100 знаменитых загадок природы - Владимир Сядро

Однако известен и тот факт, что в материнских облаках наблюдаются только длинные горизонтальные вихри. В какой же момент появляется вектор вертикального вращения, остается загадкой. Интересно проследить и движение смерча. Как правило, воронка касается земли только на отдельных участках, а следы разрушений образуют пунктирную линию. Когда воронка касается поверхности земли или воды, то отчетливо проявляется действие большой вертикально направленной силы. В тоже время, когда воронка земли не касается, вертикальное течение отсутствует. Чем это вызвано, выяснить специалистам не удалось. Воронки, не касающиеся земли, издают шипящий звук. Воронки, касающиеся земли, рождают ужасный грохот, как будто движутся сотни поездов, но никогда не бывает раскатов грома. На некотором расстоянии от воронки шум заметно ослабевает.

Нуждается в объяснении и тот очевидный факт, что вращение воздуха обязательно приводит к снижению давления. Почему конец воронки на высоте 6 метров не вызывает ни разрушений, ни быстрого движения воздуха, а коснувшись земли, уносит предметы и производит разрушение? Непосредственные измерения показывают, что внутри полости имеется область пониженного давления, равного 0,951 атмосферы, что очень далеко от состояния вакуума. Так почему же хобот при соприкосновении с рекой способен обнажить дно и высосать из нее воду, а многочисленные наблюдатели даже не почувствовали дуновения ветра, когда воронка проходила над ними на высоте 6 метров? Ведь движение воздуха во внутренней полости направлено вниз и достигает большой скорости, а в стенках воронки оно направлено по спирали вверх со скоростью 100–200 метров в секунду.

И вообще, хобот действует как-то избирательно. Например, однажды воронка вырвала с корнем большую яблоню, разодрала ее в клочья, а пчелиный улей, находившийся в одном метре от яблони остался невредим. В штате Оклахома двухэтажный деревянный дом был унесен воронкой и разломан на мелкие куски. А невысокая трехступенчатая лестница, ведущая в дом, осталась на месте. У «форда», стоящего рядом с домом, хобот вырвал два задних колеса, не повредив при этом кузов и не погасив стоявшую под деревом горевшую керосиновую лампу.

До сих пор не сумели произвести непосредственные измерения скорости ветра в хоботе, главным образом из-за поломки приборов. Косвенные оценки дают разные величины – от 200 до 1300 км в час. Поскольку измерения относятся к разным воронкам, в разные этапы их существования, то такой разброс вполне объясним. А ведь именно со скоростью вращения связывают способность протыкания мягкими предметами твердые – соломинки пронзают доски, щепка прокалывает ствол дерева, доска проходит сквозь толстый стальной лист. Так, например, однажды стена деревянного дома оказалась проткнутой насквозь старой обуглившейся доской. При этом обугленный рыхлый передний конец на острие доски остался не поврежденным. Лист клевера оказался вдавлен в твердую штукатурку. После прохождения воронки 1896 года в Сент-Луисе нашли лист железа толщиной 10 мм, пробитый насквозь сосновой палкой. Это самое распространенное и самое необъяснимое проявление торнадо. Считается, что под действием гравитационного поля Земли на тонких концах различных предметов собирается гравитационный заряд большой плотности, который устремляется к гравитационному заряду, создаваемому Землей на поверхности дома или дерева.

Наиболее ярким «зрелищем» в момент прохождения торнадо остается его уникальная способность действовать как пылесос, втягивающий все, что попадается на его пути: бревна, камни, людей, вагоны и даже содержимое водоемов с их обитателями. Движение воздуха в системе смерча обычно происходит против часовой стрелки (но не исключены и движения по часовой стрелке). Одновременно в хоботе совершается подъем воздуха по спирали. На соседних участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается. Под влиянием большой скорости вращения внутри вихря развивается центробежная сила, вследствие которой давление в нем понижается. Это приводит к тому, что при перемещении вихря в него всасываются все предметы, которые встречаются на его пути. Затем они выпадают из облаков, иногда на значительном расстоянии. Именно с этим связаны так называемые цветные дожди, которые образуются благодаря втягиванию в систему вихря окрашенных частичек породы и смешиванию их с каплями дождя.

Здесь было бы уместно вспомнить один маленький опыт великого Эйнштейна. Его как-то заинтересовал процесс, который происходит при размешивании чая в стакане. Оказывается, плавающие чаинки при интенсивном вращении воды каким-то непостижимым образом всегда оказываются в центре вращения. Эйнштейн объяснил это следующим образом: когда весь цилиндр из воды вращается, то на воду действует центробежная сила. Но слои воды вверху и внизу находятся в неравных условиях. Нижние слои испытывают трение при контакте с дном стакана и вращаются медленнее. Верхние слои вращаются свободно, не испытывая особых проблем при контакте с воздухом. Поэтому верхний слой вращается быстрее, испытывая на себе более значительную центробежную силу. Так в толще воды появляется круговое течение. И все чаинки собираются к центру и даже стремятся подняться немного вверх.

Этот стакан с чаем чем-то напоминает модель торнадо. Начинается смерч, очевидно, примерно так: два потока воздуха двигаются встречным курсом, но не совсем лоб в лоб. При соприкосновении друг с другом происходит их закрутка и «вливание» друг в друга. Сзади подпирает идущий следом поток. В точке встречи двух потоков массе воздуха не остается ничего иного, как двигаться вверх по расширяющейся спирали. Процесс, как в чашке чая: внизу сила трения о землю, вверху вращению ничто не мешает. Началу движения вверх могут также способствовать восходящие потоки нагретого солнцем воздуха. А дальше вступает в силу центробежный фактор, который, подобно насосу, всасывает в хобот все, что ни попадается, и переносит на большие расстояния. Бывали случаи, когда смерч обнажал дно Москвы-реки. Подобное явление наблюдалось и на Миссисипи, а на Рейне ширина обнажения достигала 25 м при глубине 7 метров. По снижению уровня воды в одном из озер относительно его площади была подсчитана масса всосанной воды – 500 тыс. тонн!

Значит, подъем и перенос различных предметов – характерное свойство торнадо. Человека и животных хобот может перенести на расстояние от 4 до 10 км, и иногда оставляет живыми. А однажды моллюсков размером 2–3 см унесло на расстояние 160 км. Интересно, что раковины падали на землю за 2 часа до того, как пришло главное смерчевое облако. А когда на пути Ирвингского смерча (1879 год) встал новый металлический мост длиной 75 метров и массой 108 тонн, хобот поднял его и в воздухе свернул в плотный сверток. Когда этот же смерч надвинулся на большую каменную школу, то обломки здания крутились внутри с огромной скоростью, но не выбрасывались наружу. Большая деревянная церковь вместе с 50 прихожанами была поднята в воздух и перенесена на четыре метра, потом протянута по земле еще два метра. При этом все люди остались живы.