Прощай торнадо!

Ю.Е.Устюгин, Г.П.Устюгина

<< 1 2 3 >>

Продолжим наши рассуждения.

Итак, в качестве физической модели среды воспользуемся водой. Это жидкая среда, за состоянием и движением которой можно и очень удобно следить в лабораторных условиях. Теперь наша задача — воспроизвести торнадо в малом объеме воды. Это означает, что в жидкости под действием активатора вращательного движения должна образоваться воронка. Эта воронка должна иметь возможность развиваться по мере накопления вращательного движения жидкостью — т.е. увеличивать со временем свою глубину. Наконец, должен появиться хобот.

Рис. 2

Рис.2 Воспользуемся готовым устройством для воспроизведения вихревого движения в воде. Например — малым шлифовально-полировальным устройством, на рисунке 2 оно обозначено буквой а. Это устройство не имеет опасных напряжений электрического тока, всегда готово к применению. В комплекте устройства имеется несколько сменных насадок, одна из которых, использованная нами при проведении экспериментальных работ, тоже изображена на рисунке 2 и обозначена буквой б. Насадка представляет собой цилиндрическое тело с «заоваленными» краями, ввинчивающееся в торцовую часть ротора устройства.

Наливаем обычную воду в прозрачный цилиндрический сосуд объемом один литр до уровня трех четвертей объема. Одна четверть должна быть свободной для того, чтобы неизбежное разбрасывание воды по сторонам под действием вращающегося активатора — насадки устройства — не приводило к попаданию воды на внешние предметы. Чтобы увидеть потоки движущейся жидкости, можно, как говорится, их визуализировать, добавив маковых зерен. Причем так, чтобы вначале они утонули и расположились на дне сосуда.

Рис. 3

Рис.3 Теперь подводим вращающуюся насадку к свободной поверхности воды и наблюдаем за тем, что происходит. А происходит следующее. Совершенно удивительным образом вся масса маковых зерен вдруг приподнимается вертикально вверх в своем спиральном движении. Некоторое время можно наблюдать это поразительное явление, оно запечатлено на рисунке 3.

Рис. 4

Затем можно увидеть, как зерна мака вместе с потоками воды из центрального столба отбрасываются к стенкам сосуда, и там они продолжают свое уже ниспадающее спиральное движение ко дну сосуда, чтобы снова вернуться в центральную часть жидкости. Начинается циклический процесс движения жидкости. Продолжение процесса приводит к образованию и развитию воронки. Воронка становится все более глубокой, и в какой-то момент ее развития появляется хобот (рис.4).

А вот еще одно наблюдение (рис.5). Энергия восходящих потоков такова, что массивное стальное тело, помещенное в пустотелую алюминиевую чашечку, отрывается от дна и начинает всплывать, совершая «полет». И лишь придавливающие ее периферические потоки не позволяют такому телу полностью оторваться от дна и всплыть к свободной поверхности жидкости. Теперь-то уж точно можно себе представить, как торнадо поднимает в воздух автомобили и объемные массивные тела и разбрасывает их на большие расстояния, которые задают размеры торнадо.

Рис. 5

Идем дальше.

В лабораторных, даже домашних, условиях мы воспроизвели торнадо. Причем убедились, что он ведет себя так же, как природный торнадо в атмосфере, — образуются воронка и хобот. Но, оказывается, самый страшный, самый энергичный, самый разрушительный торнадо тот, в котором уже нет хобота, а воронка в своем развитии нижней частью достигла земной поверхности. От такого торнадо нужно прятаться как можно глубже в подвалы или другие подземные убежища.

Все это мы видим в своем домашнем эксперименте, представляя, как это происходит в больших масштабах. Значит, нельзя допускать, чтобы торнадо развился до такого состояния. Необходимо тормозить его развитие, отнимать его энергию, чтобы не происходил процесс аккумулирования энергии. Нужно подавлять те условия, которые способствуют развитию торнадо. А еще лучше — заставить его бороться с самим собой. Для этого нужно отнимать у него энергию движения воздушных потоков, преобразовывать эти потоки и вновь возвращать их основному вихрю. Но возвращенные потоки должны вступать во взаимодействие с основным вихрем таким образом, чтобы в результате он разрушался, превращаясь в неорганизованную турбулентную воздушную среду. (Выражение «турбулентная воздушная среда» означает, что ветер в районе торнадо будет дуть в самые разные стороны, только не к центру торнадо.) Вот в этом и состоит наша задача.

Но возникает вопрос: можно ли считать нашу физическую модель близкой к природному атмосферному вихрю, если у природного вихря нет свободной поверхности, как у воды в нашей модели, а также отсутствуют твердые стеклянные стенки?

Те, кто занимаются вопросами вихреобразования, знают, что вихрь обязательно должен начинаться и заканчиваться на поверхностях раздела двух сред. Он как бы «присасывается» к ним своими окончаниями, т.е. окончания вихря не могут располагаться свободно в сплошных средах. Если же вихревая нить или вихревая трубка, состоящая из множества вихревых нитей, образуется внутри сплошной среды, вдали от свободной или контактной с внешней средой поверхности жидкости, то она не должна иметь ни начала, ни конца. Это тот вариант, когда вихрь представляет собой замкнутую геометрическую фигуру, называемую тором. Такое объемное тело легко себе представить как дымовое кольцо, образующееся при выхлопе газов (продуктов сгорания жидкого топлива) двигателями в момент их запуска. Очень часто его можно видеть вылетающим с большой скоростью из выхлопной трубы при запуске дизельного двигателя трактора. При определенном навыке курильщик может развлекаться колечками, образованными выдыхаемым им дымом. Есть и целый ряд демонстрационных устройств, воспроизводящих вихревые кольца как в газообразных, так и в жидких средах. Значит, существование отдельного атмосферного вихря указывает на то, что физическое состояние атмосферы верхних слоев принципиально отличается от физического состояния нижних околоземных слоев атмосферы, причем настолько, что даже вихрь «присасывается» к невидимой границе раздела.

Это общее заключение из наблюдаемого явления подтверждается исследованиями специалистов в вопросах физики атмосферы, которые уже много десятилетий знают о слоистом строении атмосферы и весьма сложном движении этих слоев. Слои различаются, например, такими показателями, как плотность, давление, температура. Следовательно, физическая модель, использующая свободную поверхность жидкой среды, не противоречит условиям существования атмосферных вихрей.

<< 1 2 3 >>