Огненные смерчи. Так называются смерчи, чьи материнские облака созданы сильным огнем, массовым выделением тепла. Основными причинами выделения тепла служат вулканические извержения и громадные пожары. Они создают очень большие облака. Когда они движутся недалеко от поверхности земли, в них появляются вихревые движения. Эти движения, в свою очередь, формируют вращающиеся материнские облака, из которых и свисают воронки смерчей. Новые облака обычно недолговечны и на расстоянии 5–6 км от источника тепла изменяются или исчезают. Поэтому и смерчи, связанные с ними, кратковременны и обычно небольших размеров.
В 1963 г. посреди моря, недалеко от Исландии, началось подводное извержение вулкана. Скоро конус его поднялся выше уровня моря, образовав остров, получивший имя Сартси. Извержения продолжались. Каждый интенсивный выброс вулкана давал громадные плотные кучевые облака, иногда низко свешивавшиеся над водой. В них возникали вихревые движения, порождающие смерчи. Смерч длился несколько минут и прошел очень небольшое расстояние.
Смерчи, связанные с облаками, выброшенными вулканами, наблюдались также при извержении вулканов Миодзин в Японии и Парикутин в Северной Америке.
Классическим примером смерчей, возникших во время громадных пожаров, являются смерчи в Калифорнии в апреле 1926 г. При грозе с сильным ветром молния ударила в нефтехранилище громадных размеров. Произошел сильный взрыв, и нефть запылала. Затем зажглись соседние нефтехранилища. Нефть горела пять дней. Максимальной силы пожар достиг на второй день, тогда наблюдалось наибольшее количество смерчей. Все смерчи возникали вблизи пожара и не шли далее 4–5 км от него. Их возникновение было одинаково. Во время вспышки огня поднималось особенно большое черное и плотное дымовое облако. Ветром его относило в сторону, и оно нависало над землей. На его нижней поверхности появлялись вихревые спиральные токи воздуха, создававшие материнское облако небольших размеров. Из него и отвисали воронки смерчей.
Вначале смерч состоял из одного воздуха и был невидим. На его существование указывал только каскад пыли там, где конец воронки касался земли.
Число огненных смерчей, созданных калифорнийским пожаром, значительно. Некоторые из них достигали большой силы; один поднял в воздух на 1–1,5 м деревянный дом и перенес его в сторону на 50 м, полностью разрушив; другой дом был поднят на 9 м, перемещен на 30 м и тоже превращен в груду обломков.
Пожары сопровождаются смерчами сравнительно редко. Гораздо чаще они вызывают образование смерч-вихрей и вертикальных вихрей, описанных ниже.
Смерч-вихри. Эти вихревые образования заслуживают особого названия. В полном развитии они близки к смерчам, обладая воронкой, вверху связанной с облаком. Различие заключается в том, что это облако у смерч-вихрей отнюдь не материнское, а потомковое. Начальные стадии развития у смерчей и смерч-вихрей противоположны: у смерчей образуется материнское облако и из него обособляется воронка, непрерывно с ним связанная и за ним следующая, у смерч-вихря возникает вертикальный вихрь, или воронка, а из нее и над ней образуется облако, Это облако по отношению к воронке является ее потомком. У смерча облако рождает воронку, у смерч-вихря воронка создает облако.
Существенны различия и в строении. У смерча основой служит громадное кучево-дождевое грозовое облако. Оно достигает десятков километров в поперечнике и более 10 км высоты.
У смерч-вихря основой всего служит воронка — вертикальный вихрь-, начинающийся над каким-либо источником выделения тепла. Вращение внутри воронки значительно слабее, и ее очертания расплывчатые. Облако, возникающее над ней, невелико. Разрушительная сила смерчей громадна, у смерч-вихрей она значительно меньше.
Образуются смерч-вихри по-разному. Бывают смерчи, которые в конце своего пути отрываются от материнского облака и выбегают вперед. Буквально в одну минуту над обособившимся смерчем появляется новое облако. Оно поднимается на высоту до 10 км. В новом облаке несколько часов бывают видны интенсивные электрические разряды.
В 1877 г. в Южно-Китайском море в непосредственной близости к шедшему кораблю на поверхности воды появились брызги, как от выпрыгивающих летучих рыб. Скоро количество брызг увеличилось, они сконцентрировались, начали прыгать зигзагами, и вдруг из них образовался крутящийся столб шириной около 10 м и высотой 6 м. Столб быстро рос, и с его боков вода каскадами падала вниз. Сначала над столбом не было облака, но через некоторое время, когда высота столба стала значительной, над ним появилось облако. Оно было небольшое и серое, но, постепенно увеличиваясь, уплотнилось и стало черным. Водяной столб соединил его с морем, приняв форму водяного смерча. Все это происходило недалеко от корабля и непрерывно наблюдалось.
Большие лесные пожары, сжигания скирд соломы, куч хвороста часто вызывают образование громадных вращающихся огненно-дымовых колонн. Над этими колоннами почти всегда возникают кучевые облака больших или меньших размеров. Иногда они настолько велики, что сами становятся материнскими облаками настоящих смерчей. Получается интересная картина. В безоблачном небо стоит большое высокое кучевое облако. С одной стороны, оно все время питается поднимающимся с земли смерч-вихрем, с другой — из него спускается на землю настоящий смерч.
Огненно-дымовых смерч-вихрей так много, что в 1963 г. для них предложили название «фумулюс», а для создаваемых ими облаков — «кумулофумус» [Lawrence, 1963]. Вихри и облака по существу представляют единое целое, наименование которого «смерч-вихрь».
Заслуживает внимания опыт по получению искусственных смерч-вихрей. Французский исследователь Дж. Дессен [Dessens, 1962], наблюдая пожар, сопровождавшийся смерч-вихрем, решил, что если природа создает их, то может создать их и человек. Он разработал проект и построил чрезвычайно мощную нефтяную горелку, назвав ее «метеотрон», т. е. создатель погоды. Идея опыта заключалась в том, чтобы при помощи большего или меньшего числа метеотронов возбудить огненный вихрь, а над ним облако таких размеров, чтобы оно могло изменять, формировать погоду.
Для создания искусственного облака он выбрал Сахару, где, как известно, облаков не так много. Группа из 15 метеотронов, расположенных кругом, дала огненный вращающийся столб, настоящий вихрь, диаметром в 40 м. Вверху огненный столб переходил в дымовой, венчавшийся новообразованным кучевым облаком. Но все же облако было мало.
Тогда число метеотронов увеличили до 40. Возникший гигантский огненно-дымовой вихрь создал громадное черное кучево-дождевое облако. Оно не уступало по величине облаку над пожаром калифорнийских нефтехранилищ. Результаты сказались сразу: из облака пошел дождь, а на его подветренной стороне появились материнские облака — ступени. Образовались короткие и небольшие воронки, скоро они достигли земли, став настоящими смерчами.
Опыты Дессена производились в 1960–1962 гг. Они показали, что человек в пустыне может создавать дожди и смерчи. Это исключительно интересно, но масштабы полученного дождевого облака по сравнению с масштабами всей Сахары были микроскопическими. Человек доказал, что он способен изменить погоду в пустыне, но цена этого изменения слишком высока: расходы велики и не оправдываются полученным дождем.
ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ВИХРИ
Данные образования по форме напоминают смерчи и иногда объединяются с ними в одну группу. По существу же они резко различны. Смерчи являются частью грозовых облаков и всегда с облаками связаны. Вертикальные вихри формируются в нагретом воздухе, у земли, и никакого отношения к облакам не имеют. Очень часто они возникают при совершенно безоблачной погоде. Единственно, что у них общее — это спиральное вращение вокруг вертикальной оси.
Вертикальные вихри гораздо меньше и слабее смерчей, но не менее разнообразны. Среди них выделяются вихри: пыльные, огненно-дымовые, пепловые (вулканические), снежные, водяные и воздушные (невидимые).
Пыльные вихри представляют собой широко распространенное явление в природе. Почти нет страны на Земле, где бы они не происходили. Они обыденны настолько, что часто мы их просто не замечаем. В сухой солнечный день идешь по улице — и вдруг пыль; мелкий мусор, сухие листья начинают перед тобой кружиться все быстрее, сначала по земле, потом прыгают вверх и залепляют рот, глаза, проникают за воротник.