Маломасштабные вихри

В условиях большой нестойкости атмосферной стратификации, кроме обычных грозовых шквалов, могут возникать еще особые вихри с вертикальной осью, которые напоминают циклоны, однако миниатюрных масштабов. Во-первых, это совсем маленькие пыльные вихри. Возникают над перегретой почвой в пустынях (но не только в пустынях), в особенности на границах, где резко меняются свойства подстилающей поверхности. В Сахаре на площади 10 км² таких вихрей наблюдалось иногда до 100 в день. Часто они встречаются летом на восточном Памире. Поперечник их от 1 до 100 м, высота до 1 км, скорость перемещения 20-30 км/ч. В таком вихре наблюдается быстрое вращение воздуха при одновременном его подъеме вверх, так что листва, которая попала в вихрь, пыль и другие предметы, увлекаются внутрь по спиральным путям.

Большее значение имеют большие вихри, называемые над морем смерчами, а над сушей - тромбами. В Северной Америке тромбы называют торнадо.

Вихрь возникает обычно в передней части грозового облака и проникает сверху к самой земной поверхности. У смерчей диаметр вихря десятки метров, у тромбов - порядка 100-200 м, а в американских торнадо и больше (это устанавливается по ширине полосы разрушений).

Тромб – это темный столб между облаком и землей, который расширяется кверху и книзу, как хобот, который свисает из тучи. Это поясняется тем, что вихрь втягивает сверху облако, а снизу пыль или воду; кроме того, при сильном падении давления внутри вихря происходит конденсация водного пара.

Вихрь перемещается вместе с облаком наиболее часто со скоростью порядка 30-40 км/ч. Время существования смерчей измеряется минутами, тромбов - десятками минут, иногда несколькими часами. За это время вихрь может продвинуться над морем на несколько километров, а над сушей - на десятки, иногда даже на сотни километров, все сметая на своем пути. Атмосферное давление в вихре сильно снижено, на десятки или даже на сотню мб. Воздух оборачивается вокруг оси вихря, одновременно поднимаясь вверх. Скорость ветра в тромбах может достигать 50-100 м/с. Ветер при тромбе срывает и разрушает легкие здания, переносит на большие расстояния людей и животных, ломает и вырывает с корнем деревья, прокладывая в лесах просеки. Падение давления при прохождении тромба бывает настолько большим и быстрым, что внешнее давление не успевает выровняться с давлением внутри дома; давление внутри остается более высоким. Поэтому дома, которые попали в сферу действия тромба, иногда взрываются изнутри: с них взлетает крыша, вылетают оконные рамы, даже разрушаются стены. Смерчи имеют меньшую разрушительную силу.

Тромб сопровождается грозой, ливневым дождем, градом. Водные смерчи реже связаны с грозами.

Тромбы проходят поодиночке, хотя торнадо изредка наблюдаются по два или несколько. Смерчи часто возникают сериями по несколько вихрей.

В Европе тромбы встречаются сравнительно редко и наблюдаются преимущественно в жаркую летнюю погоду в после полуденные часы в воздушных массах тропического происхождения с большими вертикальными градиентами температуры. По направлению к северу они отмечались в северной Шотландии, южной Норвегии, Швеции (до 60° с.ш.), на Соловецких островах; в Сибири - к низовьям Оби. На Европейской территории СНГ каждое лето в разных местах, и на юге, и в центре, отмечается несколько тромбов. Были случаи, если они достигали особой катастрофической силы, как, например, московский тромб 29 июня 1904 г., сравнимый по интенсивности с американскими торнадо. Очевидно, на Азиатской территории СНГ тромбы возникают значительно чаще, но, проходя в малонаселенных районах, наблюдаются реже.

В США, между Скалистыми и Аппалачскими горами, в особенности на юго-востоке, торнадо очень частые и имеют исключительно разрушительную силу. За год в США наблюдается в среднем свыше 200 торнадо, но в отдельные года - свыше 800, преимущественно в теплое время года. Интенсивность их, конечно, разная. Но в общем их диаметры и скорости ветра в них (до 125 м/с и более) больше, чем в европейских тромбах, а причиняемые ими разрушения и убытки огромные. Случалось, что поднимались в воздух дома вместе с жителями; полное разрушение домов происходит очень часто. В среднем за год насчитывается свыше 200 смертельных случаев от торнадо, а в одном только случае торнадо 18 марта 1925 г. было убито почти 700 человек. Убытки от торнадо ежегодно вычисляются многими десятками миллионов долларов.

Одно единое торнадо в Северной Дакоте 20 июня 1957 г. разрушило 500 домов на площади в одну квадратную милю и причинило убытков на 15 миллионов долларов.

В тромбах наблюдается вращение ветра как в циклоническом, так и в антициклоническом направлении, хотя давление в тромбе всегда снижено. Антициклоническое обращение возможно, если центробежная сила настолько велика, что перекрывает силу градиента. Наиболее низкое давление, которое наблюдался в центре торнадо, 912 мб.

Тромбы (торнадо) наблюдаются в очень теплом и влажном неустойчиво стратифицированном воздухе, иногда близи фронтов, как холодных, так и теплых, но иногда и на значительном расстоянии от них. Очевидна их связь с грозовыми облаками. Поэтому можно предположить, что тромб является особой, сравнительно редкой разновидностью обычного грозового шквала. Но при шквале в грозовом облаке наблюдается вихрь с горизонтальной осью. При тромбе направление оси вихря по еще невыясненным причинам меняется: ось вихря загибается к земной поверхности и, достигая ее, превращается между облаком и землей в вертикальную. Так образуется тромб, а иногда и два тромба, по двум сторонам грозового облака.

Преимущество и увеличенную интенсивность торнадо в США по сравнению с тромбами в Европе можно объяснить тем, что в США летом часто наблюдается очень теплый, влажный и неустойчиво стратифицированный воздух из Мексиканского залива, благоприятный для образования гроз и торнадо. В Европе такие условия реже: тропический воздух попадает в Европу сравнительно редко (на Европейскую территорию СНГ чаще, а на Азиатскую - еще чаще).