При столкновении с препятствием кромка воронки рвётся и скорость её вращения резко возрастает. Внутри воронки создаётся такое разрежение, что она в состоянии поднять на большую высоту воду непосредственно с поверхности земли. Если вода, попав в материнское облако, будет превращаться в град, то процесс захвата воды может стать неудержимым, катастрофическим: чем больше будет поднято воды, тем больше выделится тепла, тем более мощным будет поток восходящего воздуха и т. д.
Достаточно всего 200–300 г воды на 1 куб. м воздуха, чтобы из-за выделения теплоты перехода «вода—лёд» температура воздуха внутри воронки не падала ниже 0 °C даже на высоте 12–15 километров, где мороз достигает 60 °C. Резкий перепад температур снаружи и внутри смерча и создаёт ту силу, которая поддерживает восходящий и нисходящий потоки в смерче. В результате смерч самостоятельно, теперь уже независимо от ресурсов материнского облака, снабжает себя водой, которая ему необходима и для компенсации энергетических затрат, и для восполнения её убыли из стенок. Более того, смерч часто сам создаёт над собой новое облако, которое в дальнейшем сопутствует ему, были бы только на пути речки, озёра, болота.
Какой же практический результат могут дать наши знания об «анатомии» смерча? Помогут ли они избежать создаваемых им опасностей?
Поскольку материальным и энергетическим источником смерча выступает материнское облако, то его уничтожение предотвратило бы и возникновение разрушительного хобота. Это можно осуществить, обработав облако специальным реагентом, вызывающим конденсацию влаги и выпадение дождя. Подобные операции не редкость, например расстрел туч с самолёта. Сейчас, чтобы избежать нежелательного града над полями или садами, а раньше — нередко и для того, чтобы диктор по радио и ТВ лишний раз подчеркнул: «…будто сама природа решила встретить праздник доброй солнечной улыбкой». Но такой метод обходится недёшево. К тому же неизвестно, какое облако грозит стать смерчевым, а какое — нет, и разгонять тучи в небе придётся вхолостую.
Думается, более рационально ликвидировать смерч уже после его зарождения. Место примыкания столба к облаку, если так можно сказать, — наиболее нагруженная часть конструкции смерча. Через неё крутящий момент передаётся от облака хоботу. Её разрушение приведёт к распаду опасного вихря. Изменив равновесие между центробежными силами, действующими из-за вращения столба на его стенки, и центростремительными — из-за пониженного давления в середине, мы оторвём хобот от облака. Для этого достаточно произвести в верхней части столба взрыв или сжечь некоторый объём топлива. Причём мину, которая разрушит смерч, сам же он благодаря своей всасывающей способности и доставит к месту назначения.
Возможно, теория смерча может послужить созданию новых типов пылесосов, погрузочно-разгрузочных устройств для сыпучих материалов, хлопкоуборочных машин и тому подобной техники. Интересно также использование модели смерча в проектах электростанций, работающих за счёт упорядоченного перемещения тёплого приземного воздуха в более холодные слои атмосферы.
Самые сильные смерчи над Россией и СССР
Русское слово «смерч» происходит от слова «сумрак», поскольку смерчи появляются из чёрных грозовых облаков, застилающих небо.
Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом «вихорь страшен зело» поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс так, что они стали «невидимы бысть». На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другую сторону Волги, а человек пропал без вести…
Воздух в смерче вращается с огромной скоростью. Непосредственно измерить максимальную его скорость очень затруднительно: приборы не выдерживают натиска стихии. По- видимому, в отдельных случаях скорость вихря достигает 400–500 километров в час. При этом возникают огромные центробежные силы, которые создают внутри вихря сильное разрежение. Именно поэтому смерч втягивает в себя песок, почву, воду, различные предметы. Бывает, что смерч втягивает в себя огромное количество воды, которая при распаде его столба выпивается на землю единым потоком.
21 августа 1985 года близ Сочи водяным валом, пронёсшимся по речке Хобза, в море было смыто около 40 автомобилей и множество палаток с находившимися в них людьми. Накануне в этом районе почти сутки непрерывно шёл дождь, но заметного подъёма уровня воды в реке не наблюдалось. А затем с моря на сушу вышел смерч. Вся содержавшаяся в нём вода — возможно, несколько сотен тысяч кубометров — пролилась в верховьях Хобзы. Образовался водяной вал высотой 5,5 метра и шириной около 150 метров, который понёсся к морю, сметая всё на своём пути.
29 июня 1904 года близ Москвы зародился разрушительный смерч. Он двинулся к Москве, становясь всё шире и шире. Вскоре его столб достиг ширины около 500 метров. Когда он дошёл до деревни Шашино, в небо стали взлетать избы; воздух вокруг него наполнился обломками строений и кусками деревьев.
В это же время западнее, в нескольких километрах от первого, шёл второй смерч. Он двигался вдоль железной дороги, пройдя через станции Подольск, Климовск и Гривно.
Оба смерча врезались в густо застроенные районы Москвы. По мере их продвижения наступала тьма, которая сопровождалась страшным шумом, рёвом и свистом, заглушавшим всё вокруг. Выпал град небывалых размеров; отдельные градины, имевшие форму звезды, достигали 400–600 граммов. Прямое попадание такой градины убивало на месте, перерубало толстые ветви деревьев, срывало провода.
Разрушительная сила смерча была ужасающей. В Капотне пострадало 200 домов, в Чагино — 150; большинство из них превратилось в развалины. Большие каменные дома устояли, но крыши везде были сорваны, стропила изломаны, а кое-где пострадал и верхний этаж. Количество жертв превышало сто человек, раненых насчитали 233.
29 мая 1981 года на литовский городок Ширвинтас надвинулась чёрная туча. Около 16.30 из неё опустился «хобот», который, извиваясь, приблизился к земле. Вот что рассказал механизатор, работавший в то время на тракторе: «Вдруг песок, земля и откуда-то взявшиеся листья и обрывки бумаги начали кружиться, подниматься вверх, сливаясь со столбом, опустившимся из чёрной тучи. Был слышен сильный гул. Вдруг вижу: конь пролетел по воздуху и шлёпнулся на землю. Мой трактор весом восемь тонн и шестнадцатитонный прицеп начало бросать из стороны в сторону, и я вцепился в сиденье… Больше ничего не помню. Очнулся уже в больнице».
Оказалось, что смерч перевернул трактор, а тракториста выбросил из кабины.
Двигаясь над рекой Ширвинта, смерч всосал в себя воду и, пронеся 200–300 метров, вылил её. Прокатившись через каменные коттеджи, смерч сорвал крыши, вырвал полы и «высосал» все вещи. Улетело всё, даже мебель (те, кто не пострадал, несколько дней собирали свой скарб). Сила смерча была невероятной. Перед ней не устояли даже современные здания маслозавода, котельной. По воздуху летали «КамАЗы» и «Кировцы», не говоря уже о легковых автомобилях. Служебный автобус смерч поднял с земли, перенёс через котельную и бросил за 300 метров; водитель, пытавшийся поставить машину в укрытие, погиб.
9 июня 1984 года, во второй половине дня, через Московскую, Калининскую, Ярославскую, Ивановскую и Костромскую области прошли смерчи чудовищной силы. Наиболее мощный смерч наблюдался в Иванове. В 15.45 близ города появилось очень тёмное облако с «хоботом». Напоминающий воронку выступ опускался к земле, раскачиваясь из стороны в сторону. Почти коснувшись поверхности, воронка стала быстро расширяться и всасывать в себя предметы. Нижний конец её приподнимался и вновь опускался. Было хорошо видно, что «хобот» стремительно вращается, выбрасывая на высоте втянутые незадолго до этого предметы. Слышался сильный свист и гул, словно от реактивного самолёта. Воронка внутри светилась от молний, и всё это напоминало кипящий котёл…
Облако, из которого опустился смерч, быстро перемещалось на север. В полосе шириной около 500 метров смерч ровнял с землёй дома, ломал и вырывал деревья, столбы, линии электропередачи, сносил с рельсов вагоны. Приподнимались, многократно перевёртывались и отбрасывались в сторону автомобили, автобусы, троллейбусы. Падали вывороченные с корнем ели, ломались сосны и берёзы, рушились дома. Бак водонапорной башни весом 50 тонн был отброшен на 200 метров в сторону. В одно мгновение смерч превратил всё в сплошное месиво, оставив после себя трупы людей и вырванные с корнем деревья. Спаслись только те, кто укрылся в погребах каменных домов… Смерч начисто стёр с лица земли деревни Беляницы и Говядово. Только в одной городской больнице были прооперированы 97 человек, ещё 166 оказана первая помощь. Общее количество жертв было огромным, а точное число погибших и по сей день неизвестно.
Самый необычный смерч
Максимальная зафиксированная скорость перемещения смерча (торнадо) — 150 километров в час. Самое длительное путешествие — до 500 километров.
Пиковая мощность смерча может составлять до 10–15 гигаватт (это примерно соответствует мощности всех гидроэлектростанций Волжского каскада). Такое значение было получено путём расчёта параметров смерча, который, пересекая Рейн, в 2–3 секунды сделал в реке траншею (глубиной до 7 метров, шириной 80 метров и длиной 600 метров), унеся при этом в небеса не менее 300 тысяч тонн воды.
Доктор технических наук Виктор Владимирович Кушин — один из немногих специалистов, которые досконально разбираются в сути этого опасного и загадочного явления природы. В. Кушин является начальником лаборатории Института теоретической и экспериментальной физики, лауреатом госпремии Украины, автором многих научных трудов и изобретений в области физики пучков заряженных частиц. Он разработал оригинальную гравитационно-тепловую теорию происхождения смерчей и на её основе спроектировал электростанцию, использующую энергию искусственных атмосферных вихрей.
По его словам, смерчи могут демонстрировать необычные возможности. Иногда смерч бывает не похож на традиционный «хобот», опускающийся из нависшего над землёй «материнского облака», и принимает облик ползущей по земле чёрной клубящейся тучи. Разрушения, причиняемые смерчем, при этом не уменьшаются. А это означает, что бешеное вращение, свойственное воронке торнадо, бывает присуще и ползущему по земле облаку.
Так, легендарный «мэттунский смерч», прошедший по штатам Иллинойс и Индиана 500 километров, на протяжении почти всего пути выглядел, если так можно выразиться, стандартно. Но на коротком пятнадцатикилометровом промежутке между городами Мэттун и Чарлстон вихрь обратился в плотное чёрное облако, касающееся земли. Именно на этом участке своего шествия торнадо оставил за собой максимальные разрушения, погубив более 100 человек.
Не менее знаменитый «смерч трёх штатов» (март 1925 г.), оставивший за собой полосу разрушений длиной в 350 километров, протянувшуюся сразу через три штата — Миссури, Иллинойс и Индиана, почти на всём своём пути выглядел именно как чёрное облако, скользящее по земле со скоростью курьерского поезда.
Если такие «приземлённые» вихревые образования действительно существуют в атмосфере, то они могли бы объяснить многие атмосферные загадки. Например, всё тот же феномен «небесного льда», выпадающего на землю в ясную погоду. Согласно существующим сегодня теориям смерчей, лёд, вернее, вода — является одной из необходимых составляющих «жизнедеятельности» смерчей. Дело в том, что при фазовом переходе паров воды в лёд выделяется тепловая энергия. Расчёты показывают, что при образовании градины весом в три килограмма смерч приобретает дополнительную энергию, равную 1,02 мегаджоулей. Это огромная величина. Появление гигантских ледяных глыб (весом не один десяток килограммов) свидетельствует о том, что где-то в атмосфере воздух приобрёл огромную дополнительную энергию, вполне достаточную, чтобы поддержать существование предполагаемого автономного воздушного вихря в виде шара.
Можно также предположить, что за счёт преобразования в лёд атмосферной влаги такие компактные смерчи могут существовать и путешествовать (не опускаясь к земле) достаточно долго.
Но это, естественно, только предположение. Найдёт ли оно научное подтверждение — покажет время.
