Что внутри торнадо?

Крайне мало изученное, непредсказуемое, разрушительное и в то же время эффектное физическое явление – это торнадо. Что мы знаем о нем сейчас, почему за ним приходится гоняться и чего ждать от него в будущем?

Торнадо до сих пор остается малопонятным атмосферным явлением, и основная загвоздка состоит как раз в том, что его очень трудно изучать экспериментально. Торнадо возникают достаточно часто, однако предугадать, где именно он возникнет в следующий раз, невозможно, и потому за торнадо приходится «гоняться». Подвижные лаборатории, которые используются в таких погонях, слишком хрупки и разрушаются раньше, чем успевают достичь центра торнадо и приступить к его изучению.

Получить торнадо в лаборатории в контролируемых условиях тоже пока не удалось: для этого потребовалась бы экспериментальная установка размером в сотни метров. Поэтому вся доступная на сегодняшний день проверенная информация о физических условиях в центре торнадо получена непрямым методом. Благодаря радарным наблюдениям издалека удается измерить скорости вращения воздуха в торнадо и на основании этого уже делать выводы о его внутреннем устройстве.

Заметим, кстати, что возникает удивительная ситуация: для изучения торнадо пока что используются методы ... астрономии. Будучи не в силах ни «залезть» в само явление, ни воспроизвести природные условия в лаборатории, мы вынуждены просто внимательно наблюдать за торнадо, пытаясь на основании наблюдений понять его природу. Именно таков подход астрономии.

Итак, пока что известно, что в центре торнадо находится область пониженного давления. В самых мощных торнадо перепад давления снаружи и внутри может превышать одну десятую атмосферы. Собственно, сам торнадо представляет собой наружный воздух, который под действием этого перепада давления пытается заполнить внутренность торнадо, но из-за закона сохранения момента импульса так сильно закручивается вокруг оси, что центробежная сила не подпускает его к центру.

Какие именно течения воздуха имеют место в центре торнадо, сказать пока трудно, поскольку прямых достоверных экспериментальных наблюдений нет. Вполне вероятно, что там имеются вертикальные потоки, однако вряд ли очень сильные.

Вообще, знаменитая подъемная сила торнадо происходит не из-за того, что воронка всасывает в себя предметы, а из-за того, что вращающийся столб воздуха имеет вертикальную турбулентность. То есть воздух обвивает воронку не строго по кругу (тогда бы вертикальное движение отсутствовало) и не по фиксированной спирали (тогда бы вертикальное движение было постоянным), а имеет быстро меняющуюся вертикальную компоненту скорости.

Поскольку для США проблема торнадо — одна из самых важных метеорологических проблем, то на их исследования регулярно выделяются значительные деньги. Планируется даже создать тяжелую машину типа танка, которая была бы одновременно и очень тяжелой, и достаточно проворной. Такая машина смогла бы догнать торнадо, войти в его центр и провести там эксперименты. Так что надо запастись терпением: вероятно, через год-два мы будем знать о внутренностях торнадо заметно больше, чем сейчас.

Ответил: Игорь Иванов

http://elementy.ru/email/125880