Смерчи

АТМОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Атмосферные явления, сопровождающие смерчи, интересны, как и сами смерчи. Большая часть их — ливень, град, молнии, гром — связана с грозовым облаком. Воронка смерча, вращаясь, порождает необыкновенные звуки и электрические явления. Сила звуковых эффектов исключительна. Очевидцы часто сравнивают их то с шипением и свистом тысяч змей или с жужжанием миллионов пчел, то с грохотом десятков поездов или с отдаленными раскатами канонады сотен пушек.

В селе Ильинском Ярославской области перед началом смерча на улице потемнело. Видно было, как что-то темное, кружась, с воем и ревом быстро двигалось на село. Все бросились по домам. Пожилая женщина со страхом смотрела из окна, как с соседних домов срывало крыши и с корнем выворачивало большие деревья. Когда смерч ушел, женщина, радуясь, что ее дом уцелел, вышла на улицу. Обернувшись, она увидела, что и на ее доме нет крыши. Общий рев и шум были настолько сильны, что она не слышала, как это произошло.

В непосредственной близости смерча сила звука ужасна, но уже на небольшом расстоянии она быстро ослабевает. Однако в ряде случаев приближение воронки слышится за несколько километров. Ревут только большие смерчи при полном их развитии. Висячие воронки и тонкие змееобразные смерчи беззвучны.

Звуковые эффекты вызываются волнами, находящимися внутри воронки. Непрерывно отражаясь и накладываясь друг на друга, они достигают необыкновенной силы. Звуки, подобные шипению тысяч змей или жужжанию миллионов пчел, объясняются вибрацией воздушных масс, вращающихся в воронке. Однако, как возникают волны, порождающие эти звуки, пока загадка — одна из тех многих загадок, которые связаны со смерчами.

Электрические явления многочисленны и разнообразны. «Желтовато-белая яркая поверхность воронки… Непрерывные сияния… Колонна огня… Молнии в воронке… Огневые шары… Светящиеся облака… Зеленоватый блеск… Блеск в форме кольца… Светящаяся колонна… Ярко светящееся облако цвета пламени… Вращающаяся полоса темно-синего цвета… Бледно-голубые туманные полосы… Кирпично-красное сияние… Вращающееся световое колесо… Вращающиеся огненные шары… Огненный поток… Светящиеся пятна». Все это наблюдатели видели в смерче.

Описания очевидцев, конечно, приблизительны. Тем не менее они не оставляют сомнения в том, что вихри, сопровождающие смерчи и их образующие, связаны со своеобразными проявлениями атмосферного электричества, значительно отличающимися от обычных молний. Связь ясна, но неясно, служат ли вихри причиной электричества или электричество — причиной вихрей. Большинство придерживаются первого и считают, что вихри и вызываемое ими трение песчинок и пылинок друг о друга создают атмосферное электричество. Однако есть ряд сторонников и обратной точки зрения, согласно которой электричество стимулирует образование воздушных токов.

Американскому физику Б. Воннегуту [Vonnegut, Meyer, 1966] удалось сделать ночью фотографию светящихся колонн, напоминающих по форме смерчи. Они наблюдались в районе прохождения грозового облака, сопровождавшегося четырьмя смерчами. Он полагает, что колонны связаны со смерчами, что электрические силы и электрическое нагревание могут дать начало смерчевым ветрам.

Еще более таинственное явление — «генератор пульса». Так назвали центр электрической активности, имеющий форму большого светло-голубого, светящегося пятна. Пятно возникает в смерчевом облаке, недалеко от места образования воронки, примерно за полчаса до ее обособления. Что это такое — неизвестно; вероятно, «генератор пульса» близок к шаровым молниям, но отличается от них гораздо большими размерами и расплывчатыми очертаниями.

Шаровые молнии. Одно время метеорологи вообще отрицали их существование. Сейчас сомнения отпали. Более того, они достаточно подробно описаны. Они возникают во время грозы и без смерчей, но смерчевые вихри значительно усиливают их формирование.

Французский исследователь X. Фай [Faye, 1897] указывает, что на территории его страны в конце прошлого столетия четыре смерча сопровождались шаровыми молниями. По его мнению, шаровая молния — это сферический вихрь, состоящий из газа, заряженного внутри и снаружи положительным и отрицательным электричеством.

19 августа 1890 г. во Франции, недалеко от границы С Швейцарией, появилось низкое, черное, грозовое облако. Когда оно проходило над местечком Жу, из него спустилась воронка, быстро развившаяся в громадный разрушительный смерч, получивший название «Жу». Смерч сопровождался необыкновенным количеством шаровых молний. Воздух был настолько насыщен электричеством, что у одного здания острия железной решетки испускали большие снопы искр, как бы светились.

В «Метеорологическом словаре» С. П. Хромов [1963] писал: «Шаровая молния представляет собой ярко светящийся шар, различной окраски и величины, у земли — порядка десятков сантиметров. Перемещается медленно и бесшумно, иногда разрывается с оглушительным треском. По-видимому, это еще неизвестный физико-химический процесс в воздухе, сопровождающийся электрическим разрядом».

Еще более редки и менее понятны световые кольца* Выше, среди описаний очевидцев, упоминалось вращающееся световое колесо. В 1963 г. такие же явления наблюдались во время образования нового вулканического острова Сартси у берегов Исландии. Когда наступила темнота, пепел, выбрасываемый вулканом, поразил своим блеском. Он светился даже лежа на поверхности острова, временами казалось, что весь остров в огне. Молнии достигали длины в несколько сот метров и непрерывно сменяли друг друга. Иногда появлялись кольцевые разряды, по форме напоминавшие кольца гимнастов. Они были наклонены под углом 45° и вращались против часовой стрелки. Кольца наблюдались несколько минут.

Молнии часто сопровождают грозовое облако, но у смерчевых материнских облаков они особенно сильны и многочисленны. Надо отметить, что иногда молний почти не бывает.

Смерчевые молнии разнообразны. Плащевые, или листовые, молнии имеют вид изогнутых светящихся поверхностей. Порой они окружают смерч, а то вся его поверхность светится странным желтоватым сиянием, иногда внутри воронки со стенки на стенку перескакивают короткие, яркие, голубоватые молнии.

Электрические явления, сопровождающие смерчи, изучены мало. Близость воронки смерча не располагает к детальным исследованиям.

Град довольно часто сопровождает смерчи. Нередко он бывает исключительно больших размеров. В Ярославской области во время прохождения смерча, по показаниям очевидцев, выпал град величиной со стакан. Крупнее град бывает в центральных штатах Северной Америки. В 1894 г. внутри одной гигантской градины нашли черепаху размером 15×20 см.

Градины окружностью 30 см наблюдались неоднократно. Попадались градины окружностью 40 и 45 см. Одна градина выбила яму 17×20 см в поперечнике; это способна сделать лишь градина размером с человеческую голову. Поддерживать в воздухе ее могли только вертикальные вихревые движения типа смерчей, уходящие не вниз, к земле, а вверх, высоко в облака.

В 1888 г. в Техасе выпало совершенно невероятное количество града. Он шел всего 8 мин. Градины были величиной с куриное яйцо, все склоны холмов стали белыми. В речной долине град лежал толщиной около 2 м. В степи от него погибло пять лошадей.

Люди редко становятся жертвами града, гораздо чаще это происходит с домашними животными. Наибольшие убытки смерчевой град причиняет посевам и фруктовым садам. В ряде случаев убытки от града превышают убытки от самого смерча.

Естественно возникает вопрос: что же является причиной образования крупных градин — настоящих кусков льда? Ответ может быть только один: восходящие смерчи. Но тут же возникает другой вопрос: а что представляют собой восходящие смерчи? Здесь ответ будет пространнее.

Смерч направлен от материнского облака вниз, но бывают такие же вихревые облака, которые поднимаются до высоты 3–5 км и больше. На этих высотах вода замерзает и образуются микроскопические кристаллики льда. Срастаясь, они превращаются в кусочки льда, последние объединяются в глыбы величиной в десятки сантиметров.

Нередко кристаллики льда нарастают на посторонние предметы, поднимаемые вихрями ввысь. Уже говорилось о градине с черепахой. В других градинах были найдены куски алебастра, песчинки, камешки, обломки деревянных предметов. В Европе зафиксирован случай, когда с градом упала даже небольшая ветка, покрытая льдом.

Восходящие потоки типа смерчей могут не только поднять перечисленные предметы, но и поддерживать их, пока они не обрастут льдом и не обратятся в гигантские градины. Восходящие вихри отмирают постепенно. Медленно будут опускаться и гигантские градины. Свободно падать они будут только с нижней поверхности, т. е. со сравнительно небольшой высоты, поэтому они и не разбиваются в пыль.

Для образования градин необходима поддержка и вращение их на больших высотах в течение довольно длительного промежутка времени, иначе кристаллики льда не успеют срастись или покрыть посторонние предметы. Линейные воздушные струи существуют недолго. Вихревые потоки гораздо более долговечны и устойчивы. Только они могут дать время, необходимое для образования больших кусков льда.

Интересно, что вертикальные столбообразные, восходящие вихри, похожие на смерчи, неоднократно наблюдались в природе. Вертикальное, вращающееся, столбообразное, резко ограниченное облако, напоминающее смерч и соединяющее два грозовых облака, наблюдал известный немецкий ученый А. Вегенер (фото 7). Наконец в 1965 г. в США во время специального полета на самолете удалось сфотографировать похожее на башню громадное облако, поднимавшееся в спиральном вращении. Все эти примеры свидетельствуют о существовании восходящих вихревых облачных образований.

Грозовые ливни, связанные со смерчевыми облаками, отличаются необыкновенной силой. Когда идет обычный дождь, отдельные капли или струи хорошо видны. У смерчевых ливней они сливаются в единый мощный поток. Сила потока настолько велика, что, ударяясь о землю, он вымывает довольно большие ямы. Во время одного такого ливня в предгорьях Скалистых гор на небольшом расстоянии было вымыто 22 ямы шириной 5–6 м, глубиной 0,5–1,5 м. Деревья, которые росли на месте этих ям, были смыты по склону в долину вместе с потоками грязи, обломков и валунов. Силу подобных ливней трудно себе представить. На русском языке для них нет специальных названий, так как в нашей стране они редки. В США они называются «лопнувшими облаками». Метеорологи применяют этот термин, когда за час выпадает более 100 мм осадков. В пустынных и полупустынных областях долины, во все времена года сухие, наполняются водой. Как-то в штате Монтана вода из верховий долины ринулась вниз стеной около 10 м высотой. В долине паслось стадо овец. Пастух едва успел вскарабкаться по склону, но 800 овец погибли.

Дожди, сопровождающие ураганы, ужасны и вызывают колоссальнейшие разрушения. Смерчевые дожди не уступают им по силе, но распространяются на сравнительно небольшие площади.