Siklon nedir? Atmosferik bir siklonun etkisi ve özellikleri. Tropikal olmayan siklonların hareketi Bir siklonun maksimum hareket hızı

Dünya yüzeyine yakın barik oluşumlar çoğu durumda, AT 700 veya AT 500 yüzey yüksekliğinde, karşılık gelen yüzeydeki hıza orantılı bir hızla, yani üzerlerinde kararlı bir hava akışı yönünde hareket eder. önde gelen akışın kuralına göre.

Ortalama olarak, önde gelen akışın hızı ile barik oluşumların hareket hızı arasındaki orantı katsayısı AT 700 için 0,8 ve AT 500 için 0,6'dır.

Ancak hesaplamalar, orantılılık katsayısının önde gelen akışın hızına bağlı olduğunu göstermektedir (Tablo 5.):

Sekme 5. Ana akışın hızına bağlı orantılılık faktörü.

Öncü akışın kuralı, yaklaşık olarak barik oluşumların hareketinin resmini yansıtır. Kesin konuşmak gerekirse, önde gelen akış yönünde hareket eden siklonlar ve antisiklonlar, genellikle AT 700 veya AT 500 yüzeyinde izohipslerin yönünden saparlar.

Siklon hızları büyük ölçüde değişir. Geliştirmenin ilk aşamasında, düşük siklonlar 40-50 km/s hızla hareket eder ve bazı durumlarda hız 80-100 km/s'ye çıkar.

Siklonların aktif hareketi, ana akış olan sabit bir hava akışı orta troposferde üzerlerinde kaldığı sürece gerçekleşir. Çoğu zaman, siklon, önde gelen akışın yönüne göre ufkun batı yarısından doğuya doğru hareket eder. Barik merkezlerin önde gelen akışa göre anormal hareketi, yukarıda gösterildiği gibi, bir dizi faktör tarafından belirlenir; bunların başlıcası, hareket merkezinin üzerindeki jeopotansiyel gradyandaki eşit olmayan yerel değişimdir.

Böylece, atmosferdeki hava kütlelerinin ana batı-doğu taşınımına uygun olarak, Doğu ucu siklon ön kısmı, batı kısmı arka kısımdır. Ana akıntının yönü batı-doğu yönünden keskin bir şekilde farklıysa, bu kuraldan sapmalar vardır.

Siklonlar yükseldiğinde (gelişimin üçüncü aşamasından başlayarak), hızları keskin bir şekilde düşer. Doldurma siklonları yarı simetrik ve soğuktur. Orta troposferde kapalı izohipsleri vardır; Siklon merkezinin üzerinde belirli bir yöndeki önde gelen akış zaten yoktur ve siklonlar kural olarak etkisiz hale gelir (yarı durağan). Bu durumda, siklonik merkez bazen bir döngü tanımlar.

	|	sonraki ders ==>

P. MANTASHYAN.

P. N. Mantashyan'ın “Girdaplar: Molekülden Galaksiye” başlıklı makalesinin dergi versiyonunu yayınlamaya devam ediyoruz (bkz. “Bilim ve Yaşam No.”). mekanizması hala tam olarak net olmayan muazzam yıkıcı güce sahip doğal oluşumlar olan kasırgalar ve kasırgalar hakkında konuşacağız.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Amerikalı fizikçi Benjamin Franklin'in kasırga oluşum mekanizmasını açıklayan kitabından çizim.

Spirit gezgini, kasırgaların Mars'ın seyreltilmiş atmosferinde ortaya çıktığını keşfetti ve onları filme aldı. NASA web sitesinden görüntü.

Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'in güneyindeki düzlüklerde meydana gelen dev kasırgalar ve kasırgalar, zorlu ve çok tehlikeli bir olgudur.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Bir kasırga, bir kilometre yüksekliğe ulaşabilir ve tepesini fırtına bulutu.

Denizdeki bir kasırga, onlarca ton suyu kaldırır ve çeker. Deniz yaşamı ve küçük bir gemiyi kırıp batırabilir. Yelkenli gemiler çağında, kasırgayı toplarla vurarak yok etmeye çalıştılar.

Resim, kasırganın döndüğünü, havayı, tozu ve yağmur suyunu bir spiral şeklinde döndürdüğünü açıkça gösteriyor.

Kansas City şehri, güçlü bir kasırga tarafından harabeye döndü.

Bir alize rüzgar akışında bir tayfuna etki eden kuvvetler.

Amper yasası.

Bir pikap üzerindeki Coriolis kuvvetleri.

Masada ve havada Magnus etkisi.

Havanın girdap hareketi sadece tayfunlarda görülmez. Bir tayfundan daha büyük kasırgalar vardır - bunlar, gezegendeki en büyük hava kasırgaları olan siklonlar ve antisiklonlardır. Tayfunlardan çok daha büyüktürler ve çapları bin kilometreyi aşabilir. Bir bakıma bunlar zıt kutuplu girdaplardır: neredeyse tam tersidir. Kuzey ve Güney yarım kürelerin siklonları, bu yarım kürelerin tayfunları ile aynı yönde ve antisiklonlar - ters yönde döner. Bir siklon, yağışın eşlik ettiği sert havayı beraberinde getirirken, bir antisiklon ise tam tersine açık, güneşli bir hava getirir. Bir siklonun oluşum şeması oldukça basittir - her şey soğuk ve sıcak atmosferik cephelerin etkileşimi ile başlar. Aynı zamanda, sıcak atmosferik cephenin bir kısmı, bir tür atmosferik "dil" şeklinde soğuk cepheye nüfuz eder, bunun sonucunda ılık, daha hafif hava yükselmeye başlar ve iki süreç gerçekleşir. İlk olarak, etki altındaki su buharı molekülleri manyetik alan Dünyalar dönmeye başlar ve yükselen tüm havayı dönme hareketine dahil ederek dev bir hava girdabı oluşturur (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. ). İkinci olarak, tepedeki sıcak hava soğur ve içindeki su buharı yoğunlaşarak yağmur, dolu veya kar şeklinde yağış olarak düşen bulutlara dönüşür. Böyle bir siklon, havayı birkaç günden iki ila üç haftaya kadar bozabilir. "Yaşam etkinliği", yeni nemli sıcak hava bölümlerinin girişi ve soğuk hava cephesiyle etkileşimi ile desteklenir.

Antiksiklonlar, adyabatik olarak, yani ısı alışverişi olmadan hava kütlelerinin düşürülmesi ile ilişkilidir. çevre, ısınmak, onları bağıl nem mevcut bulutların buharlaşmasına yol açan düşüşler. Aynı zamanda, su moleküllerinin Dünya'nın manyetik alanıyla etkileşimi nedeniyle, havanın antisiklonik dönüşü meydana gelir: Kuzey Yarımküre'de - saat yönünde, Güney'de - karşı. Antiksiklonlar, birkaç günden iki ila üç haftaya kadar olan bir süre boyunca yanlarında istikrarlı hava getirir.

Görünüşe göre, siklonların, antisiklonların ve tayfunların oluşum mekanizmaları aynıdır ve tayfunların özgül enerji tüketimi (birim kütle başına enerji), sadece daha fazla olması nedeniyle siklon ve antisiklonlardan çok daha yüksektir. Yüksek sıcaklık güneş radyasyonu ile ısıtılan hava kütleleri.

kasırgalar

Doğada oluşan tüm girdaplar arasında kasırgalar, aslında bir fırtına bulutunun en gizemli parçasıdır. İlk başta, bir kasırganın ilk aşamasında, dönüş yalnızca gök gürültülü bulutun alt kısmında görülebilir. Daha sonra bu bulutun bir kısmı dev bir huni şeklinde aşağı doğru sarkıyor ve bu huni giderek uzuyor ve sonunda yeryüzünün veya suyun yüzeyine ulaşıyor. Bir buluttan sarkan, bir iç boşluk ve duvarlardan oluşan devasa bir gövde belirir. Bir kasırganın yüksekliği yüzlerce metreden bir kilometreye kadar değişir ve kural olarak bulutun altından dünyanın yüzeyine olan mesafeye eşittir. Özellik iç boşluk - içindeki havanın azaltılmış basıncı. Kasırganın bu özelliği, kasırganın boşluğunun, denizden veya gölden büyük miktarda su çekebilen ve hayvanlar ve bitkilerle birlikte onları önemli mesafeler boyunca hareket ettirip devirebilen bir tür pompa görevi görmesine yol açar. onları yağmurla aşağı. Bir kasırga ayrıca oldukça büyük yükleri taşıyabilir - arabalar, arabalar, hafif gemiler, küçük binalar ve hatta bazen içlerinde insanlar varken. Kasırga devasa bir yıkıcı güce sahiptir. Binalar, köprüler, elektrik hatları ve diğer altyapılarla temas ettiğinde büyük tahribatlara neden olur.

Kasırgalar, girdap hava akışlarının hızının karesiyle orantılı olan maksimum özgül enerji yoğunluğuna sahiptir. Meteorolojik sınıflandırmaya göre, kapalı bir girdapta rüzgar hızının 17 m/s'yi geçmemesine tropikal depresyon, rüzgar hızının 33 m/s'yi geçmemesine tropik fırtına, rüzgar hızı 34 m/s ve üzeri ise tayfundur. Güçlü tayfunlarda rüzgar hızları 60 m/s'yi geçebilir. Bir kasırgada, çeşitli yazarlara göre hava hızı 100 ila 200 m/s'ye ulaşabilir (bazı yazarlar bir kasırgada süpersonik hava hızına işaret eder - 340 m/s'nin üzerinde). Kasırgalardaki hava akış hızının doğrudan ölçülmesi, mevcut teknolojik gelişme düzeyinde pratik olarak imkansızdır. Bir kasırganın parametrelerini sabitlemek için tasarlanmış tüm cihazlar, ilk temasta onlar tarafından acımasızca bozulur. Kasırgalardaki akış hızı, esas olarak ürettikleri yıkım veya taşıdıkları malların ağırlığı gibi dolaylı işaretlerle değerlendirilir. Ayrıca, ayırt edici özellik klasik kasırga - kasırganın özgül enerjisini artıran bir tür elektrik pili olan gelişmiş bir fırtına bulutunun varlığı. Bir kasırganın ortaya çıkış ve gelişme mekanizmasını anlamak için önce bir fırtına bulutunun yapısını ele alalım.

FIRTINA BULUTU

Tipik bir gök gürültüsü bulutunda, üst kısım pozitif, taban ise negatif yüklüdür. Yani, yükselen akımlarla desteklenen havada, kilometrelerce büyüklüğünde dev bir elektrik kondansatörü yükseliyor. Böyle bir kapasitörün varlığı, üzerinde bulutun bulunduğu toprak veya su yüzeyinde elektriksel izinin ortaya çıkmasına neden olur - indüklenir elektrik şarjı, bulut tabanının yükünün zıt işaretine sahip olan, yani dünyanın yüzeyi pozitif olarak yüklenecektir.

Bu arada, indüklenmiş bir elektrik yükü yaratma deneyimi evde yapılabilir. Masanın yüzeyine küçük kağıt parçaları serpin, kuru saçı plastik bir tarakla tarayın ve tarağı üst üste yığılmış kağıt parçalarına yaklaştırın. Hepsi masadan uzaklaşarak tarağa koşar ve ona yapışır. Bu basit deneyin sonucu çok basit bir şekilde açıklanmıştır. Tarak, saça sürtünme sonucu bir elektrik yükü aldı ve bir kağıt parçası üzerinde, tam olarak Coulomb yasasına uygun olarak kağıt parçalarını tarağa çeken zıt işaretli bir yükü indükler.

Gelişmiş bir fırtına bulutunun tabanının yakınında, neme doymuş güçlü bir yukarı doğru hava akışı vardır. Dünyanın manyetik alanında dönmeye başlayan, nötr hava moleküllerine momentum aktaran ve onları rotasyona dahil eden dipol su moleküllerine ek olarak, yukarı doğru akışta pozitif iyonlar ve serbest elektronlar vardır. Moleküllerin güneş radyasyonuna, bölgenin doğal radyoaktif arka planına maruz kalmasının bir sonucu olarak ve bir gök gürültüsü durumunda, gök gürültüsünün tabanı ile dünya arasındaki elektrik alanının enerjisinden dolayı oluşabilirler (hatırlayın) indüklenen elektrik yükü!). Bu arada, dünya yüzeyinde indüklenen pozitif yük nedeniyle, yükselen hava akımındaki pozitif iyonların sayısı, negatif iyonların sayısından önemli ölçüde fazladır. Yükselen bir hava akımının etkisi altındaki tüm bu yüklü parçacıklar, bir gök gürültüsü bulutunun tabanına koşar. Bununla birlikte, bir elektrik alanındaki pozitif ve negatif parçacıkların dikey hızları farklıdır. Alan kuvveti, bulutun tabanı ile dünyanın yüzeyi arasındaki potansiyel farktan tahmin edilebilir - araştırmacıların ölçümlerine göre, bir gök gürültüsü tabanının yüksekliği ile birkaç on milyonlarca volttur. bir ila iki kilometre arasında, metre başına on binlerce voltluk bir elektrik alan gücü verir. Bu alan pozitif iyonları hızlandıracak ve negatif iyonları ve elektronları yavaşlatacaktır. Bu nedenle, birim zamanda, yukarı doğru akışın enine kesitinden negatif olanlardan daha fazla pozitif yük geçecektir. Başka bir deyişle, dünyanın yüzeyi ile bulutun tabanı arasında bir elektrik akımı görünecektir, ancak birbirine bağlanan çok sayıda temel akımdan bahsetmek daha doğru olacaktır. yeryüzü bulutun tabanı ile. Tüm bu akımlar paraleldir ve aynı yönde akar.

Ampère yasasına göre birbirleriyle etkileşime girecekleri, yani çekilecekleri açıktır. Fizik dersinden, aynı yönde akan elektrik akımlarına sahip iki iletkenin bir birim uzunluğunun karşılıklı çekim kuvvetinin, bu akımların kuvvetlerinin çarpımı ile doğru orantılı ve iletkenler arasındaki mesafe ile ters orantılı olduğu bilinmektedir. .

İki elektrik iletkeninin çekimi Lorentz kuvvetlerinden kaynaklanmaktadır. Her iletkenin içinde hareket eden elektronlar, bitişik iletkende elektrik akımının yarattığı manyetik alandan etkilenir. İletkenlerin merkezlerini birleştiren düz bir çizgi boyunca yönlendirilen Lorentz kuvvetinden etkilenirler. Ancak karşılıklı çekim gücünün ortaya çıkması için iletkenlerin varlığı tamamen isteğe bağlıdır - akımların kendisi yeterlidir. Örneğin, Coulomb yasasına göre aynı elektrik yüküne sahip duran iki parçacık birbirini iter, ancak aynı yönde hareket eden aynı parçacıklar, çekim ve itme kuvvetleri birbirini dengeleyene kadar birbirini çeker. Denge konumundaki parçacıklar arasındaki mesafenin yalnızca hızlarına bağlı olduğunu görmek kolaydır.

Elektrik akımlarının karşılıklı çekimi nedeniyle yüklü parçacıklar, yol boyunca elektriksel olarak nötr moleküllerle etkileşerek ve onları gök gürültüsü bulutunun merkezine taşıyarak gök gürültüsünün merkezine doğru koşarlar. Yükselen akışın enine kesit alanı kaç kat azalacak ve akış döndüğünden, momentumun korunumu yasasına göre açısal hızı artacaktır. Yukarı doğru akışla, buz üzerinde dönerken kollarını uzatarak kollarını vücuduna bastıran ve dönüş hızının keskin bir şekilde artmasına neden olan bir artistik patinajcıyla aynı şey olacaktır (bizim fizik ders kitaplarından bir ders kitabı örneği). TV'de izleyebilirsiniz!). Çapında eşzamanlı bir azalma ile bir kasırgada havanın dönme hızında böylesine keskin bir artış, yukarıda bahsedildiği gibi ses hızını bile geçebilen rüzgarın doğrusal hızında bir artışa yol açacaktır.

Bir kasırgadaki hava akış hızlarının bir tayfundaki hava akış hızlarını aşmasına yol açan, elektrik alanı yüklü parçacıkları işaret olarak ayıran bir gök gürültüsü bulutunun varlığıdır. Mecazi anlamda, bir gök gürültüsü bulutu, nemli havanın yukarı doğru akışının enerjisinin yoğunlaştığı ve bir kasırganın ortaya çıkmasına neden olan bir tür "elektrikli mercek" görevi görür.

KÜÇÜK VORTEX

Oluşum mekanizması hiçbir şekilde bir dipol su molekülünün manyetik bir alanda dönmesiyle bağlantılı olmayan girdaplar da vardır. Aralarında en yaygın olanı toz kasırgalarıdır. Çöl, bozkır ve dağlık alanlarda oluşurlar. Boyut olarak klasik kasırgalardan daha düşüktürler, yükseklikleri yaklaşık 100-150 metredir ve çapları birkaç metredir. Toz kasırgalarının oluşumu için çöl, iyi ısıtılmış bir ova gerekli bir koşuldur. Böyle bir girdap oluştuktan sonra oldukça kısa bir süre, 10-20 dakika var olur ve tüm bu süre boyunca rüzgarın etkisi altında hareket eder. Çöl havasının pratikte nem içermemesine rağmen, dönme hareketi, temel yüklerin Dünya'nın manyetik alanıyla etkileşimi ile sağlanır. Güneş tarafından kuvvetli bir şekilde ısıtılan ovanın yukarısında, bazı molekülleri güneş radyasyonunun etkisi altında ve özellikle ultraviyole kısmı iyonize olan güçlü bir yukarı doğru hava akışı vardır. Güneş radyasyonunun fotonları, hava atomlarının dış elektron kabuklarından elektronları atar, böylece pozitif iyon ve serbest elektron çiftleri oluşturur. Elektronların ve pozitif iyonların eşit yüklerle önemli ölçüde farklı kütlelere sahip olmaları nedeniyle girdabın açısal momentumunun oluşturulmasına katkıları farklıdır ve toz girdabının dönüş yönü pozitifin dönme yönü ile belirlenir. iyonlar. Böyle dönen bir kuru hava sütunu, hareketi sırasında çölün yüzeyinden toz, kum ve küçük çakıl taşları yükseltir; bunlar, tozlu bir kasırga oluşum mekanizmasında kendi içlerinde herhangi bir rol oynamaz, ancak bir tür gösterge görevi görür. hava dönüşü.

Literatür ayrıca oldukça nadir görülen hava kasırgalarını da tanımlar. doğal bir fenomen. Günün sıcak saatlerinde nehir veya göl kıyılarında meydana gelirler. Bu tür girdapların ömrü kısadır, beklenmedik bir şekilde ortaya çıkarlar ve bir anda kaybolurlar. Görünüşe göre, güneş radyasyonu nedeniyle ılık ve nemli havada oluşan hem su molekülleri hem de iyonlar bunların oluşumuna katkıda bulunuyor.

Oluşum mekanizması benzer olan su girdapları çok daha tehlikelidir. Açıklama günümüze ulaşmıştır: “Temmuz 1949'da, Washington eyaletinde, bulutsuz bir gökyüzü ile sıcak, güneşli bir günde, gölün yüzeyinde uzun bir su spreyi sütunu yükseldi. Sadece birkaç dakika var oldu, ancak önemli bir kaldırma gücü vardı. Nehir kıyısına yaklaşırken, yaklaşık dört metre uzunluğunda oldukça ağır bir motorlu tekneyi kaldırdı, birkaç on metre hareket ettirdi ve yere çarparak parçalara ayırdı. Tropikal ve subtropikal bölgelerde, su yüzeyinin güneş tarafından güçlü bir şekilde ısıtıldığı yerlerde su girdapları en yaygın olanıdır.

Büyük yangınlarda hava girdabı meydana gelebilir. Bu tür vakalar literatürde tarif edilmiştir, bunlardan birini sunuyoruz. “1840'ta Amerika Birleşik Devletleri'nde tarlalar için ormanlar temizleniyordu. Büyük bir açıklığa çok miktarda çalı, dal ve ağaç yığılmıştı. Ateşe verildiler. Bir süre sonra, ayrı şenlik ateşlerinin alevleri bir araya gelerek, 50-60 metre yüksekliğinde, altta geniş, üstte keskinleştirilmiş ateşli bir sütun oluşturdu. Daha da yüksekte, ateş yerini gökyüzüne yükselen dumana bıraktı. Ateş-duman hortumu şaşırtıcı bir hızla dönüyordu. Görkemli ve ürkütücü manzaraya gök gürültüsünü anımsatan yüksek bir ses eşlik etti. Kasırganın gücü o kadar büyüktü ki havaya yükseldi ve büyük ağaçları devirdi.

Ateşli bir kasırganın oluşum sürecini düşünün. Odunu yakarken, kısmen ısıtılmış havanın yukarı doğru akışının kinetik enerjisine dönüştürülen ısı açığa çıkar. Bununla birlikte, yanma sırasında başka bir işlem meydana gelir - havanın ve yanma ürünlerinin iyonlaşması.

yakıt. Ve genel olarak, ısıtılmış hava ve yakıtın yanma ürünleri elektriksel olarak nötr olmasına rağmen, alevde pozitif yüklü iyonlar ve serbest elektronlar oluşur. İyonize havanın Dünya'nın manyetik alanındaki hareketi, kaçınılmaz olarak ateşli bir kasırga oluşumuna yol açacaktır.

Havanın girdap hareketinin sadece büyük yangınlar sırasında meydana gelmediğini belirtmek isterim. Nalivkin Kasırgalar adlı kitabında sorular soruyor: “Düşük boyutlu girdaplarla ilgili bilmeceler hakkında birden fazla kez konuştuk, tüm girdapların neden döndüğünü anlamaya çalıştık? Başka sorular da var. Neden saman yandığında ısınan hava düz bir çizgide değil, spiral şeklinde yükselir ve dönmeye başlar. Sıcak hava çölde aynı şekilde davranır. Neden toz olmadan yukarı çıkmıyor? Aynı şey, sıcak hava su yüzeyinden geçtiğinde sis ve spreyde de oluyor.”

Volkanik patlamalar sırasında ortaya çıkan kasırgalar var, örneğin Vezüv'ün üzerinde gözlemlendiler. Literatürde bunlara kül kasırgaları denir - bir volkanın püskürttüğü kül bulutları girdap hareketine katılır. Bu tür kasırgaların oluşum mekanizması genel olarak ateş kasırgalarının oluşum mekanizmasına benzer.

Şimdi Dünyamızın huzursuz atmosferinde tayfunlara hangi kuvvetlerin etki ettiğini görelim.

CORIOLIS'İN GÜCÜ

Coriolis kuvveti olarak adlandırılan eylemsizlik kuvveti, dönen bir referans çerçevesinde hareket eden bir cisme, örneğin dönen bir diskin veya topun yüzeyine etki eder. Bu kuvvet vektör çarpımı ile belirlenir (formüllerin numaralandırılması makalenin ilk bölümünde başlar)

FK =2M[ VΩ], (20)

Nerede M- vücut kütlesi; V - vücut hız vektörü; Ω - durumda referans sisteminin açısal dönme hızının vektörü Dünya- Dünyanın dönüşünün açısal hızı ve [VΩ] - skaler formda şuna benzeyen vektör çarpımı:

F l \u003d 2M | v | | Ω | sin α, burada α, vektörler arasındaki açıdır.

Dünyanın yüzeyinde hareket eden bir cismin hızı iki bileşene ayrılabilir. Bunlardan biri, cismin bulunduğu noktada topa teğet olan bir düzlemde, yani hızın yatay bileşeninde bulunur: ikincisi, dikey bileşen, bu düzleme diktir. Bir cisme etki eden Coriolis kuvveti, bulunduğu yerin coğrafi enleminin sinüsü ile orantılıdır. Kuzey Yarımküre'de meridyen boyunca herhangi bir yönde hareket eden bir cisim, hareket halindeyken sağa yöneltilen Coriolis kuvvetinden etkilenir. Kuzey Yarımküre'deki nehirlerin sağ kıyılarını, ister kuzeye ister güneye aksınlar, sürükleyip götüren bu kuvvettir. Güney Yarımküre'de, aynı kuvvet hareket halindeyken sola yönlendirilir ve meridyen yönünde akan nehirler sol kıyıları yıkar. Coğrafyada bu olguya Baer yasası denir. Nehir yatağı meridyen yönü ile hizalı olmadığında, Coriolis kuvveti nehir akış yönü ile meridyen arasındaki açının kosinüsü kadar daha az olacaktır.

Tayfunların, kasırgaların, siklonların ve her türden kasırgaların oluşumuna ve bunların daha fazla hareketine yönelik hemen hemen tüm araştırmalar, oluşumlarının temel nedeninin Coriolis kuvveti olduğunu ve yörüngesini belirleyenin o olduğunu göstermektedir. Dünya yüzeyindeki hareketleri. Bununla birlikte, Coriolis kuvveti kasırgaların, tayfunların ve siklonların yaratılmasına katılsaydı, o zaman Kuzey Yarımküre'de sağa - saat yönünde ve Güney'de - sola, yani aleyhte dönerlerdi. Ancak Kuzey Yarımküre'deki tayfunlar, kasırgalar ve siklonlar sola, saat yönünün tersine ve Güney Yarımküre - sağa, saat yönünde döner. Bu kesinlikle Coriolis kuvvetinin etki yönüne karşılık gelmez, üstelik tam tersidir. Daha önce bahsedildiği gibi, Coriolis kuvvetinin büyüklüğü coğrafi enlemin sinüsü ile orantılıdır ve bu nedenle kutuplarda maksimumdur ve ekvatorda yoktur. Sonuç olarak, farklı ölçeklerde girdapların yaratılmasına katkıda bulunsaydı, bunlar çoğunlukla mevcut verilerle tamamen çelişen kutup enlemlerinde görünürdü.

Böylece, yukarıdaki analiz ikna edici bir şekilde Coriolis kuvvetinin, oluşum mekanizmaları önceki bölümlerde tartışılan tayfun, hortum, siklon ve her türlü girdap oluşumu ile hiçbir ilgisi olmadığını kanıtlamaktadır.

Yörüngelerini belirleyenin Coriolis kuvveti olduğuna inanılıyor, özellikle Kuzey Yarımküre'de meteorolojik oluşumlar olarak tayfunlar hareketleri sırasında sağa ve Güney'de - yönüne karşılık gelen sola sapıyorlar. Bu yarım kürelerdeki Coriolis kuvveti. Görünüşe göre tayfunların yörüngelerindeki sapmanın nedeni bulundu - bu Coriolis kuvveti, ancak sonuçlara varmak için acele etmeyelim. Yukarıda bahsedildiği gibi, bir tayfun Dünya yüzeyi boyunca hareket ettiğinde, tek bir nesne olarak şuna eşit Coriolis kuvvetinden etkilenecektir:

F c = 2MVΩ sin θ cos α, (21)

burada θ, tayfunun coğrafi enlemi; α, bir bütün olarak tayfunun hız vektörü ile meridyen arasındaki açıdır.

Tayfun yörüngelerindeki sapmanın gerçek nedenini bulmak için, tayfuna etki eden Coriolis kuvvetinin değerini belirlemeye çalışalım ve şimdi göreceğimiz gibi, daha gerçek bir kuvvetle karşılaştıralım.

MAGNUS'UN GÜCÜ

Alize rüzgarının hareket ettirdiği bir tayfun, yazarın bildiği kadarıyla henüz hiçbir araştırmacı tarafından bu bağlamda ele alınmamış bir kuvvetten etkilenecektir. Bu, tek bir nesne olarak bir tayfunun, bu tayfunu hareket ettiren hava akımı ile etkileşiminin gücüdür. Tayfunların yörüngelerini gösteren şekle bakarsanız, sürekli esen tayfunların etkisiyle doğudan batıya doğru hareket ettiklerini göreceksiniz. tropikal rüzgarlar, dünyanın dönmesi nedeniyle oluşan ticaret rüzgarları. Aynı zamanda, ticaret rüzgarı tayfunu sadece doğudan batıya taşımaz. En önemlisi, alize rüzgarındaki bir tayfun, tayfunun hava akımlarının alize rüzgarının hava akımıyla etkileşiminden kaynaklanan bir kuvvetten etkilenir.

Üzerine gelen bir sıvı veya gaz akışında dönen bir cisme etki eden çapraz bir kuvvetin ortaya çıkmasının etkisi, 1852'de Alman bilim adamı G. Magnus tarafından keşfedildi. Dönen dairesel bir silindir eksenine dik olan dönmeyen (laminer) bir akış etrafında akıyorsa, silindirin yüzeyinin doğrusal hızının karşıdan gelen akışın hızına zıt olduğu kısmında, bir artan basınç alanı ortaya çıkar. Ve karşı tarafta, yüzeyin doğrusal hızının yönünün, gelen akışın hızıyla çakıştığı yerde, bir alan vardır. Indirgenmiş basınç. Silindirin zıt taraflarındaki basınç farkı, Magnus kuvvetinin ortaya çıkmasına neden olur.

Mucitler, Magnus'un gücünü kullanmak için girişimlerde bulundular. Yelken yerine motorlarla döndürülen dikey silindirlerin takıldığı bir gemi tasarlandı, patentlendi ve inşa edildi. Bu tür dönen silindirik "yelkenlerin" verimliliği, bazı durumlarda sıradan yelkenlerin verimliliğini bile aştı. Magnus etkisi, topa vururken dönme hareketi verirseniz, uçuşunun yörüngesinin eğrisel hale geleceğini bilen futbolcular tarafından da kullanılır. "Kuru yaprak" adı verilen böyle bir darbe ile futbol sahasının neredeyse kale ile aynı hizadaki köşesinden topu rakip kaleye gönderebilirsiniz. Topa vurulduğunda voleybolcular, tenisçiler ve masa tenisi oyuncuları tarafından döndürülür. Her durumda, dönen bir topun karmaşık bir yörünge boyunca hareketi, rakip için birçok sorun yaratır.

Ancak, alize rüzgarının taşıdığı tayfuna geri dönelim.

Okyanusların tropikal enlemlerindeki alize rüzgarları, istikrarlı hava akımları (yılda on aydan fazla sürekli esiyor), Kuzey Yarımküre'deki alanlarının yüzde 11'ini ve Güney Yarımküre'de yüzde 20'ye varan bir alanı kaplıyor. Alize rüzgarlarının ana yönü doğudan batıyadır, ancak 1-2 kilometre yükseklikte ekvatora doğru esen meridyen rüzgarlarıyla tamamlanır. Sonuç olarak, Kuzey Yarımküre'de alize rüzgarları güneybatıya, Güney'de ise güneybatıya doğru hareket eder.

kuzeybatıya. Alize rüzgarları, Avrupalılar tarafından Columbus'un ilk seferinden (1492-1493) sonra, katılımcıların İspanya kıyılarından Atlantik'in tropikal bölgeleri boyunca karavelaları taşıyan güçlü kuzeydoğu rüzgarlarının istikrarına hayran kaldıklarında tanındı.

Bir tayfunun devasa kütlesi, alize rüzgarında dönen bir silindir gibi düşünülebilir. Daha önce de belirtildiği gibi, Güney Yarımküre'de saat yönünde ve Kuzey Yarımküre'de saat yönünün tersine dönerler. Bu nedenle, alize rüzgarının güçlü akışıyla etkileşim nedeniyle, hem Kuzey hem de Güney Yarımküredeki tayfunlar ekvatordan sırasıyla kuzeye ve güneye sapar. Hareketlerinin bu karakteri, meteorologların gözlemleriyle iyi bir şekilde doğrulanmıştır.

(Bitiş takip eder.)

Amper yasası

1920'de Fransız fizikçi Henre Marie Ampère deneysel olarak yeni bir fenomen keşfetti - iki iletkenin akımla etkileşimi. İki paralel iletkenin, içlerindeki akımın yönüne bağlı olarak çekildiği veya itildiği ortaya çıktı. İletkenler, akımlar aynı yönde akıyorsa (paralel) birbirine yaklaşma, zıt yönlerde akarsa (anti-paralel) birbirlerinden uzaklaşma eğilimindedir. Ampère bu fenomeni doğru bir şekilde açıklayabildi: akımların manyetik alanlarının etkileşimi var, bu "çember kuralı" tarafından belirlenir. Vida, I akımı yönünde vidalanırsa, kolunun hareketi H manyetik alan çizgilerinin yönünü gösterecektir.

Paralel olarak uçan iki yüklü parçacık da bir elektrik akımı oluşturur. Bu nedenle yörüngeleri, parçacık yükünün işaretine ve hareket yönüne bağlı olarak yakınsayacak veya uzaklaşacaktır.

Yüksek akımlı elektrik bobinleri (solenoidler) tasarlanırken iletkenlerin etkileşimi dikkate alınmalıdır - dönüşlerinden geçen paralel akımlar, bobini sıkıştıran büyük kuvvetler oluşturur. Bir tüpten yapılmış bir paratonerin, bir yıldırım çarpmasından sonra bir silindire dönüştüğü durumlar vardır: yıldırım deşarj akımının manyetik alanları tarafından yüzlerce kiloamperlik bir kuvvetle sıkıştırılır.

Ampère yasası temelinde, SI'daki standart akım gücü birimi ayarlanır - amper (A). Eyalet standardı"Fiziksel nicelik birimleri" şunları tanımlar:

“Bir amper, boşlukta birbirinden 1 m uzaklıkta bulunan sonsuz uzunlukta ve ihmal edilebilir enine kesit alanına sahip iki paralel doğrusal iletkenden geçerken, 2'ye eşit bir etkileşim kuvvetine neden olacak akım gücüne eşittir. . 10 -7 N".

Meraklısına detaylar

MAGNUS VE CORIOLIS'İN GÜÇLERİ

Magnus ve Coriolis kuvvetlerinin bir tayfun üzerindeki eylemini karşılaştıralım ve bunu bir alize rüzgarının etrafında akan dönen bir hava silindiri biçimindeki ilk yaklaşım olarak sunalım. Böyle bir silindire etki eden Magnus kuvveti şuna eşittir:

F m = DρHV n V m / 2, (22)

burada D, tayfunun çapıdır; ρ, alize rüzgarının hava yoğunluğudur; H yüksekliği; V n > - alize rüzgarındaki hava hızı; V t - bir tayfunda doğrusal hava hızı. Basit dönüşümlerle elde ederiz

Fм = R 2 HρωV n , - (23)

burada R, tayfun yarıçapıdır; ω, tayfunun açısal hızıdır.

İlk yaklaşımda alize rüzgarının hava yoğunluğunun tayfundaki hava yoğunluğuna eşit olduğunu varsayarsak, şunu elde ederiz:

M t \u003d R 2 Hρ, - (24)

burada M t, tayfunun kütlesidir.

O zaman (19) şu şekilde yazılabilir:

F m \u003d M t ωV p - (25)

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

Magnus kuvveti için ifadeyi Coriolis kuvveti için ifade (17) ile bölerek şunu elde ederiz:

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

veya F m / F k \u003d V t / 2RΩ sinθ cosα (28)

Uluslararası sınıflandırmaya göre, rüzgar hızının 34 m/s'yi aştığı tropikal bir siklonun tayfun olarak kabul edildiğini dikkate alarak, hesaplamalarımızda bu en küçük rakamı alacağız. Tayfun oluşumu için en uygun coğrafi enlem 16 o olduğundan, θ = 16 o alacağız ve tayfun oluşumundan hemen sonra neredeyse enlem yörüngeleri boyunca hareket ettiğinden, α = 80 o alacağız. Orta büyüklükteki bir tayfunun yarıçapı 150 kilometredir. Tüm verileri formülde yerine koyarsak, şunu elde ederiz:

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

Başka bir deyişle, Magnus'un gücü Coriolis'in gücünü iki yüz kat aşıyor! Böylece, Coriolis kuvvetinin sadece bir tayfun yaratma süreciyle değil, yörüngesini değiştirmekle de hiçbir ilgisi olmadığı açıktır.

Alize rüzgarındaki bir tayfun iki kuvvetten etkilenecektir - yukarıda bahsedilen Magnus kuvveti ve basit bir denklemden bulunabilen alize rüzgarının tayfun üzerindeki aerodinamik basınç kuvveti

F d \u003d KRHρV 2 s, - (30)

burada K, tayfunun sürükleme katsayısıdır.

Tayfunun hareketinin, Magnus kuvvetlerinin ve aerodinamik basıncın toplamı olan bileşke kuvvetin etkisiyle belirleneceğini görmek kolaydır. ticaret rüzgarı Bu açının tanjantı denklemden bulunabilir.

tgβ = F m /F d.(31)

Basit dönüşümlerden sonra (26) ve (30) ifadelerini (31) ile değiştirerek şunu elde ederiz:

tgβ = Vt /KVp, (32)

Bir tayfuna etki eden ortaya çıkan F p kuvvetinin yörüngesine teğet olacağı açıktır ve eğer alize rüzgarının yönü ve hızı biliniyorsa, bu kuvveti belirli bir tayfun için yeterli doğrulukla hesaplamak mümkün olacaktır. böylece neden oldukları hasarı en aza indirecek olan ilerideki yörüngesini belirliyor. Bir tayfunun yörüngesi tahmin edilebilir adım adım yöntem, ortaya çıkan kuvvetin olası yönü ise yörüngesinin her noktasında hesaplanmalıdır.

Vektör biçiminde ifade (25) şöyle görünür:

F m=M [ωV n ]. (33)

Magnus kuvvetini tanımlayan formülün yapısal olarak Lorentz kuvveti formülüyle aynı olduğunu görmek kolaydır:

F l = q .

Bu formülleri karşılaştırıp analiz ettiğimizde, formüllerin yapısal benzerliğinin yeterince derin olduğunu görüyoruz. Böylece her iki vektör çarpımının (M& #969; ve q v) nesnelerin parametrelerini karakterize eder (tayfun ve temel parçacık) ve doğru kısımlar ( v n ve B) - ortamlar (alışveriş rüzgar hızı ve manyetik alan indüksiyonu).

Fizpraktikum

CORIOLIS OYUNCU ÜZERİNDEKİ GÜÇLERİ

Örneğin, dünyanın yüzeyinde dönen bir koordinat sisteminde, Newton yasaları yerine getirilmez - böyle bir koordinat sistemi eylemsizdir. İçinde, vücudun doğrusal hızına ve sistemin açısal hızına bağlı olan ek bir atalet kuvveti belirir. Vücudun yörüngesine (ve hızına) diktir ve bu ek kuvveti açıklayan ve hesaplayan Fransız tamirci Gustave Gaspard Coriolis'in (1792-1843) onuruna Coriolis kuvveti olarak adlandırılır. Kuvvet, hız vektörü ile çakışması için sistemin dönme yönünde dik açıyla döndürülmesi gerektiği şekilde yönlendirilir.

İki basit deney düzenleyerek Coriolis kuvvetinin bir elektrikli plak çaların yardımıyla nasıl "çalıştığını" görebilirsiniz. Bunları gerçekleştirmek için kalın kağıt veya kartondan bir daire kesin ve diskin üzerine yerleştirin. Dönen bir koordinat sistemi olarak görev yapacak. Hemen not edelim: oyuncunun diski saat yönünde döner ve Dünya - karşı. Bu nedenle, modelimizdeki kuvvetler, Dünya'da yarım küremizde gözlemlenen kuvvetlerin tersi yönde yönlendirilecektir.

1. Oynatıcının yanına, diskinin hemen üzerine iki yığın kitap yerleştirin. Kitapların üzerine, kenarlarından biri diskin çapına denk gelecek şekilde bir cetvel veya düz bir çubuk yerleştirin. Sabit bir diskle, çubuk boyunca merkezden kenara yumuşak bir kalemle bir çizgi çizilirse, doğal olarak düz olacaktır. Şimdi oynatıcıyı başlatır ve çubuk boyunca bir kalem çizersek, G. Coriolis tarafından hesaplanan yasaya tam olarak uygun olarak sola doğru eğrisel bir yörünge çizecektir.

2. Kitap yığınlarından bir slayt oluşturun ve diskin çapı boyunca yönlendirilmiş yapışkan bantla kalın bir kağıt oluğunu yapıştırın. Küçük bir topu oluk boyunca sabit bir disk üzerine yuvarlarsanız, çap boyunca yuvarlanacaktır. Ve dönen bir diskte sola gitmeye başlayacaktır (tabii ki yuvarlanma sırasındaki sürtünme küçük değilse).

Fizpraktikum

MASA ÜZERİNDE VE HAVADAKİ MAGNUS ETKİSİ

1. Kalın kağıttan küçük bir silindir yapıştırın. Masanın kenarına bir yığın kitap yerleştirin ve bir tahta ile masanın kenarına bağlayın. Kağıt silindir ortaya çıkan sürgüden aşağı yuvarlandığında, bir parabol boyunca masadan uzaklaşmasını makul bir şekilde bekleyebiliriz. Ancak bunun yerine silindir, yörüngeyi diğer yöne keskin bir şekilde bükecek ve masanın altından uçacaktır!

Bernoulli yasasını hatırlarsak, paradoksal davranışı oldukça anlaşılırdır: Bir gaz veya sıvı akışındaki iç basınç, akış hızı arttıkça azalır. Örneğin, bir püskürtme tabancasının çalışması bu fenomene dayanmaktadır: daha yüksek bir atmosferik basınç, sıvıyı düşük basınçlı bir hava akımına sıkıştırır.

İlginç bir şekilde, insan akışları da bir dereceye kadar Bernoulli yasasına uyuyor. Metroda, trafiğin zor olduğu yürüyen merdiven girişinde insanlar yoğun, oldukça sıkıştırılmış bir kalabalık halinde toplanıyor. Ve hızlı hareket eden bir yürüyen merdivende serbestçe dururlar - yolcu akışındaki "iç basınç" düşer.

Silindir düşmeye devam ederek düştüğünde, sağ tarafının hızı karşıdan gelen hava akışının hızından çıkarılır ve buna sol tarafın hızı eklenir. Silindirin solundaki bağıl hava akış hızı daha büyük ve içindeki basınç sağından daha düşük. Basınç farkı, silindirin aniden yörüngesini değiştirmesine ve masanın altından uçmasına neden olur.

Coriolis ve Magnus yasaları, roket fırlatılırken, uzun mesafelerde isabetli atış yapılırken, türbinler, jiroskoplar vb. hesaplanırken dikkate alınır.

2. Kağıt silindiri birkaç kez kağıt veya kumaş bantla sarın. Şimdi bandın ucunu keskin bir şekilde çekerseniz, silindiri çözecek ve aynı zamanda ileri hareket. Sonuç olarak, Magnus kuvvetlerinin etkisi altında, silindir havadaki ölü döngüleri tanımlayarak uçacak.

Hava kütleleri. Hava kütlesi denir çok sayıda yatay yönlerde, bazen binlerce kilometre boyunca nispeten tekdüze özelliklere sahip olan hava.

Altta yatan daha sıcak bir yüzey üzerinde hareket eden hava kütlesine denir. soğuk; alttaki daha soğuk bir yüzey üzerinde hareket etmek - ılık;çevre ile termal dengede yerel.

Kuzey Kutbu'nda oluşan hava kütlesine denir. kutup havası, kalınlığı boyunca kuvvetli bir şekilde soğutulan, düşük mutlak ve yüksek bağıl neme sahip, beraberinde sis ve pus taşıyan. Ilıman enlemlerde oluşur kutup havası. Kışın, bu tür hava kütleleri, özellikleri bakımından Kuzey Kutbu'na yakındır; yazın kutup havası çok tozludur ve görüş mesafesi düşüktür. Subtropik ve tropik bölgelerde oluşur tropikal havaçok sıcak, tozlu, yüksek mutlak nem ile karakterize edilir ve sıklıkla opalesans fenomenine neden olur (kırmızımsı bir güneş ve mavi bir pus içinde uzaktaki nesneler). Kıta tropikal hava gün boyunca kararsızdır (konveksiyon, toz kasırgaları ve fırtınalar, kasırgalar). Görüş azalır.

ekvator hava genel olarak tropikal hava ile aynı özelliklere sahiptir, ancak bazıları daha da belirgindir.

cepheler. Farklı iki hava kütlesi arasındaki temas noktası fiziki ozellikleri, arabirim (ön) olarak adlandırılır. Böyle bir yüzeyin altındaki yüzeyle (deniz veya kara) kesişme çizgisine ön çizgi denir. Cepheler mobil ve sabit olarak ayrılmıştır.

Ana kutup cephesi, kutup havasını kutup havasından ayırır; ana kutup cephesi - tropikalden gelen kutup havası; ana tropikal cephe, ekvatordan gelen tropikal havadır.

Sıcak Ön sıcak bir hava kütlesi soğuk bir hava kütlesinin üzerine taştığında meydana gelir. Böyle bir cephenin önündeki basınç düşer. "Pençe" şeklindeki cirrus bulutları da sıcak bir cephenin habercisi olarak hizmet ediyor. Ön cephe sisleri, sıcak bir cephenin önünde gözlenir. Sıcak cephe bölgesini geçen gemi, görüş mesafesinin azaldığı geniş bir şiddetli yağmur veya kar bandına girer.

soğuk cephe soğuk hava kütlelerinin sıcak hava altında sıkışmasıyla oluşur. Duş bulutlarından oluşan bir "duvar" ile birlikte gelir. Önün önündeki basınç önemli ölçüde düşer. Gemi soğuk bir cepheyle karşılaştığında sağanak, gök gürültülü fırtına, fırtına ve şiddetli deniz bölgesine girer. Bununla birlikte, soğuk hava kaması ılık kütleleri yavaşça "keserse", o zaman böyle bir soğuk cephe hattının gerisinde, gemi şiddetli yağış bölgesine girer.

Oklüzyonun önü iki hava kütlesi - sıcak ve soğuk - etkileşime girdiğinde oluşur. Eğer sollanan kütle öndekinden daha düşük bir sıcaklığa sahipse, o zaman cepheye soğuk oklüzyon önü denir; sollama kütlesi öndekinden daha yüksek bir sıcaklığa sahipse, bu bir sıcak oklüzyon cephesidir. Tıkanma cephelerini geçen gemi, dalgaların eşlik ettiği düşük görüş, yağış, kuvvetli rüzgar koşullarına girebilir.

siklonlar. Bir siklon, farklı sıcaklıklardaki iki hava kütlesinin sınırındaki düşük basınç alanı olarak ortaya çıkar. Genellikle bu, ön yüzeydeki bir dalga bozukluğudur. 1000 km'den daha uzun bir uzunlukta dalga kararsız hale gelir ve siklonun "derinleştiğini" söylerler: soğuk ve sıcak cepheler arasında dil şeklinde bir sıcak hava sektörü oluşur. Daha fazla geliştirme ile soğuk cephe, sıcaktan daha hızlı hareket ederek ona yetişir; sıcak ve soğuk cephelerin kapanması, sıcak sektörü ortadan kaldırarak bir oklüzyon cephesi oluşturur.

Siklonun çapı birkaç yüz ila 5000 km arasında değişir; ortalama seyahat hızı 30-60 km/s. Bulutların, rüzgarın, değişikliklerin dikkatli gözlemleri atmosferik basınç ve hava sıcaklıkları, navigasyon için önemli sonuçlar çıkarmamızı sağlar:

Bireysel küçük kümülüs bulutları aşağıdaki rüzgarla aynı yönde hareket ediyorsa, gözlemci siklonun arkasındadır ve havanın iyileşmesi beklenebilir;

Bulutların hareket yönü aşağıdaki rüzgarın yönü ile çakışmıyorsa, gözlemci siklonun önündedir ve bir veya iki gün içinde uzun süreli yağış ve sıcaklık değişiklikleri (yazın daha düşük ve kışın daha yüksek) beklenmelidir. );

Rüzgar artarsa ​​ve yönü güneşle birlikte değişirse, gözlemci Kuzey yarımküre(güney yarımküre) siklonun sağ (sol) yarısında yer alır; artan rüzgarın yönü güneşe karşı değişirse, tersi sonuç çıkarılmalıdır;

Rüzgar yönü değişmiyorsa, gözlemci siklonun merkezinin yolu üzerindedir ve kişi geçici bir durgunluk ve ardından karşı taraftan rüzgarda bir artış beklemelidir.

Tropikal siklonlar. Ilıman enlemlerden kaynaklanan siklonların aksine, tropikler arasında meydana gelen siklonik bozukluklara tropikal siklonlar denir. Batı Hint Adaları'nda bunlara kasırga denir; Asya'nın doğusunda - tayfunlarla; Hint Okyanusunda - siklonlar; güney kesiminde Hint Okyanusu- gizem. Tropikal siklonlar tipik olarak 100-300 mil çapındadır ve merkez bölümü 20-30 mil çapındadır. Tropikal bir siklondaki barik gradyan bazen 40 mb'yi aşar ve rüzgar hızı 100 km / saate ulaşır ve bu göstergeler, ılıman enlemlerin siklonlarının aksine, bir kasırganın (tayfun vb.) Neredeyse tüm bölgesinde devam eder.

Pirinç. 114.

Bir tayfunun yaklaştığının işaretlerinden biri, rüzgarın daha önce estiği veya estiği yanlış yönden gelen bir dalganın ortaya çıkmasıdır. Rüzgarın oluşturduğu kabarma, tayfunun merkezinden 400-600 mil uzakta zaten tespit edilebilir. Dalganın yönüne göre tayfunun merkezinin konumu yargılanabilir ve bu yönü değiştirerek hareket yönü yargılanabilir.

Tayfunun merkezi yaklaşırken, atmosferik basınç keskin bir şekilde düşer, cirrus bulutları yerini bir sağanak bulut yığınına bırakır; boğucu bir sıcaklıkla fırtına öncesi bir sakinlik var. Ardından hava sıcaklığı hızla düşer, yağmur yağmaya başlar ve tropikal sağanak yağışa dönüşür.

Kuzey yarımküre için tropikal bir siklonun basitleştirilmiş bir diyagramı, Şek. 114. Şekilden de görüleceği üzere tayfun bölgesindeki rüzgarlar yönünden merkezden sağa ortalama 60° sapmıştır. Bu nedenle, sırtı rüzgara dönük duran bir gözlemci için, tayfunun merkezi önde, rüzgar yönünün yaklaşık 60° solunda olacaktır. Tayfunun merkezine yaklaşıldığında, rüzgarın yarıçaptan sapma açısı artar ve merkeze yakın yerlerde 90°'ye ulaşır. Tayfunun merkezinde, zayıf rüzgarlar ve hatta dalgalı denizlerle sakin gözlenir. Tayfunun ortasından ("fırtınanın gözü") geçtikten sonra, rüzgar çok hızlı bir şekilde kasırgaya dönüşür. Rüzgar kuvveti 12 puan merkezden 30-35 mil ve daha fazla uzaklıkta tutuluyor. Sonra yavaş yavaş zayıflar. Yani tayfun merkezine 50-75 mil uzaklıkta rüzgar kuvveti 10 puan; 100-150 mil mesafede - 8-9 puan. Ve sadece 200-250 mil mesafede rüzgar kuvveti 6-7 puana düşer. Tropikal bir siklonun modelini kullanarak (bkz. Şekil 114), teknenin tropikal siklonun merkezinin hareket yoluna göre konumunu belirlemek zor değildir: rüzgarın yönü saat yönünde değişirse, daha sonra siklonun sağ yarısı gemiden geçer; rüzgarın yönü saat yönünün tersine değişirse - sol yarı; rüzgar yönü değişmezse - siklonun merkezi. Böylece,

Pirinç. 115.

tropikal bir siklonla karşılaştığınızda doğru rotayı seçmek için aşağıdaki kurallara göre yönlendirilmelisiniz:

1) kuzey yarımkürede yelken açarken (Şekil 115, a): tropikal bir siklonun sağ yarısını geçerken, sağ kontranın yan rüzgarında uzanmanız (rüzgarı sağ elmacık kemiğine getirin) ve bu rotayı korumanız gerekir barometre yükselmeye başlayana kadar;

Bir tropikal siklonun sol yarısını geçerken, sancak kontrasının arka direğine uzanmanız (rüzgarı sağdan kıç tarafa getirin) ve tropikal siklonun bölgesinden çıkana kadar bu rotayı sürdürmeniz gerekir; tropikal bir siklonun merkezinin yolunda olduklarından, aynı zamanda sancak kontrasının arka tarafında da bulunurlar (Şek. 115, a) ve daha önce belirtildiği gibi tutunurlar;

2) güney yarım kürede yüzerken (Şek. 115, b):

Bir tropik siklonun sol yarısını geçerken, barometre yükselmeye başlayana kadar rotayı koruyarak iskele tarafında kalın;

Bir tropikal siklonun sağ yarısını geçerken, sol kontra arka dayanağına uzanın ve daha önce belirtildiği gibi tutun; bir kasırganın yolundayken, rüzgarı iskele kontrasının arka tarafına da getirin ve böylece kasırga bölgesinden çıkışa kadar hakim olun.

antisiklonlar- yüksek atmosferik basınç alanları, siklonlar gibi, sabit ve hareketlidir.

Kuzeyden nüfuz eden bir antisiklon, soğuk mevsimde sıcaklıkta düşüş, açık hava ve iyi görüş getirir; sıcak mevsimde - gök gürültülü fırtınalar, güneyden gelen antisiklon, soğuk mevsimde uzun bulutlu hava getirir; sıcak havalarda - gök gürültülü yağmurlar ve geceleri - çiy ve yer sisleri. açık bir işaret antisiklonik hava, hava sıcaklığı, nem ve diğer meteorolojik unsurlarda keskin bir günlük değişimdir.

İleri
İçindekiler
Geri

Siklonlar her zaman hareket halindedir. Hareket derken, içinde esen rüzgarlardan bağımsız olarak siklonun bir bütün olarak hareketini kastediyoruz. farklı parçalar siklonların farklı hızları ve yönleri vardır. Siklon gibi hareket ediyor birleşik sistem merkezinin hareketi ile karakterize edilir.

Siklonlar, orta ve üst troposferde genel hava taşımacılığı yönünde hareket eder (ayrıca: önde gelen akış yönünde derler). Bu genel hava taşımacılığı çoğunlukla batıdan doğuya gerçekleşir. Bu nedenle, siklonlar çoğunlukla ufkun batı yarısından doğuya doğru hareket eder.

Ancak, troposferin tüm kalınlığı boyunca uzanan yüksek alçak hareketli siklonlar ve antisiklonların, izobarlar ve yüksekliklerdeki akımların bölgesel yönden sapacağı şekilde yerleştirildiği de olur. Sonra hareketli siklonlar, bu bölgesel olmayan yukarı aktarımı takiben, büyük bir bileşenle güneye veya kuzeye doğru hareket eder. Nadir durumlarda, önde gelen akıntının yönü bile doğudur; daha sonra kasırga da anormal bir şekilde doğudan batıya doğru hareket eder.

Bazı durumlarda, siklonların yolları çok çeşitlidir ve belirli bir alandaki tipik yollar bile oldukça karmaşık bir tabloyu temsil eder. Ancak ortalama olarak siklonlar, yüksek enlemlere yönelik bir bileşenle batıdan doğuya doğru hareket eder. Bu nedenle, yukarıda belirtildiği gibi, en derin siklonlar kutup altı enlemlerde gözlenir: kuzey yarımkürede - Atlantik'in kuzeyinde ve Pasifik Okyanusları, güney yarımkürede - Antarktika anakarasının yakınında.

Siklonun hızı, ana akışın hızından %25-35 daha azdır. Ortalama olarak, 30-40 km / s büyüklük sırasına sahiptir. Bazı durumlarda 80 km/s hıza kadar çıkabiliyor. İÇİNDE geç dönem siklonun ömrü, zaten dolduğunda, hareket hızı bazen çok keskin bir şekilde azalır.

Siklonların hızları düşük olmasına rağmen, varlığından birkaç gün sonra, bir siklon yol boyunca hava rejimini değiştirerek birkaç bin kilometre mertebesinde önemli bir mesafe kat edebilir.

Bir siklon geçtiğinde rüzgar artar ve yönü değişir. Bir siklon belli bir yerden geçerse güney kısmı, rüzgar güneyden güneybatıya ve kuzeybatıya değişir. Siklon kuzey kısmını geçerse, rüzgar güneydoğudan doğuya, kuzeydoğuya ve kuzeye doğru değişir. Böylece, siklonun ön (doğu) kısmında, güney bileşenli rüzgarlar, arka (batı) kısmında - kuzey bileşenli rüzgarlar görülür. Bir siklonun geçişi sırasındaki sıcaklık dalgalanmaları da bununla ilişkilidir.

Son olarak, siklonik alanlar, artan bulutluluk ve yağış ile karakterize edilir. Siklonun ön kısmında, yağış, sıcak bir cephenin veya bir tıkanıklık cephesinin bulutlarından düşen, artan, artan bir kaymadır. Arka kısımda yağış, soğuk cephenin karakteristiği olan kümülonimbus bulutlarından sağanak yağışlıdır, ancak esas olarak siklonun arkasından alçak enlemlere akan soğuk hava kütleleridir. Siklonun güney kesiminde bazen ılık hava kütlesinin çiseleyen yağışı görülür.

Bir kasırganın yaklaştığı, genellikle basınçtaki düşüşten ve batı ufkunda beliren ilk bulutlardan görülebilir. Bunlar paralel bantlarda hareket eden ön sirüs bulutlarıdır. Bir bakışta, perspektif nedeniyle, bu bantlar ufuktan uzaklaşıyor gibi görünür. Bunları cirrostratus bulutları, ardından daha yoğun yüksek tabakalı bulutlar ve son olarak eşlik eden fractonimbus bulutları ile nimbostratus takip eder. Ardından, siklonun arkasında basınç artar ve bulutluluk hızla değişen bir karakter kazanır: kümülüs ve kümülonimbüs bulutları genellikle yerini açıklıklara bırakır.

Bir süre önce, bilim adamları gezegenin yüzeyinde yaklaşık iki yüz siklonun ve yaklaşık elli antisiklonun oluştuğunu düşünemezlerdi, çünkü meydana geldikleri bölgelerde hava istasyonlarının olmaması nedeniyle birçoğu görünmez kaldı. Ancak artık ortaya çıkan değişiklikleri yakalayan uydular var. Bir siklon ve antisiklon nedir ve nasıl ortaya çıkarlar?

İlk olarak, bir siklon nedir

Siklon çok büyük atmosferik girdap düşük hava basıncı ile. İçinde, hava kütleleri her zaman kuzeyde saat yönünün tersine ve güneyde saat yönünde karışır.

Bir siklonun Dünya da dahil olmak üzere farklı gezegenlerde gözlemlenen bir fenomen olduğunu söylüyorlar. Bir gök cisminin dönüşü nedeniyle ortaya çıkar. Bu fenomen büyük bir güce sahiptir ve beraberinde en güçlü rüzgarları, yağışları, gök gürültülü fırtınaları ve diğer fenomenleri getirir.

antisiklon

Doğada antisiklon diye bir şey vardır. Bu olgunun bir siklonun tersi olduğunu tahmin etmek zor değil. Hava kütlelerinin güney yarımkürede saat yönünün tersine ve kuzey yarımkürede saat yönünde hareketi ile karakterize edilir.

Antiksiklonlar hava durumunu stabilize edebilir. Onlardan sonra bölgede sakin sakin hava başlar: yazın hava sıcak, kışın ise soğuktur.

Siklonlar ve antisiklonlar

Peki siklon ve antisiklon nedir? Bunlar, üst atmosferde meydana gelen ve taşıyan iki fenomendir. farklı hava. Bu fenomenlerin tek ortak noktası, belirli bölgelerde meydana gelmeleridir. Örneğin, antisiklonlar en çok buz alanları üzerinde meydana gelir. Ve sonra daha fazla bölge buz, antisiklon daha güçlü.

Yüzyıllar boyunca bilim adamları bir siklonun ne olduğunu, önemini ve neyi etkilediğini belirlemeye çalıştılar. Anahtar kavramlar Bu atmosferik fenomen hava kütlelerini ve cepheleri düşünün.

hava kütleleri

Binlerce kilometre boyunca, yatay hava kütleleri aynı özelliklere sahiptir. Soğuk, yerel ve sıcak olarak ayrılırlar:

1. Soğuk olanlar, üzerinde bulundukları yüzeyden daha düşük bir sıcaklığa sahiptir.
2. Sıcak olanlar, bulundukları yüzeyde olduğundan daha fazlasına sahiptir.
3. Yerel kütle, sıcaklığı altında bulunan bölgeden farklı olmayan havadır.

Hava kütleleri, özelliklerini ve çeşitli özelliklerini belirleyen, Dünya'nın çeşitli bölgelerinde oluşur. Hava kütlelerinin üzerinde oluştuğu alan onlara isimlerini verir.

Örneğin, Kuzey Kutbu üzerinde ortaya çıkarlarsa, onlara Arktik adı verilir. Bu tür hava soğuk, sisli, puslu. Tropikal hava kütleleri ısı getirir ve kasırgaların, kasırgaların, fırtınaların oluşumuna yol açar.

siklonlar

Atmosferik bir siklon, düşük basınçlı bir alandır. Farklı sıcaklıklara sahip iki hava akımı nedeniyle oluşur. Siklonun merkezi minimum atmosferik göstergelere sahiptir: orta kısmındaki basınç daha düşüktür ve kenarlar boyunca yüksektir. Görünüşe göre hava kütleleri yukarı doğru fırlatılıyor ve böylece yükselen hava akımları oluşuyor.

Bilim adamları, hava kütlelerinin hareket yönünde hangi yarım kürede oluştuğunu kolayca belirleyebilirler. Hareketi akreple çakışırsa Güney Yarımküre'den, hava ona karşı hareket ederse kasırga Kuzey Yarımküre'den geldi demektir.

Siklonun etki bölgesinde bulut kütlelerinin birikmesi, ani sıcaklık değişimleri, yağışlar, gök gürültülü fırtınalar, kasırgalar gibi olaylar gözlemlenebilir.

Tropiklerin üzerinde doğan siklon

Tropikal siklonlar, diğer alanlarda meydana gelenlerden farklıdır. Bu tür fenomenlerin çeşitli isimleri vardır: kasırgalar, tayfunlar, sırlar. Genellikle tropik girdaplar büyüktür - üç yüz mil veya daha fazla. Rüzgarı 100 km/saatin üzerindeki hızlarda kullanabilirler.

Bu atmosferik fenomenin diğerlerinden ayırt edici bir özelliği, rüzgarın ılıman bölgede meydana gelen siklonlarda olduğu gibi sadece belirli bölgelerde değil, siklon boyunca hızlanmasıdır. ana özellik tropikal bir siklonun yaklaşması, sudaki dalgalanmaların görünümüdür. Üstelik rüzgardan ters yönde gider.

Geçen yüzyılın 70'lerinde, tropikal siklon Bhola, mevcut beş kategorinin üçüncü kategorisi olarak atanan Bangladeş'i vurdu. Küçük bir rüzgar hızına sahipti, ancak beraberindeki yağmur, Ganj'ın tüm adaları sular altında bırakarak tüm yerleşim yerlerini silip süpüren bankaları taşmasına neden oldu. Bu felaket sonucunda 500 binden fazla insan hayatını kaybetti.

siklon ölçekleri

Herhangi bir siklon eylemi, kasırga ölçeğinde derecelendirilir. Kategoriyi, rüzgar hızını ve fırtına gelgitini gösterir:

1. İlk kategori en kolay olarak kabul edilir. Bununla birlikte 34-44 m / s'lik bir rüzgar gözlenir. Fırtına gelgiti iki metreyi geçmez.
2. İkinci kategori. 50-58 m/s'lik rüzgarlar ve 3 m'ye kadar fırtına dalgası ile karakterizedir.
3. Üçüncü kategori. Rüzgar gücü saniyede 60 metreye ulaşabilir ve fırtına gelgiti - 4 m'den fazla olamaz.
4. Dördüncü kategori. Rüzgar - saniyede 70 metreye kadar, fırtına gelgiti - yaklaşık 5,5 m.
5. Beşinci kategori en güçlü olarak kabul edilir. Saniyede 70 metre rüzgar gücüne ve 5,5 metreden fazla fırtına dalgalanmasına sahip tüm siklonları içerir.

En kötü şöhretli Kategori 5 tropikal kasırgalarından biri, yaklaşık 2.000 kişiyi öldüren Katrina'dır. Kasırgalar ayrıca beşinci kategoriye girdi: "Wilma", "Rita", "Ivan". İkincisinin Amerika topraklarından geçişi sırasında yüz on yediden fazla kasırga oluştu.

siklon oluşum aşamaları

Bir siklonun özelliği, bölgeden geçişi sırasında belirlenir. Aynı zamanda oluşum aşaması da belirtilir. Toplamda dört tane var:

1. İlk aşama. Hava akışlarından bir girdap oluşumunun başlangıcı ile karakterizedir. Bu aşamada derinleşme meydana gelir: bu süreç genellikle yaklaşık bir hafta sürer.
2. genç siklon Tropikal bir siklon genç aşamasında farklı yönlere gidebilir veya kısa mesafelerde küçük hava kütleleri şeklinde hareket edebilir. Orta kısımda bir basınç düşüşü meydana gelir, merkezin etrafında yaklaşık 50 km yarıçaplı yoğun bir halka oluşmaya başlar.
3. olgunluk dönemi. Basınç düşüşünün kesilmesi ile karakterizedir. Bu aşamada rüzgar hızı maksimum değerine ulaşır ve artmayı durdurur. Fırtına rüzgarı yarıçapı, siklonun sağ tarafında bulunur. Bu aşama birkaç saatten birkaç güne kadar gözlemlenebilir.
4. zayıflama Siklon karaya indiğinde, zayıflama aşaması başlar. Bu dönemde kasırga aynı anda iki yöne gidebilir veya yavaş yavaş solarak daha hafif tropikal girdaplara dönüşebilir.

yılan halkaları

Siklonlar (Yunanca "yılan halkası" ndan), kasırgalardır. dev boyçapı binlerce kilometreye ulaşabilen. Genellikle ekvatordan gelen havanın ona doğru gelen soğuk akımlarla çarpıştığı yerlerde oluşurlar. Aralarında oluşan sınıra atmosferik cephe denir.

Bir çarpışma anında sıcak hava, soğuk havanın geçmesine izin vermez. Bu alanlarda itme meydana gelir ve hava kütlesi yükselmeye zorlanır. Kütleler arasındaki bu tür çarpışmaların bir sonucu olarak, basınç yükselir: sıcak havanın bir kısmı, soğuk olanın basıncına boyun eğerek, yana doğru sapmaya zorlanır. Yani hava kütlelerinin dönüşü var.

Ortaya çıkan girdaplar yeni hava kütlelerini yakalamaya ve hareket etmeye başlar. Ayrıca, siklonun orta kısmındaki hareketi çevre boyunca olduğundan daha azdır. Girdabın keskin bir şekilde hareket ettiği bölgelerde, atmosfer basıncında güçlü sıçramalar olur. Huninin tam ortasında bir hava eksikliği oluşur ve bunu bir şekilde telafi etmek için orta kısma soğuk kütleler girer. Sıcak havayı soğuduğu yerde yukarı doğru hareket ettirmeye başlarlar ve içindeki su damlacıkları yoğunlaşarak bulutları oluşturur ve buradan yağış düşer.

Girdaplar birkaç gün veya birkaç hafta yaşayabilir. Bazı bölgelerde, neredeyse bir yaşında olan siklonlar kaydedildi. Bu fenomen, düşük basınçlı alanlar için tipiktir.

siklon türleri

en çok var farklı şekiller kasırgalar, ama her biri yıkım getirmiyor. Örneğin, siklonların zayıf ama çok rüzgarlı olduğu yerlerde aşağıdaki olaylar gözlemlenebilir:

• tedirginlikler. Bu fenomen ile rüzgar hızı saniyede on yedi metreyi geçmez.
• Fırtına. Siklonun merkezinde hareket hızı 35 m/s kadardır.
• Depresyon. Bu formda, siklonun hızı saniyede on yedi ila yirmi metredir.
• Kasırga. Bu seçenek ile siklon hızı 39 m/s'yi geçer.

Siklonlar hakkında bilim adamları

Her yıl, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları tropikal siklonların güçlendiğini kaydediyor. Daha güçlü, daha tehlikeli hale gelirler, faaliyetleri artar. Bu nedenle, yalnızca tropikal enlemlerde değil, Avrupa ülkelerinde de ve onlar için alışılmadık bir zamanda bulunurlar. Çoğu zaman bu fenomen yaz sonunda ve sonbaharın başlarında görülür. Şimdiye kadar ilkbaharda siklonlar görülmedi.

Avrupa ülkelerini kasıp kavuran en güçlü kasırgalardan biri 1999'daki Lothar Kasırgasıydı. O çok güçlüydü. Meteorologlar, sensörlerin arızalanması nedeniyle düzeltemediler. Bu kasırga yüzlerce insanın ölümüne neden oldu ve ormanlarda ciddi hasara yol açtı.

Kayıt siklonları

1969'da Camila Kasırgası vurdu. İki haftada Afrika'dan Amerika'ya ulaştı ve 180 km/h rüzgar kuvvetine ulaştı. Küba'yı geçtikten sonra gücü yirmi kilometre zayıfladı ve bilim adamları Amerika'ya vardığında daha da zayıflayacağına inanıyorlardı. Ama yanılmışlardı. Meksika Körfezi'ni geçtikten sonra kasırga yeniden güçlendi. "Camila" beşinci kategoriye atandı. 300 binden fazla kişi kayıp, binlerce kişi yaralandı. İşte bazı daha üzücü kayıtlar:

1. 1970 yılında 500 binden fazla cana mal olan kasırga "Bhola", kurban sayısı rekoru oldu. Potansiyel kurban sayısı bir milyona ulaşabilir.
2. İkinci sırada, 1975'te Çin'de yüz binden fazla insanı öldüren Nina Kasırgası var.
3. 1982'de Orta Amerika'yı kasıp kavuran Paul Kasırgası yaklaşık bin kişiyi öldürdü.
4. 1991'de Thelma Kasırgası Filipinler'i vurdu ve birkaç bin insanı öldürdü.
5. En kötüsü, 2005 yılında yaklaşık 2.000 kişinin ölümüne ve yaklaşık 100 milyar dolarlık hasara neden olan Katrina Kasırgasıydı.

Camila Kasırgası, tüm gücüyle karaya ulaşan tek kasırgadır. Rüzgar rüzgarları saniyede 94 metreye ulaştı. Rüzgar gücü için başka bir rekor sahibi Guam adasında kayıtlıdır. Tayfun saniyede 105 metre rüzgar gücüne sahipti.

Kaydedilen tüm girdaplar arasında en büyük çap, 2100 kilometreden fazla yayılan "Tip" idi. En küçük tayfun, yalnızca 37 kilometrelik bir rüzgar çapına sahip olan Marco'dur.

Kasırganın ömrüne bakılırsa, "John" 1994'te en uzun süre kasıp kavurdu. 31 gün sürdü. Ayrıca kat edilen en uzun mesafe (13.000 kilometre) rekorunu da elinde tutuyor.