Журнал «Компьютерра» №36 от 04 октября 2005 года
Шрифт:
Сегодня, как показали недавние события на берегах Мексиканского залива, даже самая развитая страна планеты так же уязвима перед мощью стихий, как и города конкистадоров и буканьеров эпохи парусных кораблей.
Как же возникают тропические ураганы? Где они берут свою силу?
Сначала — немного филологии и определений.
Слово ураган имеет два значения. По шкале Бофорта — это ветер в 12 баллов, со скоростью более 32,7 м/с, дующий, в отличие от шквала, длительное время.
А на берегах Мексиканского залива так называют тропические циклоны. Французское ouragan, через испанское huracan пришло из языка карибских индейцев, наблюдающих это явление веками. Если обычный циклон (от греческого kyklon — кружащийся) есть вращение атмосферных
Возникает тропический циклон над океаном. Для его зарождения нужна достаточно обширная масса воды с поверхностной температурой не ниже 26—27 градусов Цельсия. Нагретый у поверхности и насыщенный водяными парами воздух устремляется вверх, в холодные воздушные слои. Там происходит конденсация влаги. При этом рождаются облака и выделяется тепло, которое способствует увеличению мощности восходящих потоков воздуха и падению давления в месте их появления. В область низкого давления, атмосферной депрессии, устремляются все новые и новые массы влажного воздуха, несущие с собой тепло, накопленное океаном. Вот первое условие рождения урагана.
Вторым условием, позволяющим тропическому циклону накачать мускулы, является наличие у него своеобразных «стен». Их создает круговое движение притекающих к центру депрессии атмосферных масс, закручиваемых силой Кориолиса. Против часовой стрелки в северном полушарии, по часовой стрелке — в южном. Определенные этой силой особенности атмосферной циркуляции исключают рождение ураганов ниже 5 градусов северной и 8 градусов южной широты.
С вращением Земли связана и траектория движения тропических циклонов: с востока на запад, с последующим отклонением по параболе к более высоким широтам, и нередкими возвратными движениями к северо-востоку и юго-востоку в северном и южном полушариях соответственно.
О том, как рождается ураган, есть три теории: конвективная, фронтальная и восточной волны.
Согласно первой из них, ураган порождается конвективным воздушным потоком достаточной силы, возникающим при неустойчивой термической стратификации атмосферы. «Закручивание» тропического циклона происходит уже после.
По фронтальной теории возникновение урагана объясняется взаимодействием воздушных масс северного и южного полушарий на тропическом фронте в зоне встречи пассатов, где, вследствие интенсивного нагрева морской поверхности, наблюдается резкий перепад температур верхних и нижних слоев атмосферы, приводящий к неустойчивости воздушных масс.
Третья теория объясняет рождение ураганов прохождением длинной (до 2000 км) волны атмосферного давления, которая, перемещаясь с востока на запад, теряет устойчивость и превращается в вихрь.
Рискнем предположить, что правильны все три. Ураган — процесс хаотичный. Недаром же во всех трех теориях упоминается потеря устойчивости. Как и все самоподдерживающиеся процессы, вроде лесных пожаров, он очень чувствителен к начальным условиям. И траектории, по которым он будет шествовать, в зависимости от начальных условий — распределения полей температуры и давления, морфографии океана и суши, характера течений воздуха и океанских вод — будут подвержены очень сильной бифуркации. При которой могут возникать как указанные выше базовые сценарии, так и многие другие.
Но бесспорно
Температура воздуха в центре циклона часто вдвое превышает температуру окружающего, достаточно теплого воздуха, побивая при этом рекорды пустынь. Это получается за счет эффекта теплового насоса. Ну, вот обычный домашний кондиционер, работающий на отопление, на одну калорию электроэнергии производит три калории тепла. Закон сохранения энергии здесь, конечно же, не нарушается — кондиционер забирает тепло из окружающей среды. Так и тропический циклон отбирает энергию у вод океана. Только не в объеме, ограниченном трубками теплообменника, а внутри области, оконтуренной потоками ветра колоссальной силы.
Потому-то так и разрушительны тропические циклоны.
В год наблюдается около ста тропических циклонов.
Самое низкое давление зафиксировано в центре тайфуна Ида в 1958 году — 877 гПа (658 мм ртутного столба).
Расчетный минимум давления в центре урагана — 847 гПа.
Мощность, выделяемая в течение секунды средним тропическим циклоном, равна мощности трех бомб «хиросимского» типа.
За сутки большой ураган расходует энергию, равную взрывам 13 тысяч мегатонных бомб.
Ураган 7 октября 1737 года в дельте Ганга сопровождался двенадцатиметровой волной с бенгальского залива и погубил 300 тысяч человек, потопив 12 тысяч судов и лодок.
В ноябре 1970 года в Восточном Пакистане погибло 300 тысяч человек, затонуло 90% судов.
Количество осадков при урагане достигает 1000-1200 мм в сутки.
Максимальная высота длинной волны при урагане была зарегистрирована 30 июля 1905 года у Маршалловых островов и составила 14 м.
Во время урагана 8 августа 1899 года в Пуэрто-Рико за шесть часов выпало 2,6 млрд. тонн воды.
19—21 июня 1972 года во время урагана Агнесса в шт. Северная Каролина за 48 часов выпало 2530 мм осадков.
Обычный циклон 7—9 мая 1941 года, прошедший от Крыма до Великого Устюга, дал столько воды, сколько содержит озеро Ильмень.
Звездная зола в горне Вулкана
Имя первой жертвы научной любознательности — Кай Плиний Секунд Старший. Римский администратор и военачальник. Ученый, энциклопедист, автор «Naturalis Historiae» («Натуральной истории») в XXXVII книгах и еще 160 сочинений. Во время извержения Везувия 24 августа 79 года, погубившего Помпеи и Геркуланум, Плиний, командовавший Мизенским преторианским флотом, направил флагманскую либурну в черную тучу, окутавшую берег. «Тело его, — писал Тациту племянник ученого, Плиний Младший, — нашли в полной сохранности, одетым как он был; походил он скорее на спящего, чем на умершего».
И первая жертва научного тщеславия тоже связана с вулканом. Эмпедокл из Агрикента, основоположник эволюционного учения, так хотел, чтобы считали, что мудрость вознесла его на небо, что кинулся в кратер Этны. Но предательская лава вынесла на поверхность медные сандалии философа. История сия, однако, известна нам от научных оппонентов Эмпедокла…
Если в случае урагана мы, в конечном счете, имеем дело с энергией звезд, то землетрясения и вулканическая активность обязаны своим существованием звездной золе. Правда, золе «горячей», в смысле — радиоактивной. Пепел звезд первого поколения, возникших, когда Вселенная была молодой, успевших сгореть и взорваться, дав строительный материал нашей Солнечной системе, содержит медленно распадающиеся радиоактивные изотопы. В недрах Земли достаточно калия-40, тория-232, урана (изотопы U-235 и U-238), чтобы обеспечить наличие у нашей планеты жидкого ядра и вулканических извержений. Так что, наблюдая тектоническую и вулканическую активность, мы опосредованно сталкиваемся с энергией голубых и белых звезд, горевших миллиарды лет назад.