Puedes crear un tornado en casa, ¿puedes creerlo?
La palabra "tornado" es probablemente la más aterradora de este desastre.
¿Cómo surgió esta escena que sólo se puede ver en las películas de catástrofes europeas y americanas? ¿Qué tan poderoso es? De hecho, podemos ver principios similares a los "tornados" en casa todos los días, pero simplemente no lo sabemos.
¿Qué es un tornado?
En física, un tornado es en realidad un vórtice.
El llamado "vortex", traducido como vortex en inglés, es el movimiento de rotación de una masa fluida, que comúnmente puede entenderse como "vortex".
Los aerodinámicos lo describen vívidamente como "el tendón del movimiento del fluido". El profesor Lu Shijia de la Universidad de Beihang lo explicó de manera más concisa: "La esencia del fluido es un vórtice, porque el fluido no puede soportar la fricción. Se borrará. ”
La “fricción” aquí se refiere a la fuerza de corte que actúa sobre el fluido. Por ejemplo, aviones, barcos, coches, trenes y otros objetos se mueven por el aire. El aire adherido a la superficie del objeto será absorbido por el objeto porque está adherido a la superficie del objeto, mientras que el fluido en la distancia está estacionario, lo que crea una fuerza de corte y fricción en el fluido.
El vórtice del flujo de aire "frotó" la cola del avión
Un tornado es uno de los muchos vórtices que existen en la naturaleza. Los vórtices comunes incluyen:
Galaxias espirales: las galaxias espirales en el espacio son los vórtices más grandes de la naturaleza, con una escala de "años luz".
La galaxia espiral NGC 6984 de 2013 fotografiada por la NASA con el Telescopio Hubble.
Tifones, huracanes, tormentas tropicales, ciclones tropicales
En las imágenes de nubes de satélite de pronóstico del tiempo, a menudo podemos ver vórtices de fluidos giratorios a gran escala representados por grandes nubes blancas. El radio puede alcanzar. cientos de kilómetros.
Fotos del huracán Kate captadas por el satélite Terra estadounidense en 2003.
En el momento de la filmación, el huracán Kate tenía vientos sostenidos de 115 mph y se movía hacia el oeste a 12 mph.
Tornado
Según la definición de meteorología, un tornado es un fuerte vórtice de aire de pequeña escala. Es un fuerte movimiento convectivo de aire bajo condiciones climáticas fuertes e inestables. El ciclón se produce, generalmente, por una nube en forma de embudo que se extiende desde las nubes de tormenta hasta el suelo. La presión del aire en el centro de un tornado es muy baja y la fuerza del viento en el centro puede alcanzar más de 100 a 200 metros por segundo, lo que es extremadamente destructivo.
En 2008, un tornado sobre la pradera de Kansas, Estados Unidos.
En 2009 apareció una tromba marina en el río St. Johns, en Estados Unidos.
Otros, como las tormentas de arena y los tsunamis, también son formas comunes de vórtices en la naturaleza.
Un vórtice de tormenta de polvo fotografiado por un satélite de la NASA en Asia en 2001
Después del tsunami y el terremoto de 2011 en Japón, se formó un enorme vórtice en el mar.
En la vida diaria, vemos a menudo este fenómeno: en un lavabo o bañera lleno de agua, al quitar el tapón se forma un remolino, que científicamente se llama "bañera de hidromasaje". Es un típico vórtice. fenómeno.
La bañera de hidromasaje en el lavabo
La “bañera de hidromasaje” que simula un tornado en el Museo Americano de Ciencia y Tecnología
Así que se puede decir que en En la cocina o el baño de casa, podemos simular fácilmente la física de un tornado.
El mecanismo de formación de los tornados
Ahora que sabemos que los tornados son un tipo de vórtice, ¿cómo se forman los tornados?
En abril de este año, la escuela primaria Yuanquan en el condado de Guazhou, ciudad de Jiuquan, provincia de Gansu, celebró una reunión deportiva de primavera. Hacía buen tiempo, pero de repente se desató un torbellino y un niño de 9 años fue arrastrado instantáneamente a varios metros de altura. ¿Es esto un "tornado"?
Imágenes de la escena
De hecho, esto se debe simplemente a un flujo de aire inestable a pequeña escala. Generalmente se nos llama "tormentas de polvo". De manera similar, hubo una tormenta de arena en el parque Beihai de Beijing a principios de abril, cuando varios barcos volcaron.
Los tornados deben ser causados por la inestabilidad del flujo de aire de mesoescala, con un diámetro promedio de 200-300 m, un diámetro mínimo de decenas de metros y un diámetro máximo de aproximadamente 1.000 m. La duración es generalmente de unos pocos minutos a diez minutos, no más de unas pocas horas como máximo, y la velocidad de movimiento es de 15 m/s a 70 m/s.
La formación de tornados está relacionada con fuertes nubes de tormenta. , y las tormentas eléctricas tienen una energía enorme. Una pequeña porción se libera en un área pequeña, dando energía al tornado. Al mismo tiempo, parte de la columna de nubes se extiende hacia abajo, gira hacia abajo y converge horizontalmente, similar a un patinador sobre hielo que se agarra los brazos mientras gira, haciendo que el giro sea cada vez más rápido. Este tubo de vórtice extendido gira muy rápidamente, creando una nube en forma de embudo que da la forma de un tornado.
La sujeción del brazo del patinador aumenta la velocidad de rotación.
En concreto, la formación de un tornado se divide en cuatro etapas:
1. La inestabilidad de la atmósfera produce una fuerte corriente ascendente debido a la influencia del máximo flujo de aire que pasa en la misma. Corriente en chorro, este tipo de corriente ascendente se fortalece aún más.
2. Debido a la interacción del viento con velocidad de corte y dirección en dirección vertical, la corriente ascendente comienza a girar en el centro de la troposfera, formando un ciclón de mesoescala.
3. A medida que el ciclón de mesoescala se desarrolla hacia el suelo y se extiende hacia arriba, se vuelve más delgado y más fuerte. Al mismo tiempo, una pequeña área de convergencia mejorada, es decir, el tornado primario formado dentro del ciclón, forma el núcleo del tornado.
4. La rotación en el núcleo de un tornado es diferente de la rotación de un ciclón y es lo suficientemente fuerte como para permitir que el tornado se extienda hasta el suelo. Cuando el vórtice en desarrollo llega al suelo, la presión del aire en la superficie cae bruscamente y las costumbres terrestres aumentan bruscamente, formando un tornado.
El mecanismo de formación de tornados (imágenes de mecánica y práctica)
La dirección del flujo de aire en los tornados
En pocas palabras, la formación y desaparición de tornados son inestables El proceso de movimiento del flujo de aire.
¿Cómo salvarse ante un tornado?
Abandone inmediatamente las casas peligrosas, los lugares de actividad u otros refugios temporales sencillos y refúgiese en una casa cercana más fuerte.
Si vas en coche, conviene salir a tiempo y refugiarte en una zona baja, porque el coche por sí solo no tiene capacidad de defensa contra los tornados. Una vez que los automóviles y las personas sean arrastrados por un tornado al mismo tiempo, el peligro será aún mayor.
Correr rápidamente en dirección vertical a la dirección del tornado y tumbarse en zonas bajas, zanjas, etc. , manténgase alejado de árboles, postes telefónicos, vallas publicitarias, vallas, etc. , para evitar ser golpeado, aplastado o electrocutado.
El lugar más seguro para evitar un tornado es un espacio o lugar subterráneo. En este momento, no todos los edificios en el suelo son los lugares más seguros para refugiarse.
Productor: Computer Network Information Center
Producido por: Popular Science China
Producido por: Tercer Instituto de Mecánica, Academia de Ciencias de China
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Este artículo fue creado y producido por Popular Science China. Indique la fuente al reimprimir.