Торнадо

Центр детского технического творчества «Биктырыш»

IV конкурс исследовательских работ и творческих проектов

«Старт в науку»

для учащихся 1-4 классов

Октябрьского района города Уфы

НАУКА

МОУ Башкирский лицей №136

им.М.Искужина

Юсупова Аида Ильдусовна

ученица 2 В класса

Торнадо

                         Научный руководитель:

Бикташева А.Ф., учитель начальных классов

Уфа, 2012

Введение

Смерч (или торнадо от исп.tornado «смерч») — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров .

Смерчи, даже если они небольшие — самые мощные в природе ураганы. Крутясь и извиваясь, как змеи, выползают они из туч и, спускаясь к земле, причиняют огромные опустошения, разрушая дома, разбрасывая, как мячики, автомобили и вырывая с корнями деревья. Те, кто пережил встречу со смерчем, рассказывают, что на месте происшествия находили соломинки, вбитые в стволы деревьев, как гвозди. Звук приближающегося смерча подобен грохоту гигантского по длине товарного состава.

Причины образования торнадо

Причины образования смерчей полностью не изучены до сих пор. Можно указать лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для типичных смерчей.

Смерчи в своём развитии проходят три основных стадии. На начальной стадии из грозового облака появляется начальная воронка, висящая над землёй. Холодные слои воздуха, находящиеся непосредственно под облаком, устремляются вниз на смену тёплым, которые, в свою очередь поднимаются вверх. (такая неустойчивая система образуется обычно при соединении двух атмосферных фронтов — тёплого и холодного). Потенциальная энергия этой системы переходит в кинетическую энергию вращательного движения воздуха. Скорость этого движения возрастает, и он приобретает свой классический вид.

Вращательная скорость растёт с течением времени, при этом в центре торнадо воздух начинает интенсивно подниматься вверх. Так протекает вторая стадия существования смерча — стадия сформировавшегося вихря максимальной мощности. Смерч полностью оформляется и движется в различных направлениях.

Завершающая стадия — разрушение вихря. Мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако.

Время существования каждой стадии различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем — 40 — 60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч).

2. Места образований  

Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим климатоми и арктическим климатом. Однако смерчи могут сопровождать только те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов.

                                                    Места, где могут образовываться смерчи, на карте имеют оранжевый

Страной торнадо называют США, потому как ежегодно на территории штатов происходит сотни разных по силе торнадо (смерчей). Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США, меньше — в восточных штатах США. На юге, в штате Флорида у островов Флорида-Кис, смерчи появляются с моря почти каждый день, с мая до середины октября, за что этот район получил прозвище «край водяных смерчей». В 1969 году здесь было зафиксировано 395 подобных вихрей.

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Пиренейского полуострова), и вся Европейская территория России, за исключением юга России, Карелии и Мурманской области, а также других северных областей.

Таким образом, смерчи в основном наблюдаются в умеренном поясе обоих полушарий, приблизительно с 60-й параллели по 45-ю параллель в Европе и 30-ю параллель в США.

Также смерчи фиксируются на востоке Аргентины, ЮАР, западе и востоке Австралии и ряда других регионов, где также могут быть условия столкновения атмосферных фронтов. 

3.Виды торнадо

3.1 Бичеподобные

Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Слабые смерчи и опускающиеся на воду смерчевые воронки, как правило, являются бичеподобными смерчами.

Расплывчатые 

 Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 0,5 км) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Наносят огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.

3.3 Составные

Составной торнадо в Далласе 1957 г.

Могут состоять из двух и более отдельных тромбов вокруг главного центрального смерча. Подобные торнадо могут быть практически любой мощности, однако, чаще всего это очень мощные смерчи. Они наносят значительный ущерб на обширных территориях.

Огненные 

это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Огненный смерч образуется, когда разрозненные очаги пожаров объединяются в один огромный костёр. Образуются устойчивые центростремительные направленные потоки, ввинчивающиеся против часовой стрелки от земли на высоту до пяти километров. Возникшие разрозненные очаги пожаров объединяются в один огромный костёр.

Образуются устойчивые центростремительные направленные потоки, ввинчивающиеся против часовой стрелки от земли на высоту до пяти километров. Напор горячего воздуха достигает ураганных скоростей. Температура подскакивает до 600˚С. , все горит или плавится. При этом всё, что находится рядом, «всасывается» из-за ветра в огонь. И так до тех пор, пока не сгорит всё, что может гореть.
Причины образования смерчей полностью не изучены до сих пор. Смерчи сопровождают только в основном те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов. Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США. Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Аппенинского полуострова), и вся центральная часть европейской территории России. Также смерчи фиксируются на востоке Аргентины, ЮАР, западе и востоке Австралии и ряда других регионов.

Когда торнадо проходит над водой, он превращается в ВОДЯНОЙ СМЕРЧ. Средняя продолжительность жизни торнадо или водяного смерча - 4 минуты

Фотография водяного смерча возле Майорки, 11 сентября 2005 года

4.Интересные факты из хроники

 Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом «вихорь страшен зело» поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс так далеко, что они стали «невидимы бысть». На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другую сторону Волги, а человек пропал без вести.

30 мая 1879 года так называемый «ирвингский смерч» поднял на воздух деревянную церковь вместе с прихожанами во время церковной службы, перенеся её на четыре метра в сторону, смерч удалился. Значительного ущерба панически перепуганные прихожане не понесли, если не считать ранений от упавших с потолка штукатурки и кусков древесины.

29 июня 1904 года в 17 часов смерч в Москве вырвал с корнем и перекрутил все деревья (некоторые до метра в охвате) Анненгофской рощи, нанёс ущерб Лефортово, Сокольникам, Бассманной улице, Мытищам, высосал воду из Москвы-реки, обнажив её дно.

В 1923 году в штате Теннессии (США) смерч мгновенно уничтожил и унёс стены, потолок и крышу сельского дома, при этом жильцы, сидящие за столом, отделались лёгким испугом.

В 1940 году в деревне Мещеры Горьковской области наблюдался дождь из серебряных монет. Оказалось что во время грозового дождя на территории Горьковской области был размыт клад с монетами. Проходивший поблизости смерч поднял монеты в воздух и выбросил их у деревни Мещеры.

В апреле 1965 г. над США одновременно возникли 37 различных по мощности торнадо, высотой до 10 км и в диаметре около 2 км, со скоростью ветра до 300 км в час. Эти вихри произвели громадные разрушения в шести штатах. Число погибших превысило 250 человек, а 2500 получили ранения.

Смерч в городе Шатурш в Бангладеш 26 апреля 1989 попал в книгу рекордов Гиннеса как самый трагический за всю историю человечества. Жители этого города, получив предупреждение о надвигающемся смерче, проигнорировали его. В результате погибло 1300 человек

Карта путей торнадо во время их супервспышки в США (3-4 апреля, 1974)

5.Меры предосторожности при смерче

Необходимо укрыться в наиболее прочном железобетонном строении со стальным каркасом, держась возле самой прочной стены, также — наилучший вариант укрытия — подземное убежище или пещера. Оставаться в автомобиле или в вагончике, учитывая большую подъёмную силу смерча, смертельно опасно, также опасно для жизни встретиться со стихией вне помещения.

Если смерч застал человека на открытом пространстве, то нужно перемещаться с максимальной скоростью перпендикулярно видимому движению воронки. Или, при невозможности отступления, укрыться в углублениях на поверхности (овраги, ямы, траншеи, кюветы дорог, рвы, канавы) и плотно прижаться к земле лицом вниз, укрыв голову руками. Это поможет значительно снизить вероятность и тяжесть травм от несомых смерчем предметов и обломков.

В небольшом одно- двух- этажном частном доме можно воспользоваться подвалом (здесь же на подобный экстренный случай разумно зараннее поместить запас воды и консервы, также свечи или светодиодные лампы), если подвала нет, то следует держаться в ванной или в центре маленькой комнаты на нижнем этаже, можно под прочной мебелью, но подальше от окон. Благоразумным будет — одеться в плотную одежду, взяв с собой деньги и документы. Чтобы дом не взорвался от перепада давления, вызванного нагнетанием воздуха вихрем, со стороны приближающегося смерча рекомендуется плотно закрыть все окна и двери, а с противоположной стороны — открыть нараспашку и зафиксировать. Согласно технике безопасности желательно перекрыть газ и отключить электричество.

6.Заключение

Спросите человека в любой стране: "Что такое торнадо (смерч)?". Ответ будет однозначным: "Это ужасно!".Торнадо, смерчи, бури и ураганы – это одни из самых мощных сил природной стихии. Они наносят значительный ущерб населению, вызывают значительные затруднения, приводят к человеческим жертвам. Их сравнивают с наводнениями и землетрясениями по разрушительному воздействию. Разрушающее действие смерчей, бурь и ураганов зависит от скоростного напора воздушных масс, который обладает метательным действием и обуславливает силу динамического удара. Удивительно, но факт: торнадо (смерчи) наблюдаются на других планетах солнечной системы, а именно на Нептуне и Юпитере, Марсе и  Венере. 

Таким образом, смерч является для человека загадочным и опасным явлением, открытие всех тайн и борьба с которым все еще остается делом будущем.

Список используемой литературы

Вараксин А. Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Торнадо. — М.: Физматлит, 2011. — 344 с. — 300 экз. — ISBN 978-5-9221-1249-9

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Опыт

Реквизит

   - 2 пустые чистые пластиковые бутылки по 2 литра

   -Водопроводная вода

   -Металлическая шайба диаметром 2.5 см

   -Клейкая лента

Подготовка

1.Наполним одну бутылку на 2л водой.

2.Положим шайбу сверху на горлышко бутылки.

3.Перевернём вторую бутылку кверху дном, и приставь ее к шайбе сверху.

4.Примотаем друг к другу клейкой лентой обе бутылки и шайбу.

5.Намотаем ленту в несколько слоев, чтобы быть уверенными, что вода не будет протекать, когда ты перевернём бутылки.

Ход действия

Сейчас мы у зрителях на глазах вызовем смерч.

Перевернём бутылки, так, чтобы бутылка с водой оказалась сверху.

Поставим бутылки на стол. Из верхней в нижнюю бутылку начнет литься небольшое количество воды. Скажим зрителям: «Я забыла одну очень важную вещь — ветер. Любому смерчу, чтобы начаться, нужен ветер». Изобразим звук ветра. Крепко возьмимся за бутылки и начнём быстро вращать их по небольшой окружности, не переворачивая. Увидим, что произойдет.

Результат

Вода в бутылке начинает переливаться из верхней бутылки в нижнюю, закручиваясь по спирали

Объяснение

В этом опыте мы наблюдаешь действие двух сил. (Сила – это то, что способно изменить форму или движение предмета.) Одна из этих сил - сила притяжения, действующая на все объекты. Сила притяжения заставляет любой объект, в том числе и воду, падать на Землю. Благодаря ей вода льется из верхней бутылки в нижнюю. Но для возникновения смерча одной гравитации недостаточно.

Необходимой для этого силой обладает также воздух в нижней бутылке. Когда ты только переворачиваешь бутылки, вода начинает течь в нижнюю бутылку, но затем перестает. Сила, или давление воздуха в нижней бутылке, препятствует потоку воды. Когда ты начинаешь вращать бутылки, возникает маленький смерч. И середине водного смерча имеется пустое место. Эта «дырка» проходит от верха водяного столба до отверстия между бутылками. Благодаря ей воздух из нижней бутылки может перемещаться в верхнюю одновременно с движением воды в обратном направлении.

По мере того как воздух утекает из нижней бутылки в верхнюю, давление в них выравнивается. Теперь на воду действует только сила тяжести. Вода, находящаяся в верхней бутылке, обладает потенциальной энергией. Это тип энергии, который накапливается для использования в будущем. Вращение бутылок заставляет воду двигаться, и ее энергия становится кинетической. Кинетическая энергия — та, которая используется в данный момент. Вода, двигаясь по спирали вниз из верхней бутылки в нижнюю, изменяет свою энергию из потенциальной в кинетическую. Такое движение помогает создать эффект торнадо.