3. Miestnou hmotou je vzduch, ktorého teplota sa nelíši od územia, ktoré sa nachádza pod ním.

Vzduchové hmoty sa tvoria nad rôznymi časťami Zeme, čo určuje ich vlastnosti a rôzne vlastnosti. Oblasť, nad ktorou sa tvoria vzdušné masy, im dáva meno.

Napríklad, ak vznikajú nad Arktídou, potom dostanú názov Arktída. Takýto vzduch je studený, s hmlami, oparom. Tropické vzduchové hmoty prinášajú teplo a vedú k tvorbe víchrice a tornád, búrok.

Cyklóny

Atmosférický cyklón je oblasť s nízkym tlakom. Vyskytuje sa v dôsledku dvoch prúdov vzduchu s rôznymi teplotami. Stred cyklónu má minimálne atmosférické ukazovatele: tlak v jeho strednej časti je nižší a pozdĺž okrajov je vysoký. Zdá sa, že vzduchové masy sú vrhané nahor, čím vytvárajú vzostupné vzdušné prúdy.

V smere pohybu vzdušných hmôt vedia vedci ľahko určiť, na ktorej pologuli vznikla. Ak sa jeho pohyb zhoduje s hodinovou ručičkou, potom vznikol na južnej pologuli a ak sa vzduch pohybuje proti nemu, cyklón prišiel zo severnej pologule.

V zóne pôsobenia cyklónu možno pozorovať javy ako nahromadenie hmôt oblačnosti, náhle zmeny teploty, zrážky, búrky, víchrice.

Cyklón zrodený nad trópomi

Tropické cyklóny sa líšia od tých, ktoré sa vyskytujú nad inými oblasťami. Takéto typy javov majú rôzne názvy: hurikány, tajfúny, arkány. Tropické víry sú zvyčajne veľké - až tristo kilometrov alebo viac. Sú schopné poháňať vietor s rýchlosťou nad 100 km/h.

Charakteristickým znakom tohto atmosférického javu od iných je, že vietor sa zrýchľuje v celom cyklóne, a nie len v určitých zónach, ako je to v prípade cyklónov, ktoré sa vyskytujú v miernom pásme. Hlavná prednosť priblíženie tropického cyklónu je objavenie sa vlniek na vode. Navyše ide v opačnom smere ako vietor.

V 70. rokoch minulého storočia zasiahol Bangladéš tropický cyklón Bhola, ktorý bol zaradený do tretej kategórie z existujúcich piatich. Mal malú rýchlosť vetra, ale sprievodný dážď spôsobil, že sa Ganga vyliala z brehov, čo zaplavilo všetky ostrovy a odplavilo všetky osady. V dôsledku tejto katastrofy zomrelo viac ako 500 tisíc ľudí.

Cyklónové váhy

Akákoľvek akcia cyklónu sa hodnotí na stupnici hurikánov. Označuje kategóriu, rýchlosť vetra a príliv a odliv:

1. Prvá kategória sa považuje za najjednoduchšiu. S tým sa pozoruje vietor 34-44 m / s. Búrkový príliv nepresahuje dva metre.
2. Druhá kategória. Vyznačuje sa vetrom s rýchlosťou 50 – 58 m/s a náporom búrok do 3 m.
3. Tretia kategória. Sila vetra môže dosiahnuť 60 metrov za sekundu a príliv búrky - nie viac ako 4 m.
4. Štvrtá kategória. Vietor - až 70 metrov za sekundu, príliv a odliv - asi 5,5 m.
5. Piata kategória sa považuje za najsilnejšiu. Zahŕňa všetky cyklóny so silou vetra 70 metrov za sekundu a s náporom búrky viac ako 5,5 metra.

Jedným z najznámejších tropických hurikánov kategórie 5 je Katrina, ktorý zabil takmer 2000 ľudí. Aj piata kategória dostala hurikány: "Wilma", "Rita", "Ivan". Počas prechodu cez územie Ameriky sa vytvorilo viac ako stosedemnásť tornád.

Etapy tvorby cyklónu

Charakteristika cyklónu sa určuje pri jeho prechode územím. Zároveň je špecifikované jeho štádium formovania. Celkovo sú štyri:

1. Prvé štádium. Je charakterizovaný začiatkom tvorby víru z prúdov vzduchu. V tomto štádiu dochádza k prehĺbeniu: tento proces zvyčajne trvá asi týždeň.
2. mladý cyklón. Tropický cyklón vo svojom mladom štádiu môže ísť rôznymi smermi alebo sa pohybovať vo forme malých vzduchových hmôt na krátke vzdialenosti. V centrálnej časti nastáva pokles tlaku, okolo stredu sa začína vytvárať hustý prstenec s polomerom asi 50 km.
3. štádium zrelosti. Vyznačuje sa zastavením poklesu tlaku. V tejto fáze rýchlosť vetra dosiahne maximum a prestane sa zvyšovať. Polomer búrkového vetra je umiestnený na pravej strane cyklónu. Toto štádium možno pozorovať od niekoľkých hodín do niekoľkých dní.
4. Útlm. Keď cyklón dopadne na pevninu, začína sa fáza útlmu. V tomto období môže ísť hurikán dvoma smermi naraz, alebo môže postupne slabnúť a meniť sa na ľahšie tropické víry.

hadie krúžky

Cyklóny (z gréckeho „hadí prsteň“) sú víchrice obrie veľkosti ktorý môže dosahovať v priemere tisíce kilometrov. Zvyčajne vznikajú na miestach, kde sa vzduch z rovníka zráža so studenými prúdmi smerujúcimi k nemu. Hranica vytvorená medzi nimi sa nazýva atmosférický front.

Počas zrážky teplý vzduch neumožňuje prechod studeného vzduchu. V týchto oblastiach dochádza k tlačeniu a vzduchová hmota je nútená stúpať vyššie. V dôsledku takýchto zrážok medzi masami stúpa tlak: časť teplého vzduchu je nútená odchýliť sa na stranu a podvoliť sa tlaku studeného vzduchu. Dochádza teda k rotácii vzdušných hmôt.

Výsledné víry začnú zachytávať nové vzdušné masy a tie sa začnú pohybovať. Navyše, pohyb cyklónu v jeho centrálnej časti je menší ako pozdĺž periférie. V tých zónach, kde sa vír prudko pohybuje, dochádza k silným skokom v atmosférickom tlaku. V samom strede lievika sa tvorí nedostatok vzduchu a aby sa to nejako doplnilo, do centrálnej časti vstupujú studené hmoty. Začnú vytláčať teplý vzduch smerom nahor, kde sa ochladzuje a kvapôčky vody v ňom kondenzujú a vytvárajú oblaky, z ktorých potom padajú zrážky.

Víry môžu žiť niekoľko dní alebo niekoľko týždňov. V niektorých regiónoch boli zaznamenané cyklóny staré takmer rok. Tento jav je typický pre oblasti s nízkym tlakom.

Typy cyklónov

Je ich najviac odlišné typy víchrice, no nie každá prináša skazu. Napríklad tam, kde sú cyklóny slabé, ale veľmi veterné, možno pozorovať tieto javy:

• Poruchy. Pri tomto jave rýchlosť vetra nepresahuje sedemnásť metrov za sekundu.
• Búrka. V strede cyklónu je rýchlosť pohybu až 35 m/s.
• Depresia. V tejto forme je rýchlosť cyklónu od sedemnásť do dvadsať metrov za sekundu.
• Hurikán. Pri tejto možnosti rýchlosť cyklónu presahuje 39 m/s.

Vedci o cyklónoch

Každý rok vedci na celom svete zaznamenávajú zosilnenie tropických cyklónov. Stávajú sa silnejšími, nebezpečnejšími, ich aktivita rastie. Z tohto dôvodu sa nachádzajú nielen v tropických zemepisných šírkach, ale aj v európskych krajinách a v pre nich netypickom období. Najčastejšie sa tento jav pozoruje koncom leta a začiatkom jesene. Cyklóny sa zatiaľ na jar nepozorujú.

Jednou z najsilnejších smrští, ktoré sa prehnali krajinami Európy, bol hurikán Lothar v roku 1999. Bol veľmi mocný. Meteorológovia to nedokázali opraviť pre poruchu senzorov. Tento hurikán spôsobil smrť stoviek ľudí a spôsobil vážne škody v lesoch.

Rekordné cyklóny

V roku 1969 zasiahol hurikán Camila. Za dva týždne sa dostal z Afriky do Ameriky a dosiahol silu vetra 180 km/h. Po prechode Kubou jeho sila zoslabla o dvadsať kilometrov a vedci verili, že kým sa dostane do Ameriky, zoslabne ešte viac. Ale mýlili sa. Po prekročení Mexického zálivu hurikán opäť nabral na sile. „Camile“ bola pridelená piata kategória. Viac ako 300-tisíc ľudí bolo nezvestných, tisíce utrpeli zranenia. Tu sú ďalšie smutné záznamy:

1. Rekordom v počte obetí sa stal cyklón „Bhola“ v roku 1970, ktorý si vyžiadal viac ako 500 tisíc obetí. Potenciálny počet obetí by mohol dosiahnuť milión.
2. Na druhom mieste je hurikán Nina, ktorý v roku 1975 zabil v Číne viac ako stotisíc ľudí.
3. V roku 1982 zúril v Strednej Amerike hurikán Paul, ktorý zabil takmer tisíc ľudí.
4. V roku 1991 zasiahol Filipíny cyklón Thelma, ktorý zabil niekoľko tisíc ľudí.
5. Najhorší bol hurikán Katrina v roku 2005, ktorý si vyžiadal takmer 2000 obetí a spôsobil škody za takmer 100 miliárd dolárov.

Hurikán Camila je jediný hurikán, ktorý dorazil na pevninu v plnej sile. Nárazy vetra dosahovali rýchlosť 94 metrov za sekundu. Ďalší rekordman v sile vetra je zaregistrovaný na ostrove Guam. Silu vetra tajfúnu dosahovala 105 metrov za sekundu.

Medzi všetkými zaznamenanými vírmi bol najväčší priemer "Typ", ktorý sa rozprestieral na viac ako 2100 kilometroch. Najmenší tajfún je Marco, ktorý má priemer vetra len 37 kilometrov.

Súdiac podľa životnosti cyklónu, „John“ zúril najdlhšie v roku 1994. Trvalo to 31 dní. Drží aj rekord v najdlhšej prejdenej vzdialenosti (13 000 kilometrov).