Как зарождается смерч? Механизм возникновения опасного явления

Смерч представляет собой мощный атмосферный вихрь с колоссальной разрушительной силой. Внешне он напоминает столб с воронкообразными расширениями у основания и вершины, а его ось вращения может изгибаться. Воздух внутри смерча движется против часовой стрелки, закручиваясь по спирали вверх. Эти явления существуют недолго – от нескольких минут до нескольких часов, преодолевая за это время от сотен метров до десятков километров. Как именно возникает смерч, передает Общественная Служба Новостей.

Условия для возникновения смерча

Смерчи образуются при сильной атмосферной нестабильности, когда теплый и влажный воздух у поверхности земли стремительно поднимается, создавая область пониженного давления. Взаимодействие с холодными, сухими воздушными массами на высоте приводит к резкому перепаду температур, который усиливает вертикальные потоки.

Влажность играет ключевую роль в этом процессе. Испарение воды насыщает воздух паром, который при подъеме конденсируется, высвобождая скрытую тепловую энергию. Это усиливает конвекцию и способствует развитию мощных грозовых облаков. Чем выше уровень влажности, тем интенсивнее теплообменные процессы.

Вертикальный сдвиг ветра, то есть изменение его скорости и направления с высотой, создает вращательное движение в атмосфере. Горизонтальные вихри постепенно трансформируются в вертикальные под действием восходящих потоков, формируя мезоциклон – крупный атмосферный вихрь внутри грозового облака.

Процесс формирования смерча

Возникновение смерча начинается с образования мезоциклона в мощной грозовой системе. Этот процесс обусловлен взаимодействием восходящих потоков теплого воздуха и нисходящих потоков холодного, а также усилением вертикального сдвига ветра. Мезоциклон может достигать в диаметре 10 – 15 км, охватывая всю высоту грозового облака.

По мере усиления восходящих потоков вращающаяся воздушная масса сужается, что, согласно закону сохранения момента импульса, увеличивает скорость вращения. Этот эффект можно сравнить с фигуристом, прижимающим руки к телу для ускорения вращения. В результате область вращения сокращается до нескольких сотен метров, формируя мощный вертикальный вихрь.

Когда вращающийся поток воздуха опускается к поверхности земли, в его центре происходит резкое падение давления. Это приводит к конденсации водяного пара, из-за чего смерч становится визуально заметным. Одновременно поднимаются пыль и капли воды, образуя обратный поток, который соединяется с нисходящим вихрем. Так формируется четко выраженная воронка, начинающая свое движение.

Этапы развития смерча

Смерч проходит несколько стадий развития, каждая из которых сопровождается изменениями в его структуре.

На первой стадии смерч выглядит как небольшая воронка, свисающая из основания грозового облака. Вращение становится устойчивым, но еще не касается земли. Вихрь продолжает набирать силу.

На второй стадии воронка достигает поверхности, смерч начинает движение в направлении ветра. Скорость вращения может достигать 100–150 м/с, а в зоне контакта возникают мощные потоки, способные поднимать и переносить тяжелые объекты.

На третьей стадии смерч достигает максимальной мощности, а его воронка становится четко очерченной, окруженной облаком пыли и обломков. На этом этапе происходят наибольшие разрушения. Продолжительность данной стадии зависит от стабильности атмосферных условий и может достигать 30 минут.

На четвертой стадии смерч постепенно теряет силу из-за нарушения притока теплого воздуха или воздействия холодных нисходящих потоков. Воронка становится извилистой, сужается и, в конечном итоге, поднимается обратно в облако, завершая свой жизненный цикл.

В мире все чаще происходят периоды экстремальной жары или похолодания, грозы, смерчи, интенсивные осадки. Эксперты пояснили, что рост температуры в тропосфере повышает тепловую энергию и другие виды энергии. Возникают такие аномалии, как, например, снег в Сахаре. Также формируются блокирующие ситуации, которые приводят к возникновению стационарных антициклонов и волнам тепла. Ранее ученые рассказали, как глобальное потепление повлияло на климат.