Скорость ветра в ураганах
Продолжение темы, ураган с большой скоростью:
https://genby.livejournal.com/1024511.html
Коротко и по-дилетантски. Чтобы было чуть лучше, неплохо бы книжку Дулова прочитать целиком.
На Земле есть океан, а над ним атмосфера. Первое – жидкость, второе - газ. Чтобы то и другое начало двигаться, в каком-то месте (или каких-то местах) должна быть приложена сила (или силы). Остальное начнёт двигаться потому, что на него давит соседний участок. Так могут возникать движущиеся контура.
Основная причина возникновения сил – разница давлений в холодных и тёплых местах. Разный нагрев (или разная скорость остывания) земной поверхности и вызывает движение воды и воздуха.
Кроме того, имеет смысл учитывать границы сред. На них, например, могут возникать силы трения. Это тоже силы, тормозящие или ускоряющие движение. Разогнавшийся над океаном шторм начинает терять скорость над сушей, потому что трение воздуха о землю больше трения о воду. Разница температур вызывает движение как воды так и воздуха, но можно предположить что чуть большая скорость течения в океане может добавить скорости воздуху над ним.
Температура у экватора больше температуры у полюсов. И вода и газ движутся от холодного к тёплому. Но у воздуха есть ещё возможность подниматься верх, потому что высоко над землёй холодно и у газа больше степеней свободы. А воде приходится циркулировать в пределах океана, потому в нём есть только течения в плоскости. Воздух – газ обычно движется по контуру от экватора к полюсам, потом вверх, потом сверху от полюсов к экватору и там вниз. Точнее, не так. Воздух сверху обычно падает вниз, не дойдя до экватора (это вызывает антициклоны). Важно что, возникают контура циркуляции и с разными высотами.
Следующие циркуляции воздуха – циклоны и антициклоны. Они-то и вызывают привычные ветра разной скорости. Шторм это циклон с очень большой скоростью вращения.
Причина возникающего вращения до сих пор непонятна. Довольно долго основным объяснением были силы Кориолиса. Но если бы действовали они, циклоны и антициклоны вращались бы в одну сторону. Следующим объяснением было действие магнитного поля Земли. Предполагалось, что оно закручивает поднимающиеся или опускающиеся диполи воды как магнит крутит якорь электродвигателя. Все хорошо для северное полушария, но вращение в южном опровергает это предположение.
Если бы магнитом было не основное поле земли, а мелкие побочные, то все бы работало:
https://akostina76.ucoz.ru/blog/2021-04-26-7045
… но стрелка компаса везде реагирует на основное поле. Странно движущемуся воздуху реагировать на что-то другое.
В любом случае скорость ветра явно вызывается как минимум двумя факторами. Это скорость вертикального движения (вверх или вниз) и то, что закручивает циклон или антициклон.
Что касается скорости подъема воздуха (шторм это циклон с движением воздуха вверх), то его скорость определяется разностью температур сверху и снизу. Снизу может быть очень горячо из-за нагрева воды у экватора. Тогда пары могут начать подниматься вверх. Но чтобы ветер стал сильным, подъем должен продолжаться и дальше при движении циклона на север. Откуда браться сохранению большой разности температур? Если коротко, то не знаю. Могу только предположить, что большая скорость течения передаётся воздуху над водой и он быстрее начинает падать вниз в виде холодного антициклона. Тогда снизу может быть уже остывшая вода, а сверху чуть более холодный воздух (отсюда опять большая разница температур, вызывающая движение потока воды вверх). Если так, то при чуть большей скорости течения воды (чем-то вызванной), закручивание циклона будет больше и ветер сильнее. Но чтобы не заниматься гаданием на кофейной гуще, хоть что-то считать надо. Только расчёт даёт хотя бы порядок цифр, позволяющий оценивать правдоподобие возможного влияния.
Остаётся ещё непонятная причина закручивания воздуха при движении вверх в одну сторону при движении вниз в другую. Водные пары проходят через многочисленные разные по характеристикам слои атмосферы. Вспоминаются отклонения лучей света при проходе через разные среды. А ещё вращение пули в кустах и рикошет в помещении. Вроде бы примеси в атмосфере могут вызвать движение вбок той молекулы, которая двигалась вверх (просто от столкновения). А вот что там вызывает упорядоченное движение по кругу, не возьмусь сказать. Давно не выдёргивала пробку из ванной, потому не помню, возникает там движение по кругу или нет. Шутки шутками, но наверняка есть какие-то известные эффекты при движении жидкостей и газов разных составов.
В данном случае неплохо бы понять, что действует по всему контуру циркуляции. В конце концов течение в океане тоже может тормозиться слабым током воздуха сверху из-за того что ослабла движущая сила воздушного контура возле полюса (потому что полюса почти такие же холодные как воздух высоко над землёй). Пример явно неправильный, потому что возле полюсов льды растаяли. Это был только пример причины и попытка показать, что это все считать надо, и температуры и силы трения
Что касается возможного подъема дна как причины замедления течения… то да, в какой-то момент воды станет очень много и её вес смоет этот подводный холм. Возможный результат – цунами, при котором большая энергия подпрыгнувшей глубокой воды становится большой волной на берегу (при малой глубине).
Высказанная причина возможна, но почти наверняка это не единственное возможное объяснение. В случае циклона, например, причин сильного ветра две – большая вертикальная скорость паров и что-то вызывающее закручивание. И тут возможных причин может быть много.
Потому я пока не готова сделать вывод, что скоро нас всех смоет из-за снижения скорости этого течения. Я в этом просто ничего не понимаю (с ).
|