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瞧!图中一条圆柱形的东西从乌云中伸到海面,它使劲地吮吸着海水,水花飞溅。这是什么玩意儿呢?
从前,迷信的人们说:这是龙,是“龙吸水”。
现在不再有人相信天真有张牙舞用的龙了,但仍然沿用“龙”这个名词,称它为龙卷风。事实上,它是一团急速旋转着的空气涡旋。
龙卷风的超强威力
龙卷风不仅能把海水吸上天,还能把海里的鱼虾也一股脑儿送进云里,然后在别处降下罕见的“鱼雨”“虾雨”。
如果它光临陆地,还会干出更惊人的事来:拔树倒屋不在话下,就连能经受12级大风的高压线铁塔,也能被它翻倒扭折;一座长达75米的铁路桥梁,可以像玩具一样被龙卷风从桥墩上拔起来,然后抛入水中;河里的船可以腾空飞行,成为“空中飞船”,地上的人可以上天“遨游”,成为“空中飞人”……它还做出过更离奇、使人感到神秘的事:上海青浦有位轮船驾驶员,在一次航行中遭到龙卷风的突然袭击,当突如其来的狂风停息以后,他打开驾驶室舱门一看,吃惊得急忙呼救,原来驾驶室已脱离船体,被搬到了离河很远的岸上,而他却安然无恙。
经过长期的观察研究,人们已经弄清楚,龙卷风是产生于雷雨云中的一种急速旋转的空气涡旋。当它从云底伸下来时,好像一只巨大的漏斗,有时悬挂在云下,忽伸忽缩;有时则拉长得像一个象鼻子一样触到地面,进行破坏、捣乱。从被破坏的现场可以推知,龙卷风的直径在几米到几百米,最长可达1千米。它来去匆匆,寿命不长,短的几分钟,长的也不过一刻钟到半小时。它时常出现在雷雨云前进方向的右后侧,一面按逆时针方向急速旋转,一面随雷雨云一起移动,这是右龙卷。有时候,它的双胞胎兄弟——左龙卷,会从雷雨云的左后方伸下来。左龙卷的旋转方向和右龙卷相反,出现的机会也比右龙卷少得多。
龙卷风直径虽小,寿命虽短,可是风速却大得无法用风速仪直接测定,因为最坚固的仪器一旦碰上龙卷风,都会粉身碎骨。人们不得不用间接的办法,从被它破坏后的残迹进行估算,它的最大风速可以达到每秒100~200米,甚至赶上声音的速度。如此高的速度,怪不得在龙卷风的驱动下,一根松树棍可以击穿1厘米厚的钢板,一片三叶草能深深地嵌入厚厚的泥墙中。
龙卷风由于急速旋转,离心力让空气拼命往外挤,使中心区的空气变得非常稀薄,造成很低的气压,最低可达200 ~400毫巴,而海面气压通常在1000毫巴上下。这样低的气压,可以吸起7米高的水柱。
然而,龙卷风把水和鱼虾吸上天空的高度,远远超过7米。可见,使鱼虾上天的原因,主要不是因为龙卷风中心气压低,而是因为有强大的上升运动。龙卷风中心周围的空气一面急速旋转,一面像旋梯一样螺旋形上升,上升速度每秒达50 ~100米,极端情况下甚至达到每秒300米。这么大的升速,显示出龙卷风惊人的力量,地上的稻谷,水里的鱼虾,只要十几秒,甚至几秒就能被送进云里,连100多吨重的巨大油罐,也被轻易地卷起,抛到远处去。
龙卷风是如何形成的
龙卷风在雷雨云中是怎样形成并发育起来的呢?长时间以来众说纷纭,没有一个准确的定论。
流行较早的是涡环学说。这种学说认为龙卷风孕育在雷雨云中。猛烈的上升气流遇上了高空强风,会产生向前翻滚的涡旋运动,这种涡旋的轴呈水平方向。当它形成以后,轴的两端便向下弯曲,伸出云底,形成一个没有闭合起来的涡旋环。当它的两端触及地面时,就在雷雨云左右两侧出现了一对龙卷风。
后来,气象雷达问世了。人们从雷达的荧光屏上“看”到了龙卷风的面貌,原来,龙卷风的柱体常常纵贯整个雷雨云,直到云顶。人们在飞机上,从云顶的高处也观测到了这一情况。事实证明,在雷雨云中,龙卷风的涡旋轴是垂直于地面的,而不是与地面平行,这就向涡环学说提出了挑战。
不知你注意过没有,当水流绕过石块时,石块下游会产生一对旋转方向相反的涡旋。有人从这一现象得到了启示:要是把高空强风比作急流,把猛烈上升冲人高空急流中的雷雨云体,看作急流中的障碍物,那么,在云体前部就会形成一对涡旋。出现在右前方的涡旋逆时针方向旋转,左前方的涡旋顺时针旋转。
这种气流障碍学说,能够解释左、右龙卷的产生,并与龙卷风柱体纵贯雷雨云与
龙卷风的生成在大气微物理学方面没有明确结论。但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关,且可大致分为四个阶段:
1.对流系统带来大气中的不稳定能量,并引发上升气流。
2.上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度,即在水平方向开始旋转。
3.该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展,在对流层的中层形成龙卷核心。
4.在对流系统前部下沉气流的作用下,龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷风。
全球除南极洲以外的大洲都有龙卷风出现的记录,龙卷风主要发生在中纬度地区,其中美国发生最为频繁,其发生龙卷风的次数约占全球龙卷风总数的75%,其次为加拿大。
亚洲的龙卷风主要发生在中国、日本、印度和孟加拉国:地面垂直的事实符合。但是,这样产生的左、右龙卷,应在雷雨云的前方两侧,而事实上却在云体的后方两侧。因此,气流障碍学说仍不能令人满意。
还有一种说法认为,龙卷风产生于某些有旋转运动的雷雨云块中。当这种旋转着的雷雨云块跟随着云外气流前进的时候,将会在身旁的一侧产生一个具有垂直轴的涡旋。涡旋在生成和发展的过程中,它的“脖子”将越伸越长,而旋转的范围将越来越小,这时便会获得很快的旋转速度,成为龙卷风。这个过程就好像一位冰上芭蕾舞演员,当她从俯身伸腿在原地缓慢旋转的舞姿突然挺立并把手足收拢时,会一下子飞速旋转,转速之快,能使你看得头晕目眩。雷达观测证明,当雷雨云块发生逆时针旋转运动时,确实在它的右后侧会出现一种呈弯曲手指状的雷达回波图像。龙卷风的涡旋正是出现在有这种图像特征的地方。如果雷雨云块顺时针旋转,则在它的左后侧出现左龙卷。以上这种说法,对左、右龙卷的产生,出现的部位和龙卷柱体是垂直的这些观测事实基本一致。但是,令人疑惑的是,在同一块雷雨云中,为什么会同时产生左、右龙卷呢?目前仍无法给出答案。
于是,有的气象学家就认为,雷雨云块的旋转只是一种诱发条件,是否能产生龙卷风,还要看近地面空气层内有没有涡旋源。虽然涡旋源旋转运动很缓慢,但它上面的雷雨云块,对它能起到一种向上拉升缩小,使其急速旋转的作用。旋转的方向则取决于涡旋源原来的旋转方向。因此,同一块旋转着的雷雨云块,不管它是顺旋还是逆旋,只要它下面正好存在一对旋向相反的涡旋源,就会相应地同时产生左、右龙卷。令人高興的是,这种假设已被近年来的龙卷风模拟实验所证实了。但是,近地面层一对旋转方向相反的涡旋源是怎样产生的呢?这又是一个谜。再说,人们看到的龙卷风,往往是从雷雨云中向下伸长,而不是从地面向上伸进雷雨云中的,这又做何解释呢?
人们追根究底,探索龙卷风形成之谜,发现它的形成过程不是单一的。现在,这个谜已接近解开,相信在不断实践中,人们终将把它弄个水落石出。
(编辑 文 墨)
从前,迷信的人们说:这是龙,是“龙吸水”。
现在不再有人相信天真有张牙舞用的龙了,但仍然沿用“龙”这个名词,称它为龙卷风。事实上,它是一团急速旋转着的空气涡旋。
龙卷风的超强威力
龙卷风不仅能把海水吸上天,还能把海里的鱼虾也一股脑儿送进云里,然后在别处降下罕见的“鱼雨”“虾雨”。
如果它光临陆地,还会干出更惊人的事来:拔树倒屋不在话下,就连能经受12级大风的高压线铁塔,也能被它翻倒扭折;一座长达75米的铁路桥梁,可以像玩具一样被龙卷风从桥墩上拔起来,然后抛入水中;河里的船可以腾空飞行,成为“空中飞船”,地上的人可以上天“遨游”,成为“空中飞人”……它还做出过更离奇、使人感到神秘的事:上海青浦有位轮船驾驶员,在一次航行中遭到龙卷风的突然袭击,当突如其来的狂风停息以后,他打开驾驶室舱门一看,吃惊得急忙呼救,原来驾驶室已脱离船体,被搬到了离河很远的岸上,而他却安然无恙。
经过长期的观察研究,人们已经弄清楚,龙卷风是产生于雷雨云中的一种急速旋转的空气涡旋。当它从云底伸下来时,好像一只巨大的漏斗,有时悬挂在云下,忽伸忽缩;有时则拉长得像一个象鼻子一样触到地面,进行破坏、捣乱。从被破坏的现场可以推知,龙卷风的直径在几米到几百米,最长可达1千米。它来去匆匆,寿命不长,短的几分钟,长的也不过一刻钟到半小时。它时常出现在雷雨云前进方向的右后侧,一面按逆时针方向急速旋转,一面随雷雨云一起移动,这是右龙卷。有时候,它的双胞胎兄弟——左龙卷,会从雷雨云的左后方伸下来。左龙卷的旋转方向和右龙卷相反,出现的机会也比右龙卷少得多。
龙卷风直径虽小,寿命虽短,可是风速却大得无法用风速仪直接测定,因为最坚固的仪器一旦碰上龙卷风,都会粉身碎骨。人们不得不用间接的办法,从被它破坏后的残迹进行估算,它的最大风速可以达到每秒100~200米,甚至赶上声音的速度。如此高的速度,怪不得在龙卷风的驱动下,一根松树棍可以击穿1厘米厚的钢板,一片三叶草能深深地嵌入厚厚的泥墙中。
龙卷风由于急速旋转,离心力让空气拼命往外挤,使中心区的空气变得非常稀薄,造成很低的气压,最低可达200 ~400毫巴,而海面气压通常在1000毫巴上下。这样低的气压,可以吸起7米高的水柱。
然而,龙卷风把水和鱼虾吸上天空的高度,远远超过7米。可见,使鱼虾上天的原因,主要不是因为龙卷风中心气压低,而是因为有强大的上升运动。龙卷风中心周围的空气一面急速旋转,一面像旋梯一样螺旋形上升,上升速度每秒达50 ~100米,极端情况下甚至达到每秒300米。这么大的升速,显示出龙卷风惊人的力量,地上的稻谷,水里的鱼虾,只要十几秒,甚至几秒就能被送进云里,连100多吨重的巨大油罐,也被轻易地卷起,抛到远处去。
龙卷风是如何形成的
龙卷风在雷雨云中是怎样形成并发育起来的呢?长时间以来众说纷纭,没有一个准确的定论。
流行较早的是涡环学说。这种学说认为龙卷风孕育在雷雨云中。猛烈的上升气流遇上了高空强风,会产生向前翻滚的涡旋运动,这种涡旋的轴呈水平方向。当它形成以后,轴的两端便向下弯曲,伸出云底,形成一个没有闭合起来的涡旋环。当它的两端触及地面时,就在雷雨云左右两侧出现了一对龙卷风。
后来,气象雷达问世了。人们从雷达的荧光屏上“看”到了龙卷风的面貌,原来,龙卷风的柱体常常纵贯整个雷雨云,直到云顶。人们在飞机上,从云顶的高处也观测到了这一情况。事实证明,在雷雨云中,龙卷风的涡旋轴是垂直于地面的,而不是与地面平行,这就向涡环学说提出了挑战。
不知你注意过没有,当水流绕过石块时,石块下游会产生一对旋转方向相反的涡旋。有人从这一现象得到了启示:要是把高空强风比作急流,把猛烈上升冲人高空急流中的雷雨云体,看作急流中的障碍物,那么,在云体前部就会形成一对涡旋。出现在右前方的涡旋逆时针方向旋转,左前方的涡旋顺时针旋转。
这种气流障碍学说,能够解释左、右龙卷的产生,并与龙卷风柱体纵贯雷雨云与
龙卷风的生成在大气微物理学方面没有明确结论。但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关,且可大致分为四个阶段:
1.对流系统带来大气中的不稳定能量,并引发上升气流。
2.上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度,即在水平方向开始旋转。
3.该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展,在对流层的中层形成龙卷核心。
4.在对流系统前部下沉气流的作用下,龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷风。
全球除南极洲以外的大洲都有龙卷风出现的记录,龙卷风主要发生在中纬度地区,其中美国发生最为频繁,其发生龙卷风的次数约占全球龙卷风总数的75%,其次为加拿大。
亚洲的龙卷风主要发生在中国、日本、印度和孟加拉国:地面垂直的事实符合。但是,这样产生的左、右龙卷,应在雷雨云的前方两侧,而事实上却在云体的后方两侧。因此,气流障碍学说仍不能令人满意。
还有一种说法认为,龙卷风产生于某些有旋转运动的雷雨云块中。当这种旋转着的雷雨云块跟随着云外气流前进的时候,将会在身旁的一侧产生一个具有垂直轴的涡旋。涡旋在生成和发展的过程中,它的“脖子”将越伸越长,而旋转的范围将越来越小,这时便会获得很快的旋转速度,成为龙卷风。这个过程就好像一位冰上芭蕾舞演员,当她从俯身伸腿在原地缓慢旋转的舞姿突然挺立并把手足收拢时,会一下子飞速旋转,转速之快,能使你看得头晕目眩。雷达观测证明,当雷雨云块发生逆时针旋转运动时,确实在它的右后侧会出现一种呈弯曲手指状的雷达回波图像。龙卷风的涡旋正是出现在有这种图像特征的地方。如果雷雨云块顺时针旋转,则在它的左后侧出现左龙卷。以上这种说法,对左、右龙卷的产生,出现的部位和龙卷柱体是垂直的这些观测事实基本一致。但是,令人疑惑的是,在同一块雷雨云中,为什么会同时产生左、右龙卷呢?目前仍无法给出答案。
于是,有的气象学家就认为,雷雨云块的旋转只是一种诱发条件,是否能产生龙卷风,还要看近地面空气层内有没有涡旋源。虽然涡旋源旋转运动很缓慢,但它上面的雷雨云块,对它能起到一种向上拉升缩小,使其急速旋转的作用。旋转的方向则取决于涡旋源原来的旋转方向。因此,同一块旋转着的雷雨云块,不管它是顺旋还是逆旋,只要它下面正好存在一对旋向相反的涡旋源,就会相应地同时产生左、右龙卷。令人高興的是,这种假设已被近年来的龙卷风模拟实验所证实了。但是,近地面层一对旋转方向相反的涡旋源是怎样产生的呢?这又是一个谜。再说,人们看到的龙卷风,往往是从雷雨云中向下伸长,而不是从地面向上伸进雷雨云中的,这又做何解释呢?
人们追根究底,探索龙卷风形成之谜,发现它的形成过程不是单一的。现在,这个谜已接近解开,相信在不断实践中,人们终将把它弄个水落石出。
(编辑 文 墨)