Вихри Бенара в природе (СИ)

На 30 широте температура поверхности океана ниже её температуры в окрестности экватора. Даже ёж понимает, что влажность воздуха более низкой температуры обязана быть меньше влажности воздуха, имеющего более высокую температуру (испарение батеньки). Поэтому на 30 широте воздух более сухой по сравнению с приэкваториальным воздухом. И также как и в бризе тяжелый воздух вытесняет лёгкий воздух, формируя пассатное движение воздуха. Как и положено движение воздуха над поверхностью воды испаряет влагу. И пассатному воздуху уже до лампочки какая температура наблюдается в приэкваториальной области в зоне затишья. Он за свой путь наберёт столько влаги, что станет существенно легче приэкваториального воздуха. И ему ничего не остаётся как подняться вверх сформируя ячейку Хедли.

[img]http://i9.pixs.ru/storage/6/6/5/passatiAtl_5624852_25221665.jpg[/img]

Рисунок 5

Поднимаясь вверх влажный воздух охлаждается, избавляясь от влаги её конденсацией.

Вновь вернёмся к рассмотрению бриза. Воздух, как в береговом, так и в морском бризе, поднявшись вверх, повышает атмосферное давление на высоте подъёма. В то же время на этой же высоте в месте ушедшего воздуха давление понижается. И поднятый вверх воздух двигается в обратном направлении и опускается вниз. Вниз опускается осушенный на высоте воздух, а следовательно и более тяжёлый, т. е. более плотный. Большая плотность создаёт и большую величину атмосферного давления, что формирует обратный поток воздуза в приземном бризе.

Точно такая же ситуация возникает и в ячейке Хедли. Осушенный воздух на высоте в приэкваториальной области повышает в ней атмосферное давление по сравнению с давлением на этой высоте на 30 широте. Сухой воздух от экватора устремляется к 30 широте и опускается вниз. А сухой воздух значит более плотный по сравнению с воздухом на поверхности, что повышает атмосферное давление на 30 широте. А повышенное давление создаёт потоки как в южном, так и в северном направлении. Таким образом, кроме ячейки Хедли формируется ещё и ячейка Ферреля.

Но почему всё же страдают США, на территории которой и находится аллея торнадо. Для этого вновь рассмотрим рисунок пассатов.

[img]http://i9.pixs.ru/storage/6/6/5/passatiAtl_5624852_25221665.jpg[/img]

Рисунок 6

Из этого рисунка видно, что на пути пассатов оказывается Флорида, для которой пассаты являются морским бризом. На пути от 30 широты пассаты успели набрать влагу, которую при встрече с сушей переводят в тучи. Сила Кориолиса поворачивает их вправо на территорию США. А там уже какому штату «повезёт».

В туче формируется одна или несколько ячеек Бенара, для формирования которой необходим градиент температуры. Солнце не может нагреть низа тучи, она нагревается от поверхности земли. Не может солнце нагреть или охладить верха тучи. А для достаточной величины градиента температура верха тучи должна быть низкой. А это в основном бывает весной и в начале лета. Поэтому в этот период и попадает сезон торнадо. В остальные сезоны года торнадо редки. И они могут происходить тогда, когда с севера приходит холодный фронт, охлаждающий воздух на высоте.

2.6

Вихри (ячейки) Бенара возникают в любой грозовой туче. Но не каждая ячейка способна переродиться в смерч (торнадо). Скажем в средних широтах смерчи редки. В аллее же торнадо за год гуляют до 1000 торнадо. Что же нужно безобидной ячейке грозовой тучи, чтобы она смогла переродиться в грозное торнадо?

А для этого вспомним пару фактов. Трубка Ранка работает в диапазоне 5-9 атм. Водное торнадо до своего преобразования в ураган увеличивает площадь внутреннего потока при неизменной величине диаметра наружного потока. Следовательно, энергия вихря Бенара, имеющего фиксированный диаметр, находится в каком-то диапазоне. Достигнута нижняя граница диапазона, вихрь теряет возможность к самопроизводству и становится подобным вихрю над нагретым склоном холма. Перешел вихрь через верхний диапазон, скажем, для водного торнадо, он либо распадается в бурю, либо начинает жить как ураган. Находится энергия ячейки грозовой тучи близко к нижней границе диапазона, никогда ячейка не сможет породить торнадо. Находится энергия грозовой тучи близко к верхней границе диапазона, почти что в 100% случаев ячейка переродится в торнадо. И чем ближе энергия ячейки находится к верхней границе диапазона, тем более грозное торнадо она породит. А это определяется градиентом температуры между низом и верхом ячейки. Чем больше градиент, тем грознее будет сформировавшееся торнадо.