Внимание, воздух ! - Олег Жолондковский

60% всех патентов, выданных на усовершенствование вихревых трубок во всем мире, принадлежит изобретателям из СССР. Здесь не только холодильные машины и эжекторы.

У ряда славянских народов бытовало поверье, что в вихре обитает нечистая сила и стоит бросить в него серп, вихрь распадется, и только капли росы останутся на серпе. Это и есть кровь дьявола. В балладе "Кубок" поэт В. Жуковский пишет о том, что юноша паж нырнул в море за кубком и попал в водоворот:

И вдруг мне навстречу поток;

Из трещины камня лилася вода;

И вихорь ужасный повлек

Меня в глубину с непонятною силой...

И страшно меня там кружило и било.

С точки зрения гидроаэродинамики, обе ситуации вполне достоверны. Попав в .центр вихря, серп мгновенно охлаждается и после разрушения смерча тут же запотевает, капельки росы -- это конденсат из воздуха. Вихревой же поток, увлекший пажа, как песчинку, вниз, также не идет в разрез с наблюдениями ученых. В воде действуют такие же процессы, как и в воздухе. Далее Жуковский пишет, как паж сначала зацепился за подводную скалу, а потом оттолкнулся и попал в центр вихря: "То было спасеньем: я схвачен приливом и выброшен в верх водомета порывом". Действительно, в эпицентре вихрь имеет восходящий поток.

Роберт Вуд для иллюстрации лекций подогревал на газовых горелках противни с тонким просеянным песком. При этом имитировались смерчи, возникающие в пустынях. Горячий поток воздуха образует вихревую трубу и затягивает в нее пыль, как "твердое тело", которое Гельмгольц в своих трудах назвал вихревым шнуром. Расположив в придорожной пыли несколько тангенциально направленных сопел, можно подключить их к компрессору и искусственно создать смерч, который, возникнув, какое-то время продержится над соплами, вберет в себя некоторое количество пыли и рассыплется.

Для поддержания "работы" смерча необходимо огромное количество энергии. В марте 1984 г. над штатом Иллинойс (США) прошел вихрь, именуемый торнадо. Его жертвами стали 24 человека. Камиль Фламмарион в своей работе "Атмосфера" рассказывал о смерче так: "В числе крупных метеоров, нарушающих видимый порядок и гармонию природы, в числе явлений, приносящих ужас и отчаяние всюду, где они показываются, одно из них замечательно своими странными гигантскими формами... оно, по-видимому, повинуется... неизвестным и как бы противоречивым законам, которые управляют им самим и, наконец, бедствиями, причиняемыми им. Эти бедствия сами по себе сопровождаются особыми обстоятельствами, столь странными, что причины их нельзя смешать с другими воздушными явлениями, губительными для человечества. Этот столь грозный и необычайный метеор, к счастью редкий в наших странах, обозначается в наше время общим названием смерча".

В то время метеором называлась не только короткая вспышка влетающего в земную атмосферу небесного тела, как трактуют современные словари, но, вообще, всякие воздушные явления: дождь, туман, бури и даже северное сияние и радуга. Отсюда и метеорология.

Не было почти ни одного ученого, который бы не обращался к этой науке в своих исследованиях. Благодаря метеорологии были накоплены первые знания об электричестве. Опираясь на знания, почерпнутые из наблюдений за воздушными явлениями, М. В. Ломоносов написал диссертацию "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном". Эти знания лежат в основе теоретических обоснований служения атмосферных явлений естественной вентиляции в промышленности.

Фламмарион, размышляя над смерчами, высказал в той же "Атмосфере" и такое предположение: "В настоящее время мы можем обозначить с точностью природу и характер его, говоря, что смерч есть столб воздуха, обыкновенно быстро вращающийся около самого себя и перемещающийся сравнительно медленно, так как можно следить за его перемещением. Причиною и двигательною силою этого вращающегося столба воздуха является, по-видимому, электричество". В этом осторожном "по-видимому"-- добросовестность исследователя, который воздержался от умозаключений до тех пор, пока сам не убедился в природе явления на опыте. Впоследствии были и иные суждения.

Вот сохранившиеся благодаря стараниям другого французского ученого Жана Пельтье описания Двух смерчей, наблюдавшихся к югу от Парижа днем 16 мая 1806г. Первый -- начался около часа и имел не менее 4 м ширины у основания близ облака. Вершина этого конуса, доходящая до уровня земли, пульсировала, то увеличиваясь, то, по мере вытягивания в сторону, сужаясь до толщины руки. Этот смерч чрезвычайно медленно продвигался к югу, затем к западу и юго-западу и показался над последними домами предместья Сен-Жак, а затем над долиной Монружа, Монсури и Глясьер. Он был серовато-белого цвета обыкновенных облаков и отчетливо выделялся на фоне темных туч. Он представлял собой длинную полупрозрачную трубу, в которой были видны поднимающиеся пары.

Наблюдавший это явление профессор Дебрен сравнил их движение с потоками дыма, движущегося в стеклянной печной трубе. Особенно поразило профессора, что пары поднимались наиболее интенсивно в нижней части смерча на расстоянии приблизительно 1 км от земли. По мере того как облако, составлявшее верхушку смерча, продвигалось, сам смерч изгибался и вытягивался, в какой-то момент достигнув длины 3 км. Потом он наклонился так, что его угол составил 20°. Тогда его хвост оказался над Аркюэлем, а голова -- над Шатильоном. Все явление наблюдалось в течение 45 мин, после чего смерч исчез в облаке, давшем ему начало. Однако через 20 мин образовался новый смерч. Он имел сероватый цвет, и по всей его длине наблюдалась светлая трубка, по которой поднимались пары. Этот смерч прошел на расстоянии 1600--2000 шагов от первого и просуществовал 25 мин. Раздался сильный гром, из облака, находившегося поблизости от смерчей, упали крупные капли дождя и тут же, вслед за ними, градины величиной с орех. Верующие люди, наблюдавшие это явление, восприняли появление смерчей как знамение божье.

Смерчи наблюдались много раз. Некоторые из них приносили и материальный ущерб. Особенно драматические последствия вызвал смерч в Монвиле 19 августа 1845 г. Был тихий и очень жаркий день. Вдруг вихрь страшной силы обрушился на долину, проходящую от Мароммы до Малонэ и Клера. Жертвой смерча оказались корпуса бумагопрядильной фабрики Монвиля. Они были скручены и опрокинуты, как карточные домики. Сотни работниц были погребены под развалинами.

В 1927 г. смерч появился над озером близ Серпухова. Как гигантский насос, он вобрал в себя воду вместе с рыбой и выбросил все это за городом. В 1940 г. смерч преподнес подарок жителям села Мещеры Горьковской области -- колотые дрова и старые монеты.

Долго не забудет средняя Россия огромной силы смерч, пронесшийся над Ивановской областью. Это произошло 9 мая 1984 г. Смерч шел со скоростью 100 м/с с нагрузкой около 8 т/м 2. В деревне Беляницы, расположенной в 6 км от Иванова, были разрушены здания, с корнями вырваны вековые деревья. Погибло 1,5 тыс. га леса.

По сведениям, распространенным агентством "Ю. Сэньюс энд Уорлд рипорт" из Вашингтона, смерчи, именуемые в тех местах торнадо, иногда достигают скорости 130 м/с. Наиболее часто они возникают в Техасе, Оклахоме, Канзасе. В одном только апреле 1984 г. было зарегистрировано около 450 торнадо, что более чем в 2 раза превышает обычное их число в это время года. Они стали причиной гибели по меньшей мере 106 человек. В среднем над территорией страны проносится ежегодно около 700 смерчей. В 1983 г. их было 931. По мнению некоторых исследователей атмосферных явлений, за последние 30--40 лет торнадо зарождались с десятилетними циклами. На 1984 г. пришелся пик очередного такого цикла.

То же агентство сообщило: "Хотя почти невозможно предсказать, где и когда зародится следующий смерч за последнее десятилетие учеными немало сделано в этом направлении. Так, недавно был создан специальный радар, позволяющий зарегистрировать изменения в скорости и направлении ветра, которые могут привести к торнадо". И все же до последнего времени из-за неожиданного появления смерча принять действенные меры для спасения жизни людей невозможно. По этой же причине не собраны достаточно убедительные данные об основных параметрах смерчей.

Возникновение торнадо связано с грозами, во время которых развиваются мощные кучевые облака, охватывающие небольшую территорию-. При этом, как утверждает английский метеоролог Дж. Вайсберг, начинают действовать два слоя воздуха, сильно различающиеся по температуре, влагосодержанию, плотности и характеру ветра. В результате нарушается равновесие этих слоев. Холодный воздух начинает опускаться, вытесняя теплый, а теплый поднимается по сложной криволинейной траектории. При этом возникает восходящий вихрь. Сначала все это происходит над небольшой площадью земли, затем к вихрю подсасываются граничащие с ним слои воздуха и вовлекаются в восходящее движение, достигающее вершины вихря. В диаметре торнадо достигает 400м и может пройти путь до нескольких десятков километров. 26 мая 1917 г. торнадо, пройдя 469 км над штатами Иллинойс и Индиана, произвел там сильные разрушения. Он существовал 7 ч 20 мин и двигался со скоростью курьерского поезда. Другой торнадо в 1931 г. в штате Миннесота поднял в воздух железнодорожный вагон с 117 пассажирами, перенес его на 24 м и без повреждений опустил в кювет. Никто из пассажиров не пострадал.