Загадочные явления природы

11 мая сеть была проверена и могла, по мнению ее создателей, стать полезной, выдавая сигналы тревоги. В конце дня 10 мая Бюро погоды США послало в Центральный Техас сигнал предупреждения о том, что масса теплого влажного воздуха движется от Мексиканского залива на север и, как ожидают, между Уэйко и Сан-Анджело встретится с обширным фронтом сухого воздуха, идущего с севера. Население Сан- Анджело, приняв предупреждение, обратило на него внимание. Жители Уэйко этого не сделали.

Трагедия произошла, главным образом, из-за беспечности и неподготовленности людей. Полицейские из отдела народной безопасности Техаса узнали об урагане за три часа до того, как он обрушился на Сан-Анджело. Торнадо двигался медленно, примерно со скоростью 25 км/ч. Он держался близ долины реки Кончо. К 14:15, когда торнадо коснулся земли в Сан-Анджело, дети в школах района Лейк-Вью зашли во внутренние коридоры или забрались под парты, подальше от окон, которые были открыты с противоположной смерчу стороны. Хотя крышу здания сорвало и окна вылетели, никто не пострадал. Полиция начала спасательные работы еще до того, как утих ветер. Машины скорой помощи прибыли через 10 минут. К 15:15 национальная гвардия и персонал базы военно-воздушных сил Гудфеллоу организовали временный командный пункт. И все же 11 человек погибли и 66 получили серьезные ранения. Но жертв могло быть значительно больше, так как от административной части Сан-Анджело почти ничего не осталось.

А смерч набрал скорость и направился к Уэйко, где, в отличие от Сан-Анджело, к нему никто не готовился.

Город был застигнут врасплох. Торнадо коснулся земли «хоботом» в юго-западной части Уэйко примерно в 16:45. Он проложил зловещий переход к деловому центру, разрушив в считанные минуты 83 здания. В театре «Джой» зрители оказались похороненными под рухнувшей куполообразной крышей, а перед фасадом здания бесновался смертоносный вихрь летающих предметов. Кирпичи и цементные глыбы прошивали воздух в самых различных направлениях. Автомобили, кувыркаясь, летели вниз по улицам.

Опустившись прямо на крышу здания «Деннис Фер-ниче», торнадо снес верхние четыре этажа, разметав их на мелкие куски по площади в пять кварталов. В зале «Торрас Рекреэйшн», что за театром «Джой», 25 старшеклассников и взрослых мужчин играли в пул. Тонны обломков «Денниса» обрушились сверху на крышу игрового здания. Та рухнула и похоронила под собой всех играющих. После смерча пошел сильный дождь. К 17 часам полиция трудилась в полную силу. Чтобы извлечь пострадавших из-под обломков, люди выстраивались цепью. За несколько минут, потребовавшихся торнадо для пересечения Уэйко, смерч разрушил 5 км² административного района города. Погибло 114 человек, было ранено 500. Материальный ущерб составил 50 млн долларов.

26—27мая 1917 года в США 397 человек погибли в серии торнадо, которые пересекли штаты Иллинойс, Миссисипи, Луизиана, Миссури, Канзас, Теннесси, Кентукки, Алабама, Арканзас и Индиана. Необычайная серия торнадо, вторгшись сразу в 10 штатов, действовала в своей обычной манере. Смерч-убийца до основания разрушал одни здания, в то время как соседние оставались нетронутыми. В городе Кенте (Индиана) одно из самых больших и богатых имений смерч перенес более чем на квартал. Единственным повреждением оказались сорванные занавески на многочисленных окнах. Стоявшая на пути смерча католическая церковь осталась нетронутой, так как торнадо сделал резкий поворот в сторону. Другим городам повезло меньше. Один из торнадо совершил 470 -километровый переход, установив рекорд непрерывно пройденного торнадо расстояния. Он оставил за собой широкую полосу разбитых ферм, опрокинутых элеваторов и искалеченных машин.

10 июля 1968 года на территории ФРГ зародился сильный смерч, позже названный Форхгеймским (по названию города, где ущерб был наиболее значительным). Он прошел путь длиной 125 километров. В этот период в Германии наблюдались почти субтропические условия: температура превышала 30 °C, относительная влажность — 96 %. На высоте 1500–2000 метров произошло резкое охлаждение воздуха, и холодный воздух, винтообразно закручиваясь, устремился к земле. Смерч оставил после себя 200-метровые лесные заломы, а отдельные населенные пункты уничтожил более чем наполовину. Ветер сносил крыши и выбрасывал из домов мебель. Смерч стал причиной гибели нескольких десятков человек и нанес ущерб в размере 50 млн марок.

Хотя многие качественные свойства смерчей к настоящему времени поняты, точная научная теория, позволяющая путем математических расчетов прогнозировать их характеристики, еще не создана в полной мере. Трудности обусловлены, прежде всего, отсутствием данных измерений физических величин внутри торнадо — средней скорости и направления ветра, давления и плотности воздуха, влажности, скорости и размеров восходящих и нисходящих потоков, температуры, размеров и скорости вращения турбулентных вихрей, их ориентации в пространстве, моментов инерции, моментов импульса и других характеристик движения в зависимости от пространственных координат и времени. В распоряжении ученых есть результаты фото- и киносъемок, словесные описания очевидцев и следы деятельности торнадо, а также результаты радиолокационных наблюдений, но этого недостаточно. Торнадо либо обходит площадки с измерительными приборами, либо ломает и уносит аппаратуру с собой.

Другая трудность состоит в том, что движение воздуха внутри торнадо турбулентно. Смерчи связаны с ме-зомасштабной циклонической циркуляцией в слоях выше смерча, диаметр которой составляет от 2–3 до 50 км, а по высоте она распространяется до 10–12 км. Такой тип циркуляции называют циклон-торнадо. На экране радиолокатора циклон-торнадо имеет вид подковоподобного образования с просветом в центре. Математическое описание и расчет турбулентного хаоса — это сложнейшая и до сих пор в полной мере еще не решенная задача физики. Дифференциальные уравнения, описывающие мезометеорологические процессы, — нелинейные и, в отличие от линейных уравнений, имеют не одно, а много решений, из которых нужно выбрать физически значимое. Только к концу XX века ученые получили в свое распоряжение компьютеры, позволяющие решать задачи мезометеорологии, но и их памяти и быстродействия часто не хватает.

По современным представлениям, структура смерча, достигающего земной поверхности, весьма сложная. В центральной части смерча имеется ядро диаметром 100–150 м или меньше, в котором происходят нисходящие движения воздуха со скоростью до 60–80 м/с. Выхоложенный опускающийся воздух при конвергенции у поверхности Земли увеличивает разрушительную силу смерча и образует его подножие. Вокруг ядра смерча отмечаются восходящие движения воздуха скоростью до 70–90 м/с, в результате которых происходит конденсация водяного пара, что придает смерчу белесоватый цвет, видимый издалека. Когда же смерч вбирает в себя пыль и песок, он становится темным.

В силу малой повторяемости и небольших размеров смерчей крайне редки случаи, когда удается с помощью обычных метеорологических наблюдений измерить характеристики смерча. Поэтому каждый случай непосредственных измерений смерча представляет интерес для выяснения физической сущности его образования.

Теория торнадо и ураганов была предложена С. А. Арсеньевым, А. Ю. Губарем, В. Н. Николаевским. Согласно этой теории, торнадо и смерчи возникают из тихого, со скоростью ветра порядка 1 м/с и размером порядка 1 км мезоантициклона. Он может образоваться, например, в нижней или боковой части грозового облака и заполнен (за исключением центральной области, где воздух спокоен) быстро вращающимися турбулентными вихрями, образующимися в результате конвекции, или неустойчивости, атмосферных течений во фронтальных областях. При определенных значениях начальной энергии и момента импульса турбулентных вихрей на периферии материнского антициклона средняя скорость ветра начинает возрастать и меняет направление вращения, формируя циклон.

Со временем размеры формирующегося торнадо увеличиваются, центральная область (глаз бури) заполняется турбулентными вихрями, а радиус максимальных ветров смещается от периферии к центру торнадо. Давление воздуха в центре начинает падать, формируя типичную депрессионную воронку. Максимальная скорость ветра и минимальное давление в глазу бури достигается через 40 мин 1,1с после начала процесса образования торнадо. Для рассчитанного примера радиус максимальных ветров составляет 3 км при общем размере торнадо 6 км, максимальная скорость ветра равна 137 м/с, а наибольшая аномалия давления (разность между текущим давлением и нормальным атмосферным) составляет 250 мбар. В глазу торнадо, где средняя скорость ветра всегда равна нулю, турбулентные вихри достигают наибольших размеров и скорости вращения. После достижения максимальной скорости ветра торнадо начинает затухать, увеличивая свои размеры. Давление растет, средняя скорость ветра убывает, а турбулентные вихри вырождаются, так что их