Природная тайна энергетики циклонов

Наклон оси обеспечил смену времен года на Земле и причудливое распределение ветра, давления и циклонов, которые хорошо изучены. Однако, остались неизвестными вопросы: отчего возникают циклоны; откуда и как берут энергию; как развивается физический механизм процесса?

При движении воздушных масс (ветер)вдоль поверхности Земли из-за вязкости среды скорость ветра изменяется от нулевой на самой поверхности до максимальной на периферии, а давление в потоке воздуха, соответственно: от максимального до минимального. Разность давлений как движущая сила должна вызвать перемещение среды от большего давления к меньшему, то есть, от поверхности к периферии в поперечном к ветру направлении. Чтобы массив (порция) воздуха стронулась с некоторой площади поверхности в поперечном направлении движущаяся сила в виде разности давлений должна достичь некоторого критического значения, чтобы преодолеть активационный барьер. Как только это произошло, сначала, вследствие малого возмущения среды, возникает звуковая волна в том же поперечном направлении действия движущей силы. Волна в виде сгущения плотности среды на её фронта быстро разгоняется от нулевой до звуковой скорости и уходит от поверхности к периферии со скоростью звука. За фронтом волны следует зона разряжения, так как окружающие молекулы воздуха не успевают заполнить опустошённое пространство. Разгон и распространение звуковой волны обеспечивается энергией молекулярного движения воздуха /1/, которая подписывается из окружающего пространства от более энергичных молекул.

Далее, вслед ушедшей звуковой волне в зону разряжения подтягиваются, подсасываются, соседние объёмы воздуха и возникает так называемый спутный поток вдоль траектории фронта волны. Его скорость, естественно, значительно меньше скорости звука в воздухе. По мере движения от поверхности к периферии спутный поток в силу вязкости воздуха тормозится, растекается в стороны и образует грибообразную структуру. Ножка гриба с восходящим потоком и является основой циклона с низким давлением в ней. Под действием вращения Земли начинается вращение циклона (против часовой стрелки в Северном полушарии). Однако, ножка имеет вид самостоятельной струи и в ней также существует распределение скорости (максимальная на оси и минимальная на периферии струи, ножки – циклона) и давления (максимального на периферии и минимального на оси ножки гриба). Под действием разности этих давлений в струе (циклоне) также пойдёт звуковая волна в радиальном направлении к оси уже вращающегося циклона. Такой переток массы воздуха создаёт свою кориолисову силу, которая всегда направлена в сторону вращения и раскручивает циклон до равновесного числа оборотов. Вслед за первой звуковой волной с некоторой частотой следует вторая и последующие волны, поддерживающие энергетику и существование циклона.

С краёв шляпки гриба – циклона воздушная масса устремляется вниз, опускаясь вдоль ножки гриба в зону наибольшего разряжения и подпитывая новыми порциями воздуха восходящий поток в теле циклона. Зона с нисходящими потоками воздуха вокруг циклона и повышенным давлением, как видно, является зоной антициклона. Поскольку антициклон окружён несколькими циклонами, то он приобретает собственную самостоятельную структуру, вращаемую этими циклонами, естественно в противоположную сторону, то есть, - по часовой стрелке в Северном полушарии. В Южном полушарии вращение антициклонов происходит в противоположном направлении. Поэтому там где они встречаются, то есть, - на экваторе, во-первых, возникает однонаправленное движение ветра (пассаты) с востока на запад; и, во-вторых, - зона низкого давления на самом экваторе, но без циклонов, так как вращение среды на нём не обеспечивается ни вращением Земли, ни отсутствующими разгонаправленными ветрами от антициклонов разных, но соседних, полушарий.

В то же время, в субполярных поясах низкого давления обоих полушарий циклоны нормально образуются по указанному выше физическому механизму, чему способствуют встречные ветры, дующие к этому поясу, обеспечивающие пару сил для раскручивания циклонов.

По мере движения циклоны, во-первых, могут попадать в зоны безветрия, где волновой механизм не действует, и – распадаются. Кроме того, в самом циклоне (ножке гриба) действующие звуковые волны вследствие всё увеличивающейся непрерывной накачки энергии из окружающей среды всё увеличивают свою амплитуду до тех пор, пока силы действия превзойдут прочность тела циклона, тогда он разрушается /2/.

Поскольку погодно-климатические условия Земли во многом зависят от наличия циклонов и антициклонов, то знание физического механизма их возникновения, развития и разрушения, возможно, поможет улучшить метеорологические прогнозы.

Литература

1. Андреев Е. И. Основы естественной энергетики.-СПб, Невская жемчужина, 2004.-592 с.

http://dyraku.narod.ru/index.html

2. Андреев Е. И. Природная энергия. – СПб, самиздат, 2008.

Раздел шестой