Опасные атмосферные явления

Введение
Атмосферные явления — видимое проявление сложных физико-химических процессов, происходящих в воздушной оболочке Земли —атмосфере. К сожалению, многие атмосферные явления являются опасными и угрожают здоровью и жизни людей [1].
Опасные метеорологические явления – природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. К опасным атмосферным явлениям относятся:
Бури, ураганы, смерчи (торнадо), шквалы;
Сильные осадки (снегопад, ливень, град, метель, гололед);
Сильные морозы;
Сильная жара, засуха, суховей;
Сильный туман;
Поздние заморозки [2].


1. Опасные атмосферные явления
1.1 Опасный ветер.
Опасные ветра являются причиной многих стихийных бедствий. Причина ветров – неравномерный нагрев различных областей вращающейся Земли. Экватор нагревается больше, полюса меньше. Нагретый воздух поднимается вверх, а на его место поступает холодный воздух, который нагревается и вытесняется следующей холодной массой. Так происходит циркуляция воздуха, рождающая ветры. Усиление ветра вызывает бури, ураганы, шквалы и смерчи.
Буря – усиление ветра от 14 до 32 м/с. Длительность бури может быть от нескольких часов до нескольких суток, а ширина фронта – до нескольких сотен километров. Бури вызывают значительные материальные потери, наносят большой ущерб природной среде, иногда человеческие жертвы и гибель животных.
Ураган (тайфун) – это одна из самых грозных стихий на Земле. Энергия урагана эквивалентна мощности сотен водородных бомб, скорость урагана превышает 200 км/ч (Рис. 1). Что может ураган? Ураган «Аллеи» побережья Ямайки, разметал кораллы во все стороны, некоторых местах отмечены разрушения даже на глубинах до 500 м. А на мелководье у берегов уничтожено почти все живое. В 1703 r. В Англии ураган затопил 300 судов, погибло 30000 моряков на море. На суше ураган явился причиной смерти невероятного (незафиксированного) числа людей и домашнего скота, уничтожил более 5000 домов. Гондурас. Ураган «Хатти - 31 октября 1961 г. Скорость ветра достигала 320 км/час. Погибло 400 человек. Карибское море. Ураган «Дженет» 22 сентября 1955 г. Скорость ветра достигала 240 км/час. На острове Соун все пальмы оказались срезаны на одной высоте - 4,5 м. Мертвая рыба с выдавленными глазами ковром покрывала берег. Четырехкилометровую полосу сплошных разрушений оставил самый ужасный ураган. В общей сложности ураган «Гильберт» унес жизни более 350 человек. Еще 750000 человек остались без крова. Ущерб составил около 1 миллиардов долларов [3].
Циклон - общее название вихрей с пониженным давлением в центре, вращающихся против часовой стрелки в Северном полушарий и по часовой – в Южном полушарии. Это вихревое движение вызывается сочетанием двух сил: первое - контрастом между низким давлением в центре или осью атмосферного давления и повышенным давлением вокруг него, и второе - силой Кориолиса, которая представляет собой стремление любого движущегося тела на Земле или на ее поверхности отклонятся в сторону из-за вращения Земли. Вихрь слабее смерча и поднимает в воздух только легкие предметы [1].

Рисунок 1. Последствия ураганов
Смерч (торнадо) – сильный маломасштабный атмосферный вихрь (Рис.2). Он возникает в грозовом облаке и затем распространяется в виде гигантского черного рукава или хобота, разреженного внутри. Когда смерч достигает поверхности земли, основание его становится похожим на воронку диаметром до 30 м и высотой 800–1500 м. Диаметр торнадо колеблется от нескольких сантиметров до километра. Внутри торнадо существуют два типа ветров: ветры, вращающиеся c внешней стороны и ветры восходящего потока в центре рукава. Первые ветры достигают скорости до 320-480 км/час, восходящие потоки движутся со скоростью до 320 км/час. Для возникновения торнадо необходима высокая влажность. Скорость ветра внутри вихря огромного торнадо - убийцы достигала потрясающей скорости - 900 км/час, который, 27 мая 1896 г

. опустошил город Сент-Луис (Миссури), США. За время своего существования он проходит путь 40–60 км. С точки зрения физики смерч представляет собой двойной вихрь – внутренний восходящий воздушный (менее плотный) и обнимающий его внешний нисходящий воздушно-водяной (более плотный). С точки зрения метеоролога смерч – своеобразная форма существования осадков. Ее можно назвать скрученным дождем. Этот скрученный дождь является дополнением к обычному дождю, идущему из грозового облака. При этом часто наблюдаемое явление при появлении смерча выпадение крупного града имеет простое объяснение. Восходящий воздушный вихрь может подниматься к вершине материнского облака, где водяные пары и превращаются в льдинки. А находясь долго у вершины облака, льдинки наращивают массу, превращаясь в крупные градины [4].
Энергия смерча колоссальна. Она сравнима с энергией взрыва первых атомных бомб, созданных учеными. В результате скорость движения воздуха в пределах воронки торнадо порой достигает скорости звука и даже превышает ее.

Рис. 2. Торнадо. С сайта МЧС России
Подхваченные смерчем соломинки способны порой втыкаться в деревянные доски, как стальные гвозди, а деревянные палки способны проткнуть листовое железо. Такие эффекты возможны только при скоростях более 1300 км/ч. Внутри смерча разрежение воздуха столь велико, что иногда сооружения, оказавшиеся на его пути, разрушаются от взрыва вследствие напора воздуха изнутри.
Разрушения от смерча могут быть колоссальными. Печально занменитый смерч Трех Штатов, прокатившийся 18 марта 1925 года по Миссури, Иллинойсу и Индиане, убил и покалечил более двух с половиной тысяч человек, а также практически полностью разрушил все строения на площади в 426 квадратных километров. В апреле 1965 года над территорией США возникло одновременно сразу 47 смерчей. От этого стихийного бедства погибло 257 человек [3] .
Смерчи возникают не только в Америке. Они случаются и в Центральной России. В начале 20 века. В 1904 году смерчь прошелся по окресностям Москвы, срывая с земли крестьянские избы как спичечные коробки [5].
Также наряду с вышеперечисленными видами ветров, бывают пыльные и снежные бури. Пыльные бури летом наносят значительный ущерб сельскому хозяйству. Пыльные и песчаные бури – бич пустынь. Не закрепленная растительностью поверхность под ветром начинает разительно меняться. В воздух поднимается такое количество песка, что невозможно не только видеть что то, но и дышать. Пыль и песок могут засыпать плодородные почвы и сады далеко от места зарождения бури. Песок из Сахары может долететь до соседнего материка в Италию, преодолев пространство Средиземного моря, а может даже перелететь через Атлантический океан в Америку. О приближении бури можно узнать по поведению животных. Они бегут от нее еще тогда, когда люди ничего не замечают. Затем на горизонте появляется темная полоса, которая расширяется и очень быстро начинает приближаться. Буквально через несколько минут она может занять все небо. Необходимо обязательно найти укрытие или лечь на песок лицом вниз. Снежные бури зимой также вызывают значительные трудности для людей северных регионов. Большие снежные заносы затрудняют передвижение транспорта, обрывают линии электропередач, прекращение работы аэропортов. Особенно катастрофическими становятся неожиданные бураны и снег там, где они не характерны. Раз в несколько десятков лет такие явления случаются, например, в южных частях Северной Америки, на южном берегу Крыма, в Средиземноморье [3].
1.2. Молнии
Многие штормы сопровождаются яркими вспышками молнии. Это происходит при столкновении теплой и холодной воздушных масс. Капли воды и льдинки в облаках движутся вверх-вниз и, сталкиваясь, приобретают электрический заряд. Этот заряд нарастает, пока не разряжается огромной искрой – молнией [5]. В атмосфере нашей планеты ежегодно происходит около миллиарда электрических разрядов. Сила тока молнии достигает 10000-30000 А. Температура - до 15000 К. Напряжение - до 125 миллионов вольт. Разряд длиться около стотысячной доли секунды [6]