На десятки километров уносит торнадо легкие предметы.
Воздух внутри торнадо настолько сухой и горячий, что за несколько минут засыхают на корню цветущие деревья! Кроме того, он сильно разрежен. От этого в домах при торнадо все стекла вылетают наружу, они выдавливаются более плотным воздухом, находящимся внутри помещений. По этой же причине торнадо с особенной легкостью срывает с домов крыши.
Смерчевые столбы почти всегда насыщены электричеством. Прохождение смерча сопровождается сильной грозой. Целые снопы молний сыплются из его верхней части. Благодаря этому в ночное время смерчи обыкновенно светятся, как бы залитые пламенем. Когда такой светящийся столб проходит через город, кажется, что все здания в огне. И, действительно, в десятках мест начинаются настоящие пожары: вылетающие из смерчевого облака молнии делают свое дело.
Когда смерч «гуляет» по земле, он закручивает винтом и втягивает вверх воздух вместе с различными предметами. Но когда на пути его попадает какой-либо водоем — речка, пруд, озерко, вверх устремляется вода. Образуется водяной столб. И если речка или озерко невелики, то нередки случаи, когда смерч вычерпывает воду до дна.
Образуются смерчи и на море. Здесь водяной столб сливается с низкими грозовыми облаками. Иногда в море, как и в пустынях, гуляет не один, а несколько таких столбов.
Рис. 8. Смерчи на море.
Многие жители и курортники наблюдали такие смерчи на Черном море в районах Сочи и Туапсе в августе 1947 года.
Морские смерчи также возникают из грозовых туч. Еще задолго до появления водяного смерча над морем ходят темные, низкие тучи, похожие на черную одежду с рваными свисающими краями. Сверкает молния, гремит гром. Но вот вдруг один из свисающих отростков тучи удлиняется, вытягивается воронкой и опускается совсем близко к воде. Навстречу этой воронке, состоящей из влажных паров, с моря поднимается столб пенящейся воды. Вода бешено кружится, разбрасывая массу брызг, и, как по винту, поднимается выше и выше, пока не сольется с воронкой. Водяной смерч готов! Он расширяется вверху и внизу и суживается посередине. Со страшным шумом несется такой смерч по взбудораженным волнам. Неприятна встреча с этим чудовищем. Если вы находитесь в лодке, то берегитесь: водяной смерч закружит лодку, как маленькую щепку, перевернет и разломает ее в течение секунд.
Некоторые командиры военных кораблей, встречая в море смерчи, приказывали стрелять по ним из пушек. Часто такая мера действовала: пушечные ядра, попадая в смерчевый столб, разрывали его; нижняя часть столба падала в море, верхняя поднималась к тучам.
Конечно, не все смерчи так страшны, как только что описанные. Нередко они не имеют достаточно силы, чтобы поднять в воздух даже ребенка. Налетит такой смерч на поселок, поднимет в воздух тучи песка и пыли, закружит над домами сухие ветки и солому, разбросает на большие расстояния развешенное хозяйками белье и умчится дальше.
А маленькие смерчи и совсем безобидны. Каждый из вас видал их в летнее время на полях и дорогах. Единственно, на что они способны, — это подолгу крутить в воздухе мелкую дорожную пыль.
Но как же рождаются в природе смерчи?
Смерч в стеклянной банке
Давно допытывались ученые, какие причины вызывают грозные смерчи. Много высказывалось различных предположений о том, как они возникают. Но все это были только предположения. И вот тогда один ученый решил сделать смерч собственными руками. В небольшую стеклянную банку он налил на дно воды, плотно закрыл ее крышкой и пропустил через крышку стеклянную палочку. После этого он стал подогревать воду на спиртовой горелке. Как только внутри закрытой банки начали образовываться водяные пары, ученый с помощью маленького моторчика стал быстро вращать стеклянную палочку.
Вокруг этой палочки сразу же образовался столбик тумана — это охладившиеся частички пара, находящиеся рядом с палочкой, вращались вместе с ней. Так ученый получил первую, верхнюю, часть смерча — ведь смерчевый «хобот», опускающийся к земле или воде из грозового облака, также состоит из сгустившихся водяных паров. Оставалось получить нижнюю часть смерча. Для этого ученый, продолжая вращение стеклянной палочки, стал медленно опускать ее к воде. И вот, как только палочка приблизилась к воде, вода вскипела и поднялась маленьким столбиком навстречу туманному столбу. Искусственный смерч был получен (рис. 9).
Рис. 9. Получение искусственного смерча.
Этим опытом было доказано, что происхождение смерчей в природе объясняется чисто физическими причинами, а именно мощными завихрениями воздушных масс при прохождении грозовых туч.
Как же образуются эти завихрения?
Каждый из вас, конечно, видал водовороты в реке. Часто они образуются под мостом. Бегущая вода ударяется об опоры моста, отскакивает назад и, столкнувшись с напирающим сзади потоком, заворачивает в сторону. Вот в этом месте и образуется водоворот, — вода здесь начинает кружиться волчком.
Такое же явление происходит в воздухе — там, где температура и давление близлежащих слоев воздуха резко различны. Воздух, как вода в водовороте, получает здесь вращательное движение, и при этом образуются вихри и смерчи.
Песчаные и пыльные вихри образуются обычно в местах, где земная поверхность сильно нагревается солнечными лучами. От поверхности сильно нагревается в этом месте и воздух; наталкиваясь на менее теплый и более плотный воздух, подобно тому, как вода наталкивается на устои моста, горячий воздух образует завихрение. По спиральным кругам, вращаясь, он быстро устремляется вверх. Образуется вращающийся столб воздуха, который начинает втягивать в себя с земли все легкие предметы.
Каждый из вас может легко получить искусственный песчаный смерч. Возьмите металлический лист, посыпьте его мелким порошком кремнезема (чистого желтого песка) и нагревайте этот лист снизу паяльной лампой. Как только лист и порошок нагреются, на поверхности листа забегают красивые маленькие вихри.
Часто бывает и так, что вихри возникают при встрече воздушных потоков, остановленных какими-либо препятствиями: например, высокими холмами или горами.
Грозовые смерчи образуются в воздухе, там, где черная грозовая туча обрывается своими лохматыми краями. Именно тут получается резкая разница в температуре и давлении воздуха. Встречающиеся потоки воздуха с различной плотностью и температурой завихряются, начинают вращаться все быстрее и быстрее. Скорость этого вращения доходит подчас до семидесяти-восьмидесяти метров в секунду! Это уже не безобидный вихрь. Благодаря центробежным силам внутри бешено вращающегося столба воздуха образуется разреженное пространство, и воздух здесь сильно охлаждается. От этого водяной пар, который всегда находится в воздухе, сгущается в облако. Вот почему смерч и наблюдают в виде облачного столба, спускающегося к земле.
Как только смерчевый столб, бешено вертясь, приближается к поверхности земли или воды, навстречу ему поднимается воздушный или водяной поток, увлекаемый опускающимся смерчем.
Внутри смерчевого столба воздух течет всегда вниз, а по краям, как по штопору, несется вверх, увлекая за собой все, к чему прикасается «хобот» смерча.
Бывает и так, что смерч возникает в толще тучи и движется сперва в виде горизонтального вихря (рис. 10), доходит до края грозового облака и устремляется вниз.
Рис. 10. Американский торнадо. Ясно видна горизонтальная часть смерча.
В создании грозовых смерчей немалую роль играет атмосферное электричество.
Кругом нас в воздухе находится очень много электричества. Оно проявляется во многих, на первый взгляд загадочных, явлениях природы. Так, например, очень давно было известно явление, приводящее суеверных людей в ужас. Ночью во время грозы на крестах церквей, шпицах башен, мачтах кораблей и вообще на любых остриях вдруг загораются огни, похожие на свечу или факел. Эти огни называются огнями святого Эльма. Причина их появления — свечение воздуха под влиянием атмосферного электричества, которое особенно легко истекает с острых концов предметов.
Наиболее же частое проявление атмосферного электричества — это молния во время грозы.
Желая узнать, в какой мере участвует электричество в образовании грозовых смерчей, один ученый произвел такой опыт. Он налил в небольшую миску воды и поднес к ней палочку, заряженную электричеством. Тотчас же вода потянулась небольшим горбом к палочке. Точно так же вода в море тянется к спускающемуся «хоботу» смерча!
Значит, грозовые смерчи образуются не только от завихрений воздуха, но и от того, что в воздухе и облаках, в земле и воде всегда имеется атмосферное электричество. А особенно много его скопляется в грозовых облаках.
Цена урагана
Ураган, или тропический циклон, — это тот же вихрь, но гигантских размеров. Слово «ураган» обозначает «сильный ветер».
Самые сильные ураганы проносятся в южных странах — под тропиками.
Большинство европейцев не представляет себе, насколько велика может быть сила ветра при тропическом урагане и какие жертвы приносит с собой такой ураган.
Вот, например, что наделал «великий ураган» 1780 года:
Он возник в конце сентября у берегов Америки в Атлантическом океане. Потопив несколько парусных кораблей, застигнутых в открытом океане, он обрушился на Антильские острова: Барбадос, Санта-Лючию, Мартинику. Больше всех пострадал богатый, цветущий остров Барбадос. Тысячи людей на этом острове погибли под развалинами зданий. Несколько островных городов просто исчезли. Они были разрушены ветром до основания, и развалины домов унесены в море. Главный город острова Мартиника Сен-Пьер был целиком смыт гигантской морской волной.
В гаванях Антильских островов находилось тогда много французских и английских военных кораблей. Шла война между Англией и Америкой. Французы воевали на стороне американцев. Ураган не пощадил ни ту, ни другую сторону. Свыше четырехсот военных кораблей затонуло в тот день в бухтах и открытом море. Из бухты острова Мартиника ураганом унесло сорок четыре французских корабля. Свыше четырех тысяч военных моряков и солдат с этих судов нашли смерть на дне океана. На самом острове погибли десять тысяч жителей. Огромные потери людей были и на других Антильских островах.