1. В условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации,
кроме обычных грозовых шквалов, могут возникать еще особые вихри с
вертикальной осью, напоминающие циклоны, однако миниатюрных
размеров. Во-первых, это совсем малые пыльные вихри, во множестве
возникающие над перегретой почвой в пустынях (но не только в
пустынях), особенно на границах, где резко меняются свойства
подстилающей поверхности. В Сахаре на площади 10 км2 таких вихрей
наблюдалось иногда до 100 в день. Часты они летом на восточном
Памире. Поперечник их от 1 до 100 м, высоты до 1 км, скорость
перемещения 20-30 км/ч. В таком вихре наблюдается быстрое вращение
воздуха при одновременном его подъеме вверх, так что попавшие в
вихрь пыль, листья и другие предметы увлекаются по спиральным путям.
2. Большее значение имеют более крупные вихри, называемые над морем
смерчами, а над сушей тромбами. В Северной Америке тромбы называют
торнадо (рис. 115).
Вихрь возникает обычно в передней части грозового облака и проникает
сверху до самой земной поверхности. У смерчей диаметр вихря порядка
десятков метров, у тромбов-100- 200 м, а в американских торнадо и
больше (это устанавливается по ширине полосы разрушений).
Тромб виден как темный столб между облаками и землей, расширяющийся
кверху и книзу, или как хобот, свисающий из облака. Это объясняется
тем, что вихрь втягивает сверху облако, а снизу пыль или воду; кроме
того, при сильном падении давления внутри вихря происходит
конденсация водяного пара.
Рис. 115. Тромбы.
Вихрь перемещается вместе с облаком чаще всего со скоростью 30-40
км/ч. Время существования смерчей измеряется минутами, тромбов -
десятками минут, иногда несколькими часами. За это время вихрь может
продвинуться над морем на несколько километров, а над сушей - на
десятки, даже на сотни километров, все сметая на своем пути.
Атмосферное давление в вихре сильно понижено, на десятки или даже на
сотню гектопаскалей. Воздух вращается вокруг оси вихря, одновременно
поднимаясь вверх. Скорости ветра в тромбах могут достигать 50-100
м/с, как это можно определить по разрушениям; очень велики и
восходящие скорости. Ветер при тромбе срывает и разрушает легкие
постройки, переносит на большие расстояния людей и животных, ломает
и вырывает с корнем деревья, прокладывая в лесах просеки. Падение
давления при прохождении тромба бывает настолько большим и быстрым,
что наружное давление не успевает выравняться с давлением внутри
здания; давление внутри остается более высоким. Поэтому дома,
попавшие в сферу действия тромба, иногда взрываются изнутри: с них
слетает крыша, вылетают оконные рамы, даже разрушаются стены. Смерчи
обладают меньшей разрушительной силой. Тромб сопровождается грозой,
ливневым дождем, градом. Водяные смерчи реже связаны с грозами.
Тромбы проходят поодиночке, хотя торнадо изредка наблюдаются по два
или по нескольку. Смерчи часто возникают сериями по нескольку
вихрей.
3. В Европе тромбы сравнительно редки и наблюдаются преимущественно
в жаркую летнюю погоду в послеполуденные часы в воздушных массах
тропического происхождения с большими вертикальными градиентами
температуры. В направлении к северу они отмечались до северной
Шотландии, южной Норвегии, Швеции (до 60° с. ш.), Соловецких
островов, в Сибири- до низовьев Оби. На европейской части СССР
каждое лето в разных местах, и на юге, и в центре, отмечается
несколько тромбов. Были случаи, когда они достигали особой
катастрофической силы, как, например, московский тромб 29 июня 1904
г., сравнимый по интенсивности с американскими торнадо. По-видимому,
на азиатской части СССР тромбы возникают значительно чаще, но,
проходя в малонаселенных районах, отмечаются реже.
4. В США, между Скалистыми и Аппалачскими горами, особенно на
юго-востоке, торнадо очень часты и обладают исключительной
разрушительной силой. За год в США наблюдается в среднем свыше 200
торнадо, но в отдельные годы - свыше 800, преимущественно в теплое
время года. Интенсивность их, конечно, разная. Но в общем их
диаметры и скорости ветра б них (до 125 м/с и более) больше, чем в
европейских тромбах, а причиняемые ими разрушения и убытки огромны.
Случалось, что поднимались в воздух дома вместе с жителями. Полное
разрушение домов происходит очень часто. В среднем за год
насчитывается свыше 200 смертных случаев от торнадо, а при одном
только торнадо 18 марта 1925 г. погибло почти 700 человек. Убытки от
торнадо ежегодно исчисляются многими десятками миллионов долларов.
Одно-единственное торнадо в Северной Дакоте 20 июня 1957 г.
разрушило 500 домов на площади в 2 км2 и причинило убытков на 15
млн. дол.
В тромбах наблюдается вращение ветра как в циклоническом, так и в
антициклоническом направлении, хотя давление в тромбе всегда
понижено. Антициклоническое вращение возможно, если центробежная
сила настолько велика, что перекрывает силу градиента. Наиболее
низкое давление, наблюдавшееся в центре торнадо, 912 гПа.
5. Тромбы (торнадо) наблюдаются в очень теплом и влажном неустойчиво
стратифицированном воздухе, иногда вблизи фронтов как холодных, так
и теплых, но иногда и на значительном расстоянии от них. Очевидна их
связь с грозовыми облаками. Поэтому можно думать, что тромб является
особой, сравнительно редкой разновидностью обычного грозового
шквала. Но при шквале в грозовом облаке наблюдается вихрь с
горизонтальной осью, как описано выше. При тромбе направление оси
вихря, по еще не выясненным причинам, между облаком и землей
вертикальное. Возможно образование и двух тромбов, по обе стороны
грозового облака.
Преобладание и увеличенную интенсивность торнадо в США по сравнению
с тромбами в Европе можно объяснить тем, что в США летом часто
господствует очень теплый, влажный и неустойчиво стратифицированный
воздух с Мексиканского залива, благоприятный для образования гроз и
торнадо. В Европе такие условия реже: тропический воздух попадает в
Европу сравнительно редко (на Европейскую часть СССР чаще, а на
Азиатскую - еще чаще).