Природа смерча

Природа смерча
Почему смерч так устойчив? Ведь для длительного его существования требуется колоссальная энергия. Объяснить все первоначальным запасом невозможно. Необходим источник, питающий смерч энергией все время. Кушин утверждает: «Виновником рождения и жизни смерча, источником его поразительной мощи является фазовый переход «вода — лед», при котором выделяется огромное количество тепловой энергии.

Где и как происходит этот фазовый переход? Известно, что появлению смерча обязательно предшествует образование мезоциклона — воздушного вихря диаметром 5-10 километров. Возникающий при столкновении холодных и теплых фронтов мезоциклон принимает вертикальное положение и уходит в верхние слои атмосферы на высоту 12-15 километров. Однако при этом нижняя его кромка находится в двух-трех километрах от земли. И если она вторгается в область, где уже созрела грозовая обстановка и скопилось много дождевой воды, то обычно мирный мезоциклон порождает смерч: нижняя горловина мезоциклона засасывает скопившиеся массы воды, забрасывает их в верхние слои тропосферы, закручивает и сбрасывает вниз в виде вращающегося потока очень холодной воды и тающего града, которые и образуют воронку.

Итак, первый импульс, начало фазового перехода происходит на высоте 10-15 километров. Если вода в мезоциклоне иссякнет, воронка станет легче воздуха и уйдет в облака. Чтобы этого не произошло, смерч в дальнейшем должен сам добывать воду с земли и доставлять к нижней горловине мезоциклона. И здесь вода начинает проявлять себя в совершенно неожиданной роли — топлива. Поскольку на высоте 2-3 километра температура воздуха всегда ниже нуля, распыленная вихрем вода быстро замерзает и выделяет при этом теплоту фазового перехода «вода — лед».

Это тепло подогревает воздушные потоки, приносимые воронкой, и они остаются всегда теплее окружающего воздуха, что придает им подъемную силу и ускорение. Чем больше воды будет доставлено на высоту 2-3 километра, где находится «кухня» фазового перехода, тем более мощные восходящие потоки возникнут в мезоциклоне, тем мощнее станет воронка смерча. Иными словами, подобно мифическому Антею, смерч черпает свои силы при контакте с землей (вернее, водой на ее поверхности). Он становится катастрофическим, если проносится по местам, где может всосать в себя воду озер, рек и других водоемов. Поэтому столь причудлив бывает путь смерча, рыскающего в поисках воды — своего топлива.

Справедливости ради отметим: воду он засасывает весьма рационально — ровно столько, чтобы вдохнуть в себя новые силы и не потерять вращение при контакте с землей. Этот оптимум — примерно 1 килограмм воды на 1 кубометр воздуха — позволяет поддерживать плотность стенок воронки и создавать мощные восходящие потоки в мезоциклоне.

Если воронка встречается с глубоким водоемом и захватывает слишком много воды (например, в море плотность «добычи» может оказаться 10 и более килограммов на кубометр), то такой поток не способен подняться выше 500-1000 метров и оказывается балластом для смерча. Поэтому смерчи в море слабы.

Наоборот, если воды окажется мало (меньше 200-300 граммов на кубический сантиметр), то вихрь сможет поднять ее до высот 5-8 километров. Однако запасов тепла, выделенного фазовым переходом, будет недостаточно для создания «тяги», и смерч погибнет. Поэтому в пустынях и полярных широтах, где в атмосфере влаги мало, эти катастрофические явления не наблюдаются.