Но внешний поток не может принять всю массу среды, которую ему предлагает внутренний поток (как раз соответствующую разности величин центростремительной и центробежной силы). Поэтому, скажем, то же торнадо повышает атмосферное давление на своей вершине, понижая его в основании. Образно говоря, торнадо живой организм, проходящий стадии роста и стадии угасания. Соответственно изменяется давление в его основании и в его вершине. Вихрь над нагретым склоном холма своих размеров не изменяет, создавая постоянное пониженное давление в своём основании и постоянное повышенное давление на вершине. Поэтому вихрь над склоном холма мы можем считать стационарным (конечно до тех пор пока солнце его нагревает), а торнадо является неустранимо нестационарным вихрем увеличивающим свою энергию вначале, и уменьшающим её в последующем.
Нас интересуют стационарные вихри природы. Ведь мы рассматриваем вихри Бенара атмосферы в форме циклонов и антициклонов. А их можно считать квазистационарными вихрями. В циклонах внутренний поток поднимается вверх (с правым направлением вращения в северном полушарии и с левым направлением вращения в южном полушарии). Периферия вихря циклона опускается вниз с тем же самым направлением вращения в каждом из полушарий земли. В антициклонах внутренний поток напротив опускается вниз (с левым направлением вращения в северном полушарии и с правым направлением вращения в южном полушарии). Периферия вихря антициклона опускается вниз с тем же самым направлением вращения в каждом из полушарий земли.
И даже ежу понятно, что размер циклона средних широт несколько отличается от размера вихря над нагретым склоном холма. Обширную область занимает «хобот» циклона с тонкой «ниточкой» его периферии. Поэтому и осевая скорость движения, и скорость вращения в «хоботе» циклона средних широт имеет малые значения. А эти же значения в «ниточке» периферии циклона принимают большие значения. «Хобот» вихря над нагретым склоном холма ещё способен поднимать парапланеристов. «Хобот» же циклона средних широт в связи со своими размерами слабосилен. Вихрь Бенара над нагретым склоном холма мы мысленно можем поставить на попа. В этом случае повышенное давление окажется на уровне земли, а пониженное давление (по сравнению с окружением) окажется на высоте. А ведь эту ситуацию мы и наблюдаем в антициклоне. И точно так же как и в циклоне, в антициклоне в «хоботе» вихря наблюдается и малая скорость осевого движения, и малая скорость вращения. И более того, в обширном антициклоне, застрявшем на одном месте, не наблюдается даже дуновения ветерка.
2.7
Не все вихри Бенара друг другу равноценны. Вихрь над нагретым склоном холма
(в интернете удалось найти только этот рисунок, демонстрирующий кучевое облачко над нагретым склоном холма).
[img]http://i11.pixs.ru/storage/9/2/1/obrazovani_7943607_26018921.jpg[/img]
Рисунок 1
без всякого сомнения является вихрем Бенара. Ведь как и положено для вихря Бенара у него существуют два направления вращения. Воздух, поднимающийся вверх, охлаждается Но вихрь над склоном и в подмётки не годится для торнадо. В торнадо хобот имеет как большую осевую скорость движения, так и большую скорость вращения. Вихрь над склоном имеет существенно меньшие величины этих параметров. Торнадо создаёт превышение центростремительной силы над силой центробежной. В вихре над склоном холма величина центробежной силы напротив больше величины центростремительной силы. И вихрь над склоном существует благодаря благодеянию тёплого пятна на склоне. Исчезло тёплое пятно и центробежная сила разрушила вихрь. Точно так же и в трубке Ранка вихрь Бенара является полноценным вихрем Бенара (мини торнадо) в диапазоне 5-9 атм. Вне этого диапазона можно создать вихрь Бенара, но это всего лишь пародия на полноценное мини торнадо, в которой величина центробежной силы больше величины центростремительной силы.
Но гипотетический вихрь Бенара над склоном холма под действием центробежной силы расширяться может только до тех пор, пока величина центростремительной силы не сравняется с величиной центробежной силы. Т.е. если в полноценных мини торнадо величина центростремительной силы больше величины центробежной силы, а в вихре над склоном величина центробежной силы больше величины центростремительной силы, то в циклонах и антициклонах средних широт величина центростремительной силы равна величине центробежной силы.
Таким образом, вихрь Бенара имеет 3 состояния. Условимся называть первое состояние торнадо или мини торнадо; второе состояние назовём состоянием вихря над склоном холма; третье состояние назовём состоянием циклона. При этом в первом состоянии величина центростремительной силы ВСЕГДА больше величины центробежной силы. Во втором состоянии величина центробежной силы ВСЕГДА больше величины центростремительной силы. В третьем состоянии величина центростремительной силы ВСЕГДА равна величине центробежной силы.
Естественно, что в связи с размерами «хобота» циклона средних широт и осевая скорость движения, и скорость вращения в «хоботе» практически незаметны. А тем не менее, в связи с величиной «хобота» велико суммарное количество движения в нём. А т. к. величина центробежной силы в циклоне равна величине центростремительной силы, то на периферии циклона велики и скорость осевого движения, и скорость вращения. Т.к. тропические циклоны возникают на глобальных океанских течениях, текущих с востока на запад, то на начальном участке своей траектории движения тропические циклоны также двигаются с востока на запад. Сила же Кориолиса поворачивает их в северном полушарии вправо, что и определяет траекторию их движения. Циклоны же средних широт от глобальных океанских течений никак не зависят. Поэтому и двигаются они с запада на восток, под действием силы Кориолиса поворачиваясь вправо.
Таким образом, циклон является растянутым по горизонтали вихрем Бенара с массивным «хоботом» и тонкой периферией, формируемым на границе между тёплым и холодным фронтами. Облачность в начальной стадии формирования молодого циклона приобретает спиралевидный вид с вращающимися облаками (рисунок с комментариями взят из «Атлас облаков» / Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Гл. геофиз. Обсерватория им. А.И. Воейкова ; [Д. П. Беспалов и др. ; ред.: Л. К. Сурыгина]. Санкт-Петербург : Д’АРТ, 2011. – 248 с.)
[img]http://i9.pixs.ru/storage/6/3/3/Molodoycik_8875639_25221633.jpg[/img]
Рисунок 2
«Облачный вихрь молодого циклона состоит из двух спиралевидных облачных полос теплого и холодного фронтов, разделенных безоблачной прослойкой. На юго-восточной периферии циклона прослеживается облачный вихрь вторичного (частного) циклона, облачные спирали которого состоят из массива кучево-дождевых облаков.» Из этого же источника взята и следующая цитата. «Наблюдения за облачностью свидетельствуют, что принесенное в антициклон облако под влиянием нисходящих движений начинает медленно опускаться и рассеиваться.» А она свидетельствует о том, что антициклон является перевёрнутым вихрем Бенара, т.е. поставленным на попа.