Как образуются торнадо? Почему мы до сих пор не можем их предсказывать?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Торнадо — одно из самых впечатляющих и разрушительных явлений природы. Их мощь завораживает, а непредсказуемость вызывает тревогу. Но что мы на самом деле знаем о том, как они формируются и почему? Этот вопрос десятилетиями занимает умы учёных, которые, несмотря на все достижения, продолжают сталкиваться с загадками, скрытыми в вихрях.

Наблюдение за неуловимым

Вспомните кадры из кино: грозное облако на горизонте, формирующее хобот, который с безумной скоростью несётся по земле. Это — торнадо, или, как их ещё называют, смерч. Первые серьёзные попытки понять их природу начались в середине XX века. Тогда, с появлением радаров, учёные получили возможность отслеживать штормы и анализировать их структуру. Наблюдения показали, что большинство разрушительных торнадо рождаются из суперячейковых гроз — огромных атмосферных вихрей, которые, словно гигантские наковальни, возвышаются над землёй. В их центре, подобно сердцу, пульсирует мезоциклон — вращающийся восходящий поток воздуха.

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Вращение воздуха — ключевой элемент в формировании торнадо. Но как этот вращательный импульс, зарождающийся на большой высоте, достигает земли, превращаясь в свирепый вихрь? Здесь кроется одна из главных загадок. Известно, что сдвиг ветра, создающий горизонтальное вращение, как у крутящегося футбольного мяча, является важным компонентом. Но чтобы это вращение стало вертикальным и достигло земли, необходимы дополнительные условия.

Поиск ответов на грани хаоса

Учёные, словно детективы, кропотливо собирают улики, изучая как атмосферу вблизи торнадо, так и рельеф местности, над которым он проносится. На помощь приходят современные технологии: метеозонды, радары, дроны, способные заглянуть внутрь шторма. Дроны, особенно, становятся незаменимым инструментом. Они позволяют получать данные о температуре, давлении и ветре, причём в тех областях, куда раньше не было доступа.

Но торнадо — это явление, которое, кажется, балансирует на грани хаоса. Даже небольшие изменения в атмосфере могут радикально повлиять на его формирование и интенсивность. Иногда, один и тот же тип шторма в одном случае порождает смерч, а в другом — нет. Это делает прогнозирование торнадо чрезвычайно сложной задачей.

Вращение — тайна за семью печатями

Одна из главных загадок, которую пытаются разгадать учёные — это происхождение вращения, которое питает торнадо. Воздух в мезоциклоне вращается, но чтобы этот вращающийся поток опустился к земле, требуется что-то ещё.

Существует несколько гипотез. Одна из них предполагает, что из-за трения воздуха о поверхность земли возникает замедление нижних слоёв атмосферы. В результате, более быстрый верхний воздух перекатывается через медленный, как бочка. Этот «перевёрнутый» поток, попадая в восходящий поток, становится вертикальным. Другие гипотезы связывают образование вращения с нисходящими потоками, образующимися в результате осадков и охлаждения воздуха. Здесь уже разница температур и плотности воздуха может вызывать завихрения, которые, сливаясь, образуют мощный вихрь.

Вычислительная мощь современных компьютеров позволяет создавать модели с высокой детализацией, благодаря которым учёные могут наблюдать за формированием торнадо в виртуальной реальности. Эти модели показывают, как мелкие вращающиеся вихри могут сливаться, образуя тот самый смерч. В них даже удалось увидеть особенность, которую назвали «потоком продольной завихренности», или SVC, — это некий хвост вращающегося воздуха, усиливающий вращение у поверхности земли.

Physics Demos
География торнадо: от Великих равнин до юго-востока

Исследования торнадо расширяют свою географию, охватывая не только Великие равнины, но и юго-восточные штаты США. Здесь, в отличие от равнин, смерчи часто формируются не из суперячеек, а из линейных штормов. Изучение торнадо в этом регионе — особенно важная задача, поскольку активность этих явлений здесь растёт, и это может быть связано с изменением климата.

Однако исследования на юго-востоке осложняются холмистым рельефом, который блокирует видимость и затрудняет использование радаров. Учёные вынуждены полагаться на прогнозы и искать места, где может сформироваться смерч, надеясь на удачу и доступ к радиолокационным данным.

Фрагменты Красоты
Будущее исследований: между хаосом и порядком

Несмотря на все достижения, торнадо остаются во многом загадочными. Учёные всё больше используют машинное обучение, чтобы научиться предсказывать их поведение, но природа по-прежнему удивляет своей непредсказуемостью.

И всё же, они не сдаются. Постоянно совершенствуются моделирование, разрабатываются новые инструменты наблюдений, что позволяет надеяться, что тайны вращающихся гигантов когда-нибудь будут разгаданы.

Торнадо, одновременно прекрасные и опасные, продолжают манить учёных своей загадочностью. Этот странный диссонанс между их красотой и разрушительной мощью — дополнительный стимул для того, чтобы раскрыть все их тайны. И хотя путь к пониманию этих атмосферных монстров тернист, наука неуклонно продвигается вперёд, в надежде когда-нибудь, наконец, обуздать их.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Куриный паприкаш: как паприка и сметана превращают простую курицу в венгерскую домашнюю классику

Куриный паприкаш легко принять за обычную тушёную курицу в сметанном соусе. Но стоит убрать из него паприку, и блюдо почти теряет личность. Убрать сметану — и исчезает та мягкая...

Зачем внутри аудиокассеты была маленькая подушечка под лентой

Если посмотреть на аудиокассету со стороны открытого края, за коричневой лентой можно заметить небольшой прямоугольный кусочек мягкого материала. Обычно он находится посередине, напротив самого...

Зачем корове желудок из четырёх отделов и как он справляется с травой

После пастьбы корова может спокойно лежать и продолжать жевать, хотя новой травы в рот уже не берёт. Она заново пережёвывает корм, который успела проглотить. Эта привычка связана с устройством её...

Месяц по течению: необычное путешествие подлодки «Бен Франклин»

В июле 1969 года у берегов Флориды в море вышел «Бен Франклин» — небольшой исследовательский аппарат с шестью людьми на борту. Впереди был примерно месяц плавания, но большую часть пути...

Почему самолет АНТ-2 имел гофрированную обшивку и что такое кольчугалюминий

АНТ-2 — один из первых советских цельнометаллических самолётов, созданный в 1925 году под руководством Андрея Николаевича Туполева. Его облик сразу бросается в глаза из-за характерной...

Thorens PC650: технические особенности и судьба единственной кассетной деки виниловой марки

Коэффициент детонации 0,06% по стандарту WRMS и 0,12% по стандарту DIN инженеры получили за счет двухмоторного механизма с пассиковым приводом тонвала от тахорегулируемого электродвигателя. В...