План роботи
Введення
1. Природа виникнення торнадо і смерчів
2. Поняття торнадо
3. Правила поведінки при наближенні торнадо
4. Види торнадо
5. Як утворюються торнадо
6. Умови утворення торнадо
7. Чому виникають торнадо
8. Правила присвоєння імен ураганів, торнадо і тайфунам
9. Що всередині торнадо
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Історія зберегла багато відомостей про природні катастрофи, які в даний час називають тропічними циклонами і які, в основному, формуються над океанами в тропіках, регулярно обрушився на східні і приекваторіальних райони материків. Тропічні циклони - це урагани і тайфуни, що зустрічаються в північній і південній частинах Тихого океану, в Бенгальській затоці і Аравійському морі, в південній частині Індійського океану, біля берегів Мадагаскару і північно-західного узбережжя Австралії. Зазвичай тропічним циклонів присвоюються імена.
Одним з підступних і несподівано виникають природних утворень в атмосфері є смерч (торнадо). Він являє собою обертове воронкообразное хмара, яке простягається від підстави грозової хмари до поверхні землі. Характерними швидкостями вітру в торнадо є 65-120 км / год, але іноді ця кількість сягає 320 км / год і більше. Зовнішнім ознакою наближається смерчу є шум, подібний гуркоту рухається товарного поїзда. Виникнення торнадо зв'язується з поєднанням природних процесів, але ще з часів єгипетських фараонів відомі торнадо штучного походження, які створювалися над вершинами пірамід і знаменували собою піднесення духу фараона в небо до Бога Сонця "Ра". Збережені в єгипетських ієрогліфах замальовки торнадо не пояснюють техніку їх утворення.
Найбільш характерним регіоном, де торнадо виникають досить часто, є територія США. Хоча смерчі відзначаються по всій земній кулі. На території США за період з 1961 по 2004 рр.. від торнадо гинуло в середньому 83 людини на рік. Найчастіше торнадо виникають у східних штатах, прилеглих до Мексиканської затоки, в лютому та березні їх частота досягає максимуму. На територіях штатів Айови і Канзасу найбільша частота виникнення торнадо припадає на травень-червень. Середня кількість торнадо на території США оцінюється величиною близько 800 на рік, з яких 50% припадає на квітень-червень. Територіальна неоднорідність частоти появи торнадо в США має стійкі характеристики: у штаті Техас - 120 торнадо / рік, а в північно-східних і західних штатах - 1 торнадо / рік. Наприклад, тільки за квітень та листопад 2002 р. по території США пронеслося більше 100 торнадо, залишивши безліч руйнувань і викликавши більше 600 випадків виплат страховок. Не залишає у спокої стихія і інші країни. Наприклад, зимовий ураган 2002 р. "Джанетт", що пронісся над Європою, викликав численні руйнування і привів до страхових виплат понад 1 млрд. доларів.
1. Природа виникнення торнадо і смерчів
Торнадо і смерчі відносяться до атмосферних вихорів дрібного масштабу. Природа виникнення цих атмосферних явищ схожа на природу появи тропічних циклонів. Торнадо і смерчі мають схожу структуру.
Розглянемо, яким чином виникають торнадо і смерчі.
З центру грозової хмари, нижня частина якого приймає своєрідну форму перекинутої воронки, поступово опускається величезний темний «хобот», витягуються в напрямку до поверхні моря або землі. Тут назустріч цьому явищу піднімається широка воронка, складається з води та пилу. У відкриту чашу утворилася воронки «хобот» занурює свій кінець. Виникає суцільний стовп, який може пересуватися зі швидкістю до 40 км / ч. Висота стовпа може сягати від восьмисот метрів до півтора кілометрів. З потужного грозової хмари може опускатися відразу не одна, а кілька смерчевих воронок, кожна з яких зазвичай приносить величезна втрата.
Переміщення повітря в системі торнадо і смерчів здійснюється проти годинникової стрілки. Але іноді буває таке, що рух повітря відбувається за годинниковою стрілкою. У цей же час відбувається підйом повітря у вигляді спіралі. На сусідніх ділянках може відбуватися опускання повітря і таким чином вихор замикається. Під впливом величезній швидкості обертання в самому вирі з'являється відцентрова сила, яка сприяє зниженню тиску в ньому. Подібне призводить до того, що під час пересування вихору всередину нього всмоктується все те, що трапляється по дорозі.
2. Поняття торнадо
Торнадо - швидко обертається стовп повітря, що опускається з купчасто-дощової хмари або що утворюється під купчасто-дощових хмар, часто (але не завжди) видно як воронкообразное хмара. Щоб бути класифіковані як торнадо, вихор повинен виходити із хмари і торкатися землі. Відомо, що торнадо може утворити невидиму воронку.
Як утворюються торнадо в США?
Класична відповідь на це питання така: тепле вологе повітря з Мексиканської затоки стикається на території США з холодним повітрям з Канади і сухим повітрям зі Скелястих гір. За таких умов виникає велика кількість гроз, які несуть в собі загрозу виникнення торнадо. Найбільш руйнівні і смертоносні торнадо утворюються під величезними купчасто-дощовими хмарами, які в США називають supersells, ці хмари обертаються, утворюючи мезоциклону. Ці хмари часто приносять великий град, шквалистий вітер, сильні грози і зливи, а також і торнадо.
Скільки торнадо виникає в США щорічно?
Кожен рік в США виникає близько тисячі торнадо. Точно сказати складно, оскільки деякі торнадо виникають в малозаселеною місцевості і тому не фіксуються.
В яку пору року виникає найбільше торнадо?
В основному сезон торнадо триває з початку весни до середини літа. У деяких штатах пік торнадо припадає на травень, в інших - на червень чи навіть липень. Але взагалі торнадо можуть виникати в будь-який час року.
Що таке Алея торнадо?
Це історична назва центральних американських штатів, в яких спостерігається найбільша кількість торнадо. Тим не менш торнадо можуть виникати де завгодно: і на західному, і східному узбережжі США, а також у Канаді та інших державах.
Як довго триває торнадо?
Торнадо може тривати від декількох хвилин до години і більше. Але більша частина з них існує не більше десяти хвилин.
Як торнадо в північній півкулі відрізняються від торнадо в південній півкулі? Вони відрізняються напрямком обертання. Більшість торнадо (але не всі!) Мають циклонічні обертання, тобто проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою - у південному. Антіціклоніческіе торнадо обертаються в північній півкулі за годинниковою стрілкою. Вони найчастіше виникають у вигляді водяних смерчів, а також відомо багато випадків одночасного спостереження циклонічних і антіціклоніческіх торнадо під одним і тим же грозою.
3. Правила поведінки при наближенні торнадо
Торнадо - сильний атмосферний вихор над сушею, що відрізняється виключно великий повторюваністю.
Торнадо виникають досить часто, однак передбачити, де саме він виникне в наступний раз, неможливо, і тому за торнадо доводиться "ганятися". Рухливі лабораторії, які використовуються в таких перегонах, занадто крихкі і руйнуються раніше, ніж встигають досягти центру торнадо і приступити до його вивчення.
Отримати торнадо в лабораторії у контрольованих умовах теж поки не вдалося: для цього потрібна була б експериментальна установка розміром в сотні метрів.
Торнадо до цих пір залишається малозрозумілим атмосферним явищем, оточеним безліччю міфів і помилок.
Зазвичай при настанні торнадо є час сховатися від негоди. Насправді не завжди можна здогадатися, що настав справжній ураган, так як він може початися з граду або сильним дощем. У лісистій місцевості, в горах або в місті дуже часто небезпека помічається саме тоді, коли вона вже неминуча. Також необхідно знати, що деякі торнадо не мають вигляд типового стовпа, що спускається з хмари. Прихід торнадо супроводжується сильними вітрами, що несуть уламки все, що зустрілося у них на шляху.
Мій автомобіль може їхати набагато швидше торнадо. Насправді, середня швидкість торнадо становить 40-65 км / год, а деякі переміщуються з ще більшою швидкістю. Навіть якщо ваш автомобіль може рухатися швидше торнадо, це не означає, що ви повинні продовжувати свій шлях, адже торнадо рухається у різноманітних напрямках. Якщо ви знаходитесь в дорозі і бачите торнадо, що рухається у вашому напрямку, скрутіть з шляху його руху і знайдіть притулок.
Якщо немає іншої можливості сховатися, то автомобіль стане більш надійним притулком, ніж трейлер або заміський будинок. Насправді це не завжди так. Ця тема є гаряче обговорюється в Північній Америці. Якщо є час, можна встрибнути в авто і сховатися там. У випадку з торнадо малої потужності автомобіль послужить надійним укриттям від предметів, які переносяться потоком вітру або котиться по землі. Краще за все добре пристебнутися і пригнути голову якомога нижче. Однак не варто забувати, що більш сильне торнадо може зруйнувати машини, що знаходяться на його шляху.
Про наближення торнадо можна дізнатися досить завчасно, щоб встигнути попередити населення, завдяки доплерівським радарам. Доплерівські радари розпізнають утворення опадів і вітер, що супроводжують бурю, і дозволяють метеорологам виявити ознаками наближає торнадо. Але про наближення торнадо можна стверджувати з упевненістю тільки коли торнадо перебуває в полі зору. Якщо метеослужби попереджають про наближення грози, то існує ймовірність торнадо.
4. Види торнадо
Торнадо - це вузький, що обертається з величезною швидкістю стовп повітря, що простягається до землі аж від підстави грозової хмари. Людина не завжди зможе розпізнати торнадо з першого погляду, бо воно складається з вітру, який неможливо побачити. Суттєвою ознакою є воронка, яка складається з водяних крапель. Робити торнадо помітним можуть сміття і пил, які можуть міститися у воронці. Дослідники цього явища прийшли до висновку, що торнадо не завжди може стикатися із землею.
Існує два види цього стихійного лиха:
- Торнадо, які виникли внаслідок дуже сильних гроз;
- Торнадо, на появу яких вплинули інші чинники.
Найнебезпечнішими вважаються торнадо, що з'явилася як результат грози.
Супершторм - це гроза, яка триватиме більше ніж 1 годину і триває за рахунок повітряного потоку, який постійно обертається.
Торнадо, що відноситься до другого виду, являє собою ніщо інше, як вихор пилу та сміття, яке утворюється біля поверхні землі, вздовж лінії потоку вітру без воронки. Іншим варіантом торнадо є смерч (ураган). Він виглядає як вузька веревочнообразная воронка.
Освіта торнадо - дивовижна загадка. Освіта вихорів в природі відбувається буквально на кожному кроці, взяти б хоч воронку, що утворюється при витіканні води з ванної. Маленька воронка у ванній і величезний смерч - явища одного порядку, правда, у воронці закручена маса спрямована вниз, а в торнадо - вгору. При з'ясуванні того, як рухаються повітряні потоки всередині вихору, буде доречним згадка про невеликий досвід великого Альберта Ейнштейна. Вченої дуже сильно цікавив процес, що відбувається в чаї при помішуванні його ложкою. Виявляється, чаїнки, плаваючі на поверхні, при інтенсивному обертанні води якимось самим неймовірним чином завжди опинялися в центрі обертання. Ейнштейн пояснив це так: нижні шари рідини обертаються з меншою швидкістю, а верхні - з більшою. Саме тому всі чаїнки збираються до центру чашки і трохи піднімають вгору.
5. Як утворюються торнадо
Вивчаючи причини виникнення торнадо, вчені використовують теоретичні розробки, дані, отримані в процесі спостережень, фізичні моделі, але протягом десятиліть торнадо продовжую докучати людям. Supercell-торнадо (торнадо, що є наслідком формування хмарної сверхячейкі). Закручується висхідний повітряний потік - наріжний камінь в освіті Supercell-бурі і, як наслідок, торнадо. Є багато теорій, в результаті чого починається цей процес. Наприклад: повітряний стовп може почати закручуватися в результаті «зсуву» вітрів, коли повітряні маси на різних висотах від рівня землі переміщуються з різними швидкостями або в різних напрямках. Зрушення, в результаті приводить до появи торнадо, виникає наприклад, коли вітер, що дме в самої землі, сповільнюється в результаті тертя від зіткнення з поверхнею, тоді як в більш віддалених від землі шарах атмосфери вітри дмуть зі швидкістю, що набагато перевищує нижні потоки, в результаті «невидима» повітряна труба починає горизонтальне обертання. У нас все ще безліч питань. Із спостережень вчені з'ясували, що близько 20 відсотків усіх сильних бур зазвичай породжують торнадо. Чому одна буря стає причиною торнадо, в той час як сусідня не менш потужна закінчується без цього? Які ще чинники крім висхідних потоків живлять торнадо? Яка роль спадних повітряних потоків і різниці температур і вологості (як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках розповсюдження торнадо). До того ж не всі торнадо мають грозове походження, що можна сказати про такі явища? Торнадо негрозового походження з'являються не в результаті потужного циркулювання повітряних мас на всій площі бурі. Ці торнадо утворюються в результаті вертикального обертання ділянки повітряних мас відбувається біля самої поверхні землі, діаметром близько 1-10 км, причиною якого стало «зсув» вітру. Коли висхідний потік піднімається над місцем подібного стану повітряних мас, з'являється велика ймовірність зародження торнадо. У східній частині Колорадо поширені подібні негрозовие торнадо, тому що холодне повітря, принесений з гірських вершин, стикається з гарячими повітряними потоками рівнин. Оскільки такі торнадо трапляються в основному на бідно заселених територіях, вчені не можуть точно визначити їх силу, але в цілому, це не дуже потужні вітри.
6. Умови утворення торнадо
Детальні причини утворення торнадо поки до кінця не вивчені. Адже якщо будуть відомі всі причини, тоді можна буде уникнути і сам торнадо, і можливі наслідки від його "розгулу".
На сьогодні відомі деякі умови, при яких виникають торнадо. Для зародження потрібно, щоб в нижніх шарах атмосфери присутній вологе тепле повітря, а вітри повинні дути в південному напрямку. А у верхніх шарах атмосфери при цьому повинен бути сухою і холодне повітря. За таких умов відбувається підйом повітряної маси у поверхні землі, звідки торнадо набирає свою енергію.
Життя торнадо можна розділити на три фази: зародження, розвиток та затухання. При зародженні торнадо в дощовому або купчасто-дощової хмарі з'являється воронка, яка виростає по спіралі до поверхні землі або води. Енергія майбутнього торнадо формується за рахунок термічної конвекції, коли нагріте повітря йде вгору. З кожною хвилиною з піднімається повітрям зростає і швидкість обертання майбутнього торнадо. Від швидкості обертання притягується більше теплого повітря, а від теплого повітря збільшується швидкість обертання. І так по колу, поки потужність не дістанеться до свого апогею. Тоді стартує друга стадія - стадія повного розвитку. Тут вже сформований торнадо досягає максимальних значень у швидкості і розмірах і починає свій рух. Більш потужні і згубні торнадо спостерігаються на суші, в морі вони нетривалі і не такі сильні.
Третя стадія - затухання. Тут швидкість обертання воронки зменшується, колір від темного змінюється на світлий, а саме торнадо розривається приблизно навпіл, одна частина йде до землі, інша піднімається в "материнське" хмара.
За часом життя будь-якого торнадо займає кілька десятків хвилин. Лише деякі найбільш потужні можуть існувати кілька годин. Приблизна швидкість руху середнього торнадо становить 60 кілометрів на годину, і дуже рідко досягає 200 кілометрів на годину.
7. Чому виникають торнадо
На сьогодні природні катаклізми, такі як торнадо, смерчі й урагани, приносять великі руйнування, людські жертви і сотні мільйонів доларів матеріального збитку. Фахівці-метеорологи вважаю, що найбільш руйнівні урагани, що почастішали за останні десятиліття, безпосередньо пов'язані з глобальним потеплінням клімату. А так як температура в атмосфері з кожним роком продовжує неуклончіво і неконтрольовано зростати, слід очікувати ще більше "подарунків" від природи.
Смерч (торнадо, як його називають в Америці) представляє обертається нагріте повітряний потік. Швидкість обертання при цьому може доходити 1000 метрів у секунду. Для його утворення в атмосфері необхідні розріджені дощові хмари і потужний вертикальний потік повітря між хмарою і поверхнею землі. Найбільш потужні і руйнівні торнадо можуть проходити до 500-1000 кілометрів і звалює на місці загасання все те, що було ним зібрано по дорозі. Найбільш руйнівний торнадо мав місце бути на території США навесні 1974 року. Тоді він налічував більше 100 вихорів, які забрали життя понад 30 осіб (4000 при цьому були поранені). Збиток обчислювався більше 700-тами мільйонів доларів.
Європейський смерч не менш небезпечний. Хоча більш потужні смерчі утворюються на великих рівнинах, в Європі траплялися чималі руйнування від такого "несподіваного гостя". У Росії в тому ж 1974 смерч навіть перекинув у річку 240-тонний будівельний кран.
І смерчі, і торнадо є локальними атмосферними утвореннями, і по можливості зустріч з ними можна уникнути. А от що дійсно лякає своєю міццю, так це ураган. Зазвичай від ураганів страждає населення тих країн, які розташовані від 5 по 35 градуси в північній півкулі. Тут такі природні явища найбільш часті. Всі урагани виникають над океаном, точніше над найбільш прогрітій його частиною. Для утворення урагану температура води повинна бути не менше 27 градусів за Цельсієм. З космосу він нагадує той же торнадо, тільки набагато більше. А на периферії урагану можуть утворитися нові вихрові потоки у вигляді смерчів, що зробить такий повітряний фронт ще потужнішим і лютіше.
Найбільш "фатальним" ураганом в історії людства (зрозуміло, те, що залишилося в історії) став ураган Катріна, який наздогнав південні штати США 27-29 серпня 2005 року. У міру наближення до узбережжя фахівці дали йому найвищий бал за шкалою Саффіра-Сімпсона. Швидкість вітру при урагані Катріна дорівнювала 220-280 кілометрів на годину.
Найбільше у ті дні виніс місто Новий Орлеан, який був знищений на 80 відсотків. Ураган Катріна забрав майже 2000 людських життів і приніс економічний збиток у розмірі 125 мільярдів доларів.
Багато країн світу виділять кошти на вивчення і боротьбу з такими природними явищами. Але якщо передбачити ще можна наближення урагану або торнадо, то боротися сьогодні нам не під силу.
8. Правила присвоєння імен ураганів, торнадо і тайфунам
До того моменту, як з'явилася перша в світі система присвоєння імен ураганів, ці явища пріродв отримували свої назви випадково, без будь-якої системності. Іноді урагани називали на честь імені святого, у день якого відбувалося лихо. Так, наприклад, отримав своє ім'я ураган «Санта Анна», що досяг міста Пуерто-Ріко в 1825, в день святої Анни. Також назва урагани могло даватися за назвою місцевості, яка найбільш постраждала від його впливу. Іноді ім'я визначалося самою формою цього явища. Таким чином, отримав своє ім'я ураган «Булавка» 1935 року. Форма траєкторії даного урагану нагадувала канцелярську шпильку.
Вельми цікавим методом присвоєння імен ураганів відзначився австралійський метеоролог Клемент Рагг: він пропонував називати тайфуни на честь імен політиків, які відмовлялися голосувати на користь виділення кредитів на проведення метеоісследованій.
9. Що всередині торнадо?
І до цього торнадо вважається малозрозумілим атмосферним явищем. Основні труднощі вивчення полягає в тому, що торнадо дуже складно вивчити експериментально. Подібні природні явища виникають досить часто, однак час їх виникнення передбачити неможливо. Рухливі лабораторії, «що женуться за торнадо» руйнуються раніше, ніж центр цього урагану встигає дійти до них.
Створити повноцінне торнадо в лабораторних умовах до цього момент нікому так і не вдалося, так як для цього необхідна наявність експериментальної установки розміром у кілька сотень метрів. Вся інформація, наявна у вчених на сьогоднішній день, отримана непрямим методом. Зауважимо, що для вивчення торнадо використовується астрономія. Так як «залізти» всередину самого явища неможливо, доводиться просто спостерігати за ним, намагаючись при цьому зрозуміти його природу.
Що ж знаходиться в самому центрі торнадо? Поки відомо, що в центрі знаходиться область зниженого тиску. У більш потужних торнадо різниця тиску між внутрішньою і зовнішньою частиною становить 0,1 атмосфери і більше.
Висновок
Смерчі, бурі й урагани - це одні з найбільш потужних сил природної стихії. Вони завдають значної шкоди населенню, викликають значні труднощі, призводять до людських жертв. Їх порівнюють з повенями і землетрусами по руйнівного впливу. Руйнівна дія смерчів, бур і ураганів залежить від швидкісного напору повітряних мас, який має метальним дією і зумовлює силу динамічного удару.
Часто урагани і бурі супроводжуються випаданням граду і грозовими явищами. Зароджуючись в океані ураган, приходить на сушу, приносячи з собою катастрофічні руйнування. У результаті спільної дії вітру і води зносяться легкі і пошкоджуються міцні будови, спустошуються поля, обриваються проводи ліній зв'язку і електропередачі, з корінням вириваються і ламаються дерева, гинуть люди і тварини, знищуються дороги, тонуть кораблі.
Чим же такий страшний ураган?
По-перше, своїми ураганними хвилями, які обрушуються на побережжі. Буревій на берег як би видавлює перед собою величезні хвилі, висота яких досягає декількох метрів. У прибережних районах вони приводять із сильних повеней, і руйнують все, що зустрічається їм на шляху. Очевидці таких потужних і страшних хвиль рідко залишаються в живих.
По-друге, катастрофічними повенями і зливами. Вся справа в тому, що при зародженні ураган вбирає в себе величезні маси водяної пари, яка конденсується і збирається в потужні і великі грозові хмари, які викликають повені не тільки в прибережній зоні, а й у районах, значно віддалених від берега, і служать джерелом катастрофічних злив. Зливові опади, які супроводжують урагани, також стають причиною появи зсувів і селевих потоків.
Список використаної літератури
1. Дж. Крістенсон «Торнадо і смерчі» М. Еколітгіз 2004
2. Сибіряков А.С. «Світові природні катастрофи» Л. Видавництво «Справа» 2009
3. Ханжін Г.Б. «Вітру зсередини» Инфра-М, 2001.