Jak działają tornada

Tornado uderza w Pampę w Teksasie. Zobacz więcej zdjęć klęsk żywiołowych. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

Mity są pełne fantastycznych i destrukcyjnych stworzeń. Jeśli nie jest aniołem, który zrównał z miastem, to giganci wkraczają mściwie do niczego niepodejrzewających miast. W rzeczywistości wszystkie nieszczęścia, które możemy napotkać, są spowodowane zjawiskami naturalnymi i ludzką wolą. Ale ze wszystkich niszczycielskich mocy w naszym świecie, żadna nie przypomina zaciekłości i formy tych mitycznych potworów tak jak tornada. Te burze opadają jak sztylet z chmur. Górują nad najwyższymi budynkami jak tytani. A kiedy atakują swoje otoczenie, często wydają się działać ze złośliwym, uważnym zamiarem.

-Ustaw asi-de strach i przesądy, a nadal masz do czynienia z jednym z najbardziej niesamowitych widoków w świecie przyrody. Te kręte kolumny burzowe mogą osiągać prędkość wiatru 318 mil na godzinę (512 km / h) i mierzyć mile w poprzek, niszcząc Ziemię i dziesiątkując domy i budynki. Jednak w niektórych częściach świata te potężne burze zdarzają się regularnie. Same Stany Zjednoczone doświadczają ponad 1000 tornad rocznie, a burze odnotowano na każdym kontynencie z wyjątkiem Antarktydy [źródło: Tarbuck].

Podczas gdy większość burz jest słaba i występuje na słabo zaludnionych obszarach, tornada uderzały w duże obszary metropolitalne i spowodowały ciężkie straty w wielu miastach. W 1925 roku niesławny amerykański twister trójstanowy uderzył w części Missouri, Illinois i Indiany, pochłaniając 695 ofiar śmiertelnych.

Zawartość

1. Czego Twoja wanna może Cię nauczyć o tornadach
2. Tornada i burze
3. Oceny Tornado

Mechanika zwykłej wanny z hydromasażem jest bardzo podobna do wiru tornada. Darryl Torckler / The Image Bank / Getty Images

Jeśli kiedykolwiek widziałeś wir w wannie lub umywalce podczas spuszczania wody, to byłeś świadkiem podstaw tornada podczas pracy. Wir odpływu, znany również jako wir, tworzy się z powodu przepływu w dół, który odpływ wytwarza w zbiorniku wodnym. Spływ wody do odpływu zaczyna się obracać, a wraz ze wzrostem obrotów tworzy się wir.

Dlaczego woda zaczyna się obracać? Istnieje wiele wyjaśnień, ale oto jeden sposób, aby o tym pomyśleć. Wyobraź sobie siebie jako cząstkę w wodzie, nagle przyciągniętą w kierunku ssania wytwarzanego przez odpływ. Na początku przyspieszałbyś w kierunku odpływu. Następnie, całkiem dosłownie, pojawia się zwrot akcji. Z powodu twojego poprzedniego pędu i liczby innych cząstek pędzących w tym samym czasie do odpływu, istnieje prawdopodobieństwo, że po przybyciu zostaniesz zepchnięty na jedną stronę punktu ssania. To odchylenie ustawia cię na spiralnej ścieżce do punktu ssania, jak ćma podążająca spiralnie w kierunku światła. Gdy spirala wystartuje w jednym kierunku, ma tendencję do wpływania na wszystkie inne cząstki, gdy się pojawiają. Powstaje bardzo silna tendencja do spirali. Ostatecznie jest wystarczająco dużo spiralnej energii, aby stworzyć wir.

Wiry są oczywiście powszechnym zjawiskiem. Przecież cały czas widzisz je w wannach i zlewach. Mały diabły pyłowe czasami powstają, gdy wiatry przepływają przez gorące pustynie, a pożary są znane z wytwarzania wirujących płomieni i popiołu zwanych wiry ognia. Naukowcy zaobserwowali nawet pyłowe diabły na Marsie i zauważyli tornada słoneczne wyrywający się ze słońca.

Podczas tornada dzieje się to samo, co w przypadku naszej wanny, z wyjątkiem tego, że zamiast wody występuje powietrze. Wiele wzorców wiatru na Ziemi jest podyktowanych ośrodkami niskiego ciśnienia, które zasysają chłodniejsze powietrze pod wysokim ciśnieniem z otoczenia. Ten przepływ powietrza wypycha powietrze o niskim ciśnieniu na wyższe wysokości, ale następnie powietrze nagrzewa się i jest wypychane do góry przez całe powietrze za nim. Ciśnienie powietrza wewnątrz tornada jest nawet o 10 procent niższe niż w otaczającym powietrzu, co powoduje, że otaczające powietrze napiera jeszcze szybciej.

Tornado opada z mezocyklonu podczas burzy nad Nowym Meksykiem. A. T. Willett / The Image Bank / -Getty Images

-Tornada nie tylko powstają, ale powstają z burz, w których już istnieje stały, wznoszący się strumień ciepłego powietrza o niskim ciśnieniu, aby wszystko się zaczęło. To trochę tak, jakby na koncercie rockowym wybuchały zamieszki. Warunki były już niestabilne; po prostu przekształciły się w coś jeszcze bardziej niebezpiecznego.

-Burze same tworzą się jak wiele innych chmur: Ciepła, wilgotna masa powietrza unosi się i ochładza, powodując kondensację pary wodnej w chmury. Jeśli jednak prąd wstępujący będzie się utrzymywał, masa chmur będzie nadal rosnąć i wznosić się o 40 000 stóp (12 192 m) lub więcej w górę. troposfera, najniższej warstwy atmosfery, w której żyjemy. Typowa chmura burzowa może gromadzić ogromne ilości energii. Jeśli warunki są odpowiednie, energia ta tworzy ogromny prąd wstępujący do chmury, ale skąd pochodzi energia?

Chmury powstają, gdy para wodna skrapla się w powietrzu. Ta zmiana stanu fizycznego uwalnia ciepło, a ciepło jest formą energii. Duża część energii burzy jest wynikiem kondensacji, która tworzy chmurę. Każdy gram skroplonej wody to około 600 kalorii ciepła - a kolejne 80 kalorii ciepła na gram wody pochodzi z zamarzania w górnej atmosferze. Energia ta zwiększa temperaturę prądu wstępującego, a także energię kinetyczną ruchu powietrza w górę iw dół. Przeciętna burza uwalnia około 10 000 000 kilowatogodzin energii - odpowiednik 20-kilotonowej głowicy nuklearnej [źródło: Britannica].

W burze z superkomórkami, prądy wstępne są szczególnie silne. Jeśli są wystarczająco silne, wir powietrza może rozwinąć się tak, jak wir wody w zlewie. Ten prekursor tornada nazywa się a mezocyklon, i zwykle ma szerokość od 2 do 6 mil (3 do 10 kilometrów). Gdy tworzy się mezocyklon, istnieje około 50 procent szans, że burza przerodzi się w tornado w ciągu około 30 minut.

Niektóre tornada składają się z pojedynczego wiru, ale czasami z wielu wiry ssące kręcić się wokół centrum tornada. Te burze w czasie burzy mogą być mniejsze, o średnicy około 30 stóp (9 metrów), ale doświadczają niezwykle dużych prędkości obrotowych.

Tornado sięga z chmury burzowej jako wielka, wirująca sznurek powietrza. Prędkości wiatru w zakresie od 200 do 300 mph (322 do 483 km / h) nie są rzadkie. Jeśli wir dotknie ziemi, prędkość wirującego wiatru (a także prądy wstępne i różnice ciśnień) może spowodować ogromne szkody, rozrywając domy i wyrzucając potencjalnie śmiertelne szczątki.

Tornado podąża ścieżką kontrolowaną przez jego macierzystą chmurę burzową i często wydaje się, że podskakuje. Chmiel pojawia się, gdy wir jest zakłócony. Prawdopodobnie widziałeś, że łatwo jest zakłócić wir w wannie, ale potem się zreformuje. To samo może się przydarzyć wirowi tornada, powodując jego zapadnięcie się i zreformowanie na swojej drodze.

Mniejsze tornada mogą się rozwijać tylko przez kilka minut, pokrywając mniej niż milę ziemi. Większe burze mogą jednak pozostawać na ziemi przez wiele godzin, pokonując ponad 90 mil (150 km) i powodując niemal ciągłe uszkodzenia po drodze..

W tym momencie możesz się zastanawiać, jak ostatecznie tornada się rozpraszają. Naukowcy wciąż debatują, jak dokładnie umierają te śmiercionośne burze, ale jednym z głównych podejrzanych jest nikt inny jak burza macierzysta: wirujący mezocyklon. Tornada potrzebują niestabilności i rotacji. Zakłóć przepływ powietrza, usuń jego wilgoć lub zniszcz jego niestabilną równowagę między ciepłym i zimnym powietrzem i nie może działać. Często tornado umiera z powodu zimna odpływ powietrza z opadających opadów zaburza równowagę.

Tornada należą do najniebezpieczniejszych burz na Ziemi, a ponieważ meteorolodzy starają się chronić wrażliwe populacje poprzez wczesne ostrzeganie, pomaga klasyfikować burze według dotkliwości i potencjalnych szkód. Tornada zostały pierwotnie ocenione na Fujita Scale, nazwany na cześć swojego wynalazcy, meteorologa T. Theodore'a Fujity z University of Chicago. Meteorolog stworzył skalę w 1971 roku w oparciu o prędkość wiatru i rodzaj szkód wywołanych przez tornado. W oryginalnej skali było sześć poziomów.-

F0

• Prędkość wiatru: 40-72 mph (64-116 km / h)
• Lekkie obrażenia: łzy gałęzi z drzew; zrywa z ziemi płytko ukorzenione drzewa; może uszkodzić drogowskazy, sygnalizację świetlną i kominy

F1

• Prędkość wiatru: 117-180 km / h
• Umiarkowane uszkodzenia: Materiały dachowe i siding winylowy mogą się przemieszczać; domy mobilne są bardzo wrażliwe i można je łatwo zrzucić z fundamentów lub przewrócić; kierowców można odesłać na bok i przewrócić

F2

• Prędkość wiatru: 113-157 mph (181-253 km / h)
• Poważne uszkodzenia: dobrze rozwinięte drzewa można łatwo wyrwać z korzeniami; domy mobilne są dziesiątkowane; całe dachy można zrywać z domów; wagony kolejowe i zaciągi ciężarówek są przewracane; małe obiekty stają się niebezpiecznymi pociskami

F3

• Prędkość wiatru: 254-332 km / h
• Poważne uszkodzenia: lasy są niszczone, ponieważ większość drzew jest wyrywana z ziemi; wykoleje się i przewróci całe pociągi; ściany i dachy są wyrywane z domów

F4

• Prędkość wiatru: 207-260 mph (333-418 km / h)
• Niszczycielskie zniszczenia: domy i inne małe konstrukcje mogą zostać całkowicie zniszczone; samochody są napędzane w powietrzu

F5

• Prędkość wiatru: 261 - 318 mph (419-512 km / h)
• Niesamowite uszkodzenia: samochody, wyrzucane w powietrze, stają się pociskami; całe domy są całkowicie zniszczone po zerwaniu z fundamentów i rzuceniu w dal; konstrukcje żelbetowe mogą zostać poważnie uszkodzone [źródło: NOAA]

W lutym 2007 Fujita Scale została zastąpiona przez Enhanced Fujita Scale. Nowa skala „EF” jest podobna do swojej poprzedniczki. Klasyfikuje tornada na sześć różnych kategorii (od EF0 do EF5 zamiast od F0 do F5). Jednak gdzie skala EF różni się, to liczba kryteriów stosowanych do oceny poziomu zniszczeń tornada. Po pierwsze są to wskaźniki uszkodzeń - obiekty, które mogą zostać uszkodzone w tornadzie. Są one klasyfikowane od 1 (małe stodoły) do 28 (drzewa iglaste). Każdy wskaźnik obrażeń również może się różnić stopnie uszkodzenia (DODs). Każdy DOD odpowiada szacowanej prędkości wiatru.-

-Na przykład motel ma 10 stopni uszkodzeń, począwszy od wybitych okien (3), przez zawalenie się większości dachu (6), aż po całkowite zniszczenie budynku (10). Jeśli okna w motelu są wybite, ale nie doznają większych uszkodzeń, szacunkowa najniższa możliwa prędkość wiatru wynosi 74 mil na godzinę (119 km / h), podczas gdy szacunkowa najwyższa możliwa prędkość to 107 mil na godzinę (172 km / h). Meteorolodzy uśredniają te prędkości, co oznacza, że ​​oczekiwana prędkość wiatru wynosi 89 mil na godzinę (143 km / h). Badanie skali EF ujawnia, że ​​89 mph należy do kategorii EF1, więc tornado jest klasyfikowane jako EF1. Aby uzyskać więcej informacji na temat skali EF, zobacz oficjalną witrynę internetową NOAA.

Tornada i wybuchające domy

Czy kiedykolwiek słyszałeś, że tornado może spowodować eksplozję twojego domu? Z początku ten mit wydaje się wiarygodny. Chodzi o to, że tornada powodują taki spadek ciśnienia atmosferycznego, że wyższe ciśnienie w domu spowoduje eksplozję, chyba że otworzysz wszystkie okna. Na szczęście dla właścicieli domów nie ma w tym prawdy. Jeśli nie mieszkasz w zestrzelonym statku kosmicznym, Twój dom prawdopodobnie ma wystarczającą wentylację, aby uniknąć eksplozji. Otwarcie okien sprawi, że będzie trochę łatwiej uderzyć w ciebie gruzu, gdy burza się przetacza.

Powiązane artykuły

• Jak to jest w oku tornada?
• Czy naprawdę jest „cisza przed burzą”?
• Jak działają łowcy burzy
• Jak działało Totable Tornado Observatory
• Jak działa pojazd przechwytujący Tornado
• 15 Wskazówki dotyczące bezpieczeństwa Tornado-
• Jak działają huragany
• 5 najbardziej destrukcyjnych burz
• Jak działa pogoda
• Jak działają alerty pogodowe
• Jak działają powodzie
• Jak działają pożary

Więcej świetnych linków

• Porady FEMA Tornado dotyczące bezpieczeństwa
• Online Storm Chasers Game firmy Discovery

Źródła

• Davis, T. Neil. „Dust Devils Artykuł nr 227”. Alaska Science Forum. 2 czerwca 1978. (26 września 2008) http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF2/227.html
• Edwards, Roger. „The Online Tornado FAQ”. NOAA. 26 maja 2008. (2 października 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• „Niespodzianki z SOHO obejmują tornada na słońcu”. Science Daily. 20 kwietnia 1998. (26 września 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob i Doyle Rice. „Wir ognia wybucha podczas pożaru Kalifornii”. USA dziś. 13 lipca 2006. (26 września 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward i Frederick Lutgens. „Nauka o Ziemi: wydanie jedenaste”. Pearson Prentice Hall. 2006.
• "Tornado." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (26 września 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• „Nauka o tornadzie, fakty i historia”. Nauka na żywo. (26 września 2008) -http: //www.livescience.com/environment/050322_tornado_season.html