Я попробовал нарисовать такой колодец сам карандашом на бумаге, поскольку те аж целых два рисунка, которые я нашел по этой теме в океане интернета, меня устроили не вполне: оба нарисованы с ошибкой
Арабы отмечали, что камни в центре бассейна всегда холодные и с тыльной стороны – влажные.
А теперь вернемся к нашим торнадо (парочку интересных вихрей вы можете наблюдать на цветной вклейке).
У смерчей есть такое явление, как каскад, он есть почти у каждого смерча. Каскад – это конус раздуваемых волн, брызг, пыли у основания смерча, упирающегося в поверхность земли или воды. Брызги или грязь поднимаются вверх и каскадом разлетаются во все стороны от хобота. Получается, хобот не засасывает, как пылесос, а напротив – раздувает?
Так как же движется воздух в смерче? С одной стороны, воздушные потоки раскидывают мелочь каскадом вокруг себя, раздувая. С другой – видно, что воздух кружится в самом хоботе и поднимает коров, всасывая. С третьей стороны, есть данные о том, что в центре смерча существует нисходящий поток воздуха. И это смутно напоминает нам трубку Ранка, которая в случае торнадо работает сама в себе, без всякой внешней трубки. Кстати, многие исследователи как раз пишут об эффекте охлаждения во время торнадо. Да и выпадающий град как бы намекает…
И вот примерно тридцать лет тому назад сотрудником Института теоретической и экспериментальной физики доктором технических наук Виктором Кушиным была выдвинута интересная мысль: смерч – это не воздушный вихрь, смерч – это водо-воздушный вихрь. «Скрученный дождь».
Откуда такая странная идея?
А из рассуждений. Известно, что внутри торнадо – пониженное давление, составляющее примерно половину атмосферного. Разряжение. При этом по свидетельству редких очевидцев толщина «стенок» торнадо примерно 3 метра при диаметре колонны в сотню метров. Это первое.
Второе. Смерч всегда образуется одинаково – крутящийся хобот выпадает из черно-синей тучи. Выпадать вниз может только то, что тяжелее воздуха. А учитывая, что внутри смерча разряжение, то есть его центр легче воздуха, для его падения нужно, чтобы стенки вихря были сильно тяжелее воздуха. Подсчитано, что раз в 5–6 тяжелее – чтобы скомпенсировать центральное разряжение. А что может быть тяжелее воздуха в тропосфере, откуда вываливается вниз хобот смерча? Вода! Именно она в торнадо и крутится, образовывая его стенки. Труба воды. Вращаемая воздухом.
Вращаемая масса воды создает центробежную силу, которая стремится смерч разорвать. А разряжение внутри трубы заставляет наружный воздух сжимать трубу, противодействуя центробежной силе. Диаметр трубы устанавливается балансом этих двух сил.
Какова мощность торнадо? Она была подсчитана, когда смерч, пересекая Рейн, сделал в воде канаву глубиной до 7 метров, шириной 80 метров и длиной в 600 метров. Зная объем унесенной воды (300 000 тонн), подсчитали необходимую для такой работы мощность – 30 гигаватт. Много это или мало? Это мощность всего Волжского каскада ГЭС.
Откуда же вихрь черпает такую чудовищную энергию?
Замечено, что смерч часто сопровождается градом, причем аномально крупным. Скажем, в 1879 году неподалеку от Миннеаполиса незадолго до вываливания с небес хобота прошел град – сначала мелкий, а потом с неба начали валиться ледяные глыбы неправильной формы весом до 3 кг и размером до 40 см.
Так бывает часто. Большой град валился в Ярославской области во время смерча, а в США с неба на землю однажды даже упала вмороженная в глыбу льда черепаха – смерч ее всосал где-то вместе с водой, а потом заморозил и уронил.
Теперь вернемся к скрытой теплоте плавления, о которой говорили ранее. Когда вода замерзает, она свою скрытую теплоту плавления отдает в окружающее пространство, грея воздух. Чтобы заморозить 1 литр воды, нужно отнять у нее примерно 330 кДж энергии. А чтобы поднять литр воды на высоту 1 километра нужно всего 10 кДж энергии. То есть охлаждаясь в смерче при подъеме вода отдает смерчу много больше энергии, чем тот тратит на ее подъем.
А учитывая, что в грозовых облаках могут находиться сотни миллионов (!) тонн воды, то охлаждение даже части ее до точки замерзания высвобождает столько энергии, что ее количество сопоставимо с выработкой крупной электростанции.
Потому смерч и усиливается, «попив» воды из реки или озера. Он подзаряжается тепловой энергией, а вода, как известно, прекрасный теплоноситель.
Глава 5. А что будет, если смерч свернуть в кольцо?
Ничто не предвещало беды. Все было, как обычно. Весной 1917 года смерч спокойно шел себе по территории США и по своему обыкновению методично крушил все, что попадалось ему под «хобот». Он бушевал более семи часов. Но вот возле городка Мэттун, штат Иллинойс, с ним что-то случилось. Хобот превратился в гигантское черное и бушующее облако, которое мчалось со скоростью курьерского поезда по земле, и следующие пятнадцать километров смерч прошел именно в таком виде, потом приняв предыдущую форму. Именно эти пятнадцать километров оказались самыми разрушительными, именно здесь были убиты почти все погибшие от смерча люди – более ста человек. Именно по названию городка Мэттун смерч и получил свое имя – Мэттунский, хотя прошел по территории страны более 500 километров.
Если мне не изменяет память, впервые эту идею – что смерч можно свернуть в кольцо, образовав смерчевой тор, выдвинули технари по образованию и мои экс-коллеги по профессии – супруги Царевы из общественной комиссии «Феномен» (кстати, большие друзья «смерчеведа» В. Кушина, который их консультировал). Мэттунский смерч они приводят в качестве примера такого явления, наряду со знаменитым Торнадо трех штатов, который в марте 1925 года прочертил мрачную черту разгрома длиной в 352 километра через Миссури, Иллинойс и Индиану. Потому что на протяжении почти всего пути этот смерч выглядел как черное бурлящее облако, быстро несущееся по земле. Все бурление, как вы понимаете, происходило внутри этого облака и было замкнуто на себя. Вокруг же стояла вполне пристойная погода.
То ли из-за математической сложности, то ли из-за ощущения периферийности этой темы для науки (а может, по обеим причинам) тороидальные вихри никто особо не изучает. Проскочили как-то мимо них на полном ходу. А ведь интереснейшее явление! При особом старании в сети можно найти любительские установки и кадры, в которых подкрашенные для видимости тороидальные водяные вихри сталкиваются, разбиваясь на маленькие вихорьки, сливаются, делятся – прямо как шаровые молнии, которые, кстати, ведут себя порой схожим образом.
Совсем недавно американские ученые, экспериментируя с парами горючего, разлитого на воде, обнаружили странное явление. Цель-то у них была простая – янки хотели выяснить, как лучше всего выжигать разлившуюся в море нефть. Экология – мать наша!.. Эксперименты проводили в специальной камере, где создавались разного рода вихри, которые, по их мнению, могли помочь процессу выпаливания нефтяного пятна. Сначала у исследователей получались обычные огненные торнадо, то есть огненный смерч – довольно красивое и одновременно страшное явление. Но потом вдруг что-то происходило, случался какой-то «фазовый переход» – буквально скачком смерч красного пламени преобразовался в тороидальное, бубликообразное пламя и… почему-то менял цвет горения – с красного на голубой.
Это дало основание техасским исследователям заявить, что они открыли «новый вид пламени». Кстати, изменение цвета свидетельствует о более полном сгорании паров топлива. То есть изменились проходящие в очаге реакции – возможно, из-за лучшего подсоса огненным тороидом кислорода в зону реакции и/или в результате изменения времени протекания реакции окисления, бог весть, но энергия пламени повысилась скачком.
И вывод: «Как отмечает Business Insider, исследователи пока не до конца понимают процессы, стоящие за образованием нового голубого вихря».
Но если в случае с лабораторными огненными «косичками» и «бубликами» ясно, откуда может браться дополнительная энергия – из горючего, – то откуда берет энергию «бубличное торнадо», которое мчится по земле, будучи оторванным от материнского циклона?.. Если в случае обычного смерча мы еще можем допустить, что воздушный океан с его вращением гигантских воздушных масс, с его циклонами и антициклонами, в которых накоплена огромная энергия, может как-то подпитывать свой «кончик» в виде торнадо, то тороидальный вихрь сосредоточен сам в себе. Он компактен и при этом разрушителен. Откуда же подлец подпитывается?
Я сейчас не буду углубляться в пучины скучной метеорологии, поскольку исследование столкновения масс теплого и холодного воздуха, как изначальная причина формирования циклонов, ураганов и торнадо, не является целью нашего повествования. Наша цель – коммунизм!
Шучу.
Наша цель – постепенно подобраться к тороидальным вихрям и сопровождающим их электромагнитным процессам. Мы к ним просто подступаем издалека, начав наблюдения с более простых форм вращения в виде обычных «линейных» смерчей. Но даже и они в своем поведении обнаруживают много необычного, в том числе в сфере электрической. Например, внутреннее свечение и электрические разряды. Электромагнитного аспекта мы пока не касались, а рассматривали вихрь только как тепловую машину. А ведь в ней в силу мощного трения воздуха происходят и разные электрические глупости.
Глава 6. Электромагнитные чудеса
А что творится внутри торнадо? Кто-нибудь из живых это видел?
Да, считанным людям на планете удалось заглянуть внутрь торнадо и выжить. Думаю, из миллиардов жителей планеты, живших в прошлом веке, это удалось сделать счастливчикам, которых можно пересчитать по пальцам одной руки…
1930 год. Канзас – штат торнадо. Фермер спускался к себе в погреб, расположенный неподалеку от дома, как вдруг увидел столб смерча, стремительно приближавшийся в его сторону. Он быстро спрыгнул в погреб, опасаясь, что этот маневр может его не спасти – высосет, как соринку пылесосом!