Atmosphärischer Wirbel zur Wolkenzerstreuung. Yu.S. Potapov Rotationsenergie. Schlussfolgerungen zum Kapitel

Sehr oft durchkreuzt schlechtes Wetter unsere Pläne und zwingt uns, das Wochenende sitzend in der Wohnung zu verbringen. Aber was tun, wenn ein großer Feiertag geplant ist, an dem viele Einwohner der Metropole teilnehmen? Hier hilft die Wolkenzerstreuung, die von den Behörden durchgeführt wird, um günstiges Wetter zu schaffen. Was ist dieses Verfahren und welche Auswirkungen hat es auf die Umwelt?

Die ersten Versuche, Wolken aufzulösen

Wolken wurden erstmals in den 1970er Jahren in der Sowjetunion mit Hilfe spezieller Tu-16-Zyklone zerstreut. Im Jahr 1990 entwickelten die Spezialisten von Goskomgidromet eine ganze Methodik, die es ermöglicht, günstige Bedingungen zu schaffen

1995, während der Feierlichkeiten zum 50. Jahrestag des Sieges, wurde die Technik auf dem Roten Platz getestet. Die Ergebnisse erfüllten alle Erwartungen. Seitdem wird die Wolkenausbreitung bei bedeutenden Ereignissen eingesetzt. 1998 gelang es ihnen, bei den Weltjugendspielen für gutes Wetter zu sorgen. Die Feierlichkeiten zum 850. Jahrestag Moskaus verliefen nicht ohne die Beteiligung der neuen Methodik.

Derzeit gilt der russische Cloud-Übertaktungsdienst als einer der besten der Welt. Sie arbeitet und entwickelt sich weiter.

Das Prinzip der Wolkenausbreitung

Für Meteorologen wird der Prozess der Wolkenausbreitung als „Seeding“ bezeichnet. Dabei wird ein spezielles Reagenz versprüht, auf dessen Kerne sich die Feuchtigkeit der Atmosphäre konzentriert. Danach erreicht der Niederschlag den Boden und fällt auf ihn. Dies geschieht in Gebieten, die dem Stadtgebiet vorgelagert sind. Dadurch vergeht der Regen früher.

Diese Technologie der Wolkenzerstreuung ermöglicht es, in einem Umkreis von 50 bis 150 km um das Zentrum der Feier für gutes Wetter zu sorgen, was sich positiv auf die Feier und die Stimmung der Menschen auswirkt.

Welche Reagenzien werden zur Wolkenzerstreuung verwendet?

Gutes Wetter wird mit Hilfe von Silberiodid, flüssigen Stickstoffdampfkristallen und anderen Substanzen hergestellt. Die Wahl der Komponente hängt von der Art der Wolken ab.

Auf die geschichteten Formen der darunter liegenden Wolkenschicht wird Trockeneis gesprüht. Bei diesem Reagenz handelt es sich um Kohlendioxidgranulat. Ihre Länge beträgt nur 2 cm, der Durchmesser etwa 1,5 cm. Trockeneis wird aus großer Höhe aus einem Flugzeug versprüht. Wenn Kohlendioxid auf eine Wolke trifft, kristallisiert die darin enthaltene Feuchtigkeit. Danach löst sich die Wolke auf.

Zur Bekämpfung von Nimbostratuswolken wird flüssiger Stickstoff eingesetzt. Das Reagens diffundiert auch über die Wolken, wodurch diese abkühlen. Silberiodid wird gegen starke Regenwolken eingesetzt.

Durch die Zerstreuung von Wolken mit Zement, Gips oder Talkum wird das Auftreten von Kumuluswolken vermieden, die hoch über der Erdoberfläche liegen. Durch die Verteilung des Pulvers dieser Stoffe kann eine Beschwerung der Luft erreicht werden, die die Bildung von Wolken verhindert.

Wolkenausbreitungstechnik

Operationen zur Schaffung von gutem Wetter werden mit spezieller Ausrüstung durchgeführt. In unserem Land erfolgt die Wolkenzerstreuung mit den Transportflugzeugen Il-18, An-12 und An-26, die über die notwendige Ausrüstung verfügen.

Frachträume verfügen über Systeme, die das Versprühen von flüssigem Stickstoff ermöglichen. Einige Flugzeuge sind mit Vorrichtungen zum Abfeuern von Patronen mit Silberverbindungen ausgestattet. Solche Geschütze werden im Heckteil eingebaut.

Die Bedienung der Geräte erfolgt durch Piloten, die eine spezielle Ausbildung absolviert haben. Sie fliegen in einer Höhe von 7.000 bis 8.000 Metern, wo die Lufttemperatur nicht über -40 °C steigt. Um eine Stickstoffvergiftung zu vermeiden, tragen die Piloten während des gesamten Fluges Schutzanzüge und Sauerstoffmasken.

Wie zerstreuen sich Wolken?

Bevor mit der Auflösung der Wolkenmassen begonnen wird, untersuchen Experten die Atmosphäre. Einige Tage vor dem feierlichen Ereignis klärt die Luftaufklärung die Situation, woraufhin die Operation selbst beginnt, gutes Wetter zu schaffen.

Oft starten Flugzeuge mit Reagenzien in der Region Moskau. Nachdem sie eine ausreichende Höhe erreicht haben, sprühen sie Partikel des Arzneimittels auf die Wolken, wodurch sich die Feuchtigkeit in ihrer Nähe konzentriert. Dies führt dazu, dass über der Sprühfläche sofort starker Niederschlag niedergeht. Wenn die Wolken über der Hauptstadt hängen, geht der Feuchtigkeitsvorrat zur Neige.

Die Auflösung der Wolken und die Schaffung von gutem Wetter bringen den Bewohnern der Hauptstadt spürbare Vorteile. Bisher wird diese Technologie in der Praxis nur in Russland eingesetzt. Es ist am Betrieb von Roshydromet beteiligt und koordiniert alle Maßnahmen mit den Behörden.

Effizienz der Cloud-Beschleunigung

Oben wurde gesagt, dass sie bereits unter sowjetischer Herrschaft begannen, Wolken zu zerstreuen. Dann wurde diese Technik häufig in der Landwirtschaft eingesetzt. Aber es zeigte sich, dass es auch dem Wohl der Gesellschaft dienen kann. Man denke nur an die Olympischen Spiele 1980 in Moskau. Dank des Eingreifens von Spezialisten konnte das schlechte Wetter vermieden werden.

Vor einigen Jahren konnten sich die Moskauer bei der Feier des Stadttages noch einmal von der Wirksamkeit der Wolkenzerstreuung überzeugen. Den Meteorologen gelang es, die Hauptstadt vor den starken Auswirkungen des Zyklons zu schützen und die Niederschlagsintensität um das Dreifache zu reduzieren. Hydromet-Spezialisten sagten, dass es fast unmöglich sei, mit starken Wolken fertig zu werden. Den Meteorologen gelang es jedoch gemeinsam mit den Piloten, dies zu tun.

Die Auflösung der Wolken über Moskau überrascht niemanden mehr. Dank der Maßnahmen von Meteorologen wird während der Siegesparade oft gutes Wetter geschaffen. Diese Situation freut die Einwohner der Hauptstadt, aber es gibt Menschen, die sich fragen, was eine solche Störung der Atmosphäre bedrohen könnte. Was sagen Hydromet-Experten dazu?

Die Folgen der Wolkenzerstreuung

Meteorologen glauben, dass die Diskussion über die Gefahren der Wolkenausbreitung jeder Grundlage entbehrt. Umweltüberwachungsexperten behaupten, dass die über den Wolken versprühten Chemikalien umweltfreundlich seien und die Atmosphäre nicht schädigen könnten.

Migmar Pinigin, Leiter des Labors des Forschungsinstituts, behauptet, dass flüssiger Stickstoff weder für die menschliche Gesundheit noch für die Umwelt eine Gefahr darstellt. Gleiches gilt für körniges Kohlendioxid. Sowohl Stickstoff als auch Kohlendioxid kommen in großen Mengen in der Atmosphäre vor.

Auch das Versprühen von Zementpulver birgt keine Folgen. Bei der Ausbreitung von Wolken wird der minimale Anteil an Materie genutzt, der nicht in der Lage ist, die Erdoberfläche zu verschmutzen.

Meteorologen behaupten, dass sich das Reagens weniger als einen Tag in der Atmosphäre befindet. Nachdem es in die Wolkenmasse gelangt ist, wird es durch Niederschläge vollständig ausgewaschen.

Gegner der Wolkenausbreitung

Trotz der Zusicherungen von Meteorologen, dass die Reagenzien absolut sicher seien, gibt es Gegner dieser Technik. Umweltschützer von Ecodefense sagen, dass die erzwungene Einführung von gutem Wetter zu heftigen sintflutartigen Regenfällen führt, die nach der Auflösung der Wolken beginnen.

Ökologen sind der Meinung, dass die Behörden aufhören sollten, in die Naturgesetze einzugreifen, sonst kann es zu unvorhersehbaren Folgen kommen. Ihrer Meinung nach ist es noch zu früh, Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, welche Maßnahmen zur Wolkenzerstreuung mit sich bringen, aber sie werden definitiv nichts Gutes bringen.

Meteorologen versichern, dass die negativen Folgen der Wolkenausbreitung nur Annahmen seien. Um solche Behauptungen aufzustellen, müssen sorgfältige Messungen der Aerosolkonzentration in der Atmosphäre und der Art des Aerosols durchgeführt werden. Bis dies geschieht, können die Behauptungen der Umweltschützer als unbegründet gelten.

Zweifellos wirkt sich die Wolkenauflösung positiv auf Großveranstaltungen unter freiem Himmel aus. Darüber freuen sich allerdings nur die Einwohner der Hauptstadt. Die Bevölkerung der umliegenden Gebiete ist gezwungen, die Hauptlast der Elemente auf sich zu nehmen. Die Debatte über Nutzen und Schaden der Gute-Wetter-Technologie dauert bis heute an, doch bisher sind Wissenschaftler zu keinem vernünftigen Ergebnis gekommen.

Aktive Einflussnahme auf das Wetter – Eingriff des Menschen in den Ablauf atmosphärischer Prozesse durch kurzzeitige Veränderung bestimmter physikalischer oder chemischer Eigenschaften in einem Teil der Atmosphäre durch technische Mittel. Dazu gehören die Niederschlagung von Regen oder Schnee aus Wolken, die Verhinderung von Hagel, die Ausbreitung von Wolken und Nebeln, die Abschwächung oder Beseitigung von Frösten in der Bodenluftschicht usw.

Seit der Antike strebt der Mensch danach, das Wetter zu verändern, doch erst im 20. Jahrhundert wurden spezielle Technologien zur Beeinflussung der Atmosphäre entwickelt, die zu einer Wetteränderung führen.

Cloud Seeding ist die häufigste Methode, das Wetter zu ändern. Es wird entweder verwendet, um an trockenen Orten Regen zu erzeugen oder um die Wahrscheinlichkeit von Hagel zu verringern – wodurch Regen entsteht, bevor sich die Feuchtigkeit in den Wolken in Hagelkörner verwandelt – oder um Niederschläge zu reduzieren.

Das Material wurde auf der Grundlage von Informationen von RIA Novosti und offenen Quellen erstellt

Ein Tornado (oder Tornado) ist ein atmosphärischer Wirbel, der in einer Cumulonimbus-Wolke (Gewitterwolke) auftritt und sich in Form eines Wolkenmantels oder -stamms mit einem Durchmesser von Dutzenden und Hunderten von Metern ausbreitet, oft bis zur Erdoberfläche . Manchmal wird ein Wirbelsturm, der sich auf See bildet, als Tornado bezeichnet, und an Land wird er als Tornado bezeichnet. Atmosphärische Wirbelstürme, die Tornados ähneln, aber in Europa entstehen, werden Blutgerinnsel genannt. Aber häufiger werden alle diese drei Konzepte als Synonyme betrachtet. Die Form von Tornados kann vielfältig sein – eine Säule, ein Kegel, ein Glas, ein Fass, ein peitschenartiges Seil, eine Sanduhr, Hörner des „Teufels“ usw., aber am häufigsten haben Tornados die Form eines rotierender Stamm, Rohr oder Trichter, der an der Mutterwolke hängt. Normalerweise beträgt der Querdurchmesser des Tornado-Trichters im unteren Bereich 300–400 m, wenn der Tornado jedoch die Wasseroberfläche berührt, kann dieser Wert nur 20–30 m betragen, und wenn der Trichter über Land verläuft, kann er 1,5 m erreichen -3 km. Im Inneren des Trichters sinkt die Luft ab und außerhalb steigt sie auf, wobei sie sich schnell dreht, wodurch ein Bereich mit sehr verdünnter Luft entsteht. Die Verdünnung ist so stark, dass mit Gas gefüllte geschlossene Objekte, darunter auch Gebäude, aufgrund des Druckunterschieds von innen explodieren können. Die Bestimmung der Geschwindigkeit der Luftbewegung in einem Trichter ist immer noch ein ernstes Problem. Schätzungen dieser Größe sind grundsätzlich aus indirekten Beobachtungen bekannt. Abhängig von der Intensität des Wirbels kann die Strömungsgeschwindigkeit darin variieren. Es wird angenommen, dass die Geschwindigkeit 18 m/s überschreitet und nach einigen indirekten Schätzungen 1300 km/h erreichen kann. Der Tornado selbst bewegt sich zusammen mit der Wolke, die ihn erzeugt. Die Energie eines typischen Tornados mit einem Radius von 1 km und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 70 m/s entspricht der Energie einer Standard-Atombombe von 20 Kilotonnen TNT, ähnlich der ersten Atombombe, die die Vereinigten Staaten während des Jahres explodierten Trinity-Test in New Mexico am 16. Juli 1945. Auf der Nordhalbkugel erfolgt die Luftrotation bei Tornados in der Regel gegen den Uhrzeigersinn. Die Gründe für die Entstehung von Tornados sind bislang nicht vollständig geklärt. Es ist möglich, nur einige allgemeine Informationen anzugeben, die für typische Tornados am charakteristischsten sind. Tornados bilden sich häufig an troposphärischen Fronten – Grenzflächen in der unteren 10-Kilometer-Schicht der Atmosphäre, die Luftmassen mit unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten, Temperaturen und Luftfeuchtigkeit trennen. Tornados durchlaufen in ihrer Entwicklung drei Hauptstadien. Im Anfangsstadium entsteht aus einer über dem Boden hängenden Gewitterwolke ein erster Trichter. Kalte Luftschichten direkt unter der Wolke strömen nach unten und ersetzen die warmen, die wiederum nach oben steigen. (Ein solch instabiles System entsteht normalerweise, wenn zwei atmosphärische Fronten zusammentreffen – warm und kalt). Die potentielle Energie dieses Systems wird in die kinetische Energie der Rotationsbewegung der Luft umgewandelt. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung nimmt zu und sie nimmt ihre klassische Form an. Die Rotationsgeschwindigkeit nimmt mit der Zeit zu, während im Zentrum des Tornados die Luft beginnt, intensiv nach oben zu steigen. So verläuft die zweite Phase der Existenz eines Tornados – die Phase des gebildeten Wirbels maximaler Kraft. Der Tornado ist vollständig ausgebildet und bewegt sich in verschiedene Richtungen. Die letzte Stufe ist die Zerstörung des Wirbels. Die Kraft des Tornados lässt nach, der Trichter verengt sich und löst sich von der Erdoberfläche, um allmählich wieder in die Mutterwolke aufzusteigen. Was passiert im Tornado? Im Jahr 1930 sah ein Bauer in Kansas, der gerade in den Keller gehen wollte, plötzlich einen Tornado auf sich zukommen. Es gab keinen Ort, an den man gehen konnte, und der Mann sprang in den Keller. Und hier hatte er unglaubliches Glück – der Fuß des Tornados brach plötzlich vom Boden ab und fegte über den Kopf des Glücklichen. Als der Bauer später zur Besinnung kam, beschrieb er das, was er sah, wie folgt: „Das große, zottige Ende des Trichters hing direkt über meinem Kopf. Alles drumherum war still. Aus dem Trichter kam ein zischendes Geräusch. Ich schaute nach oben und sah das Herz des Tornados. In seiner Mitte befand sich ein Hohlraum mit einem Durchmesser von 30 bis 70 Metern, der sich etwa einen Kilometer in die Höhe erstreckte. Die Wände des Hohlraums wurden durch rotierende Wolken gebildet, und der Hohlraum selbst wurde von einem kontinuierlichen Glanz von Blitzen erleuchtet, die im Zickzack von einer Wand zur anderen sprangen ... ". Hier ist ein weiterer ähnlicher Fall. Im Jahr 1951 brach in Texas ein Tornado, der sich einer Person näherte, vom Boden ab und fegte sechs Meter über seinen Kopf hinweg. Dem Zeugen zufolge betrug die Breite des inneren Hohlraums etwa 130 Meter, die Dicke der Wände etwa 3 Meter. Und im Inneren des Hohlraums leuchtete eine durchsichtige Wolke mit blauem Licht. Es gibt viele Zeugenaussagen, die behaupteten, dass in einigen Momenten die gesamte Oberfläche der Tornadosäule in einem seltsamen Schimmer von Gelbtönen zu leuchten begann. Tornados erzeugen außerdem starke elektromagnetische Felder und werden von Blitzen begleitet. Immer wieder wurden Kugelblitze bei Tornados beobachtet. Bei Tornados werden nicht nur leuchtende Kugeln beobachtet, sondern auch leuchtende Wolken, Flecken, rotierende Streifen und manchmal auch Ringe. Offensichtlich ist das Leuchten im Inneren des Tornados mit turbulenten Wirbeln unterschiedlicher Form und Größe verbunden. Manchmal leuchtet der ganze Tornado gelb. Bei Tornados entstehen oft Strömungen von enormer Stärke. Sie werden durch unzählige Blitze (gewöhnliche und kugelförmige) entladen oder führen zur Entstehung eines leuchtenden Plasmas, das die gesamte Oberfläche des Tornados bedeckt und hineingefallene Gegenstände entzündet. Der bekannte Forscher Camille Flammarion kam nach der Untersuchung von 119 Tornados zu dem Schluss, dass in 70 Fällen das Vorhandensein von Elektrizität in ihnen zweifelsfrei war und in 49 Fällen „keine Spur von Elektrizität in ihnen vorhanden war, oder zumindest nicht.“ sich äußern." Die Eigenschaften des Plasmas, das manchmal Tornados umhüllt, sind weitaus weniger bekannt. Es ist unbestreitbar, dass einige Objekte in der Nähe der Zerstörungszone verbrannt, verkohlt oder ausgetrocknet sind. K. Flammarion schrieb, dass der Tornado, der Shatney (Frankreich) im Jahr 1839 verwüstete, „... die Bäume verbrannte, die an den Seiten seines Weges standen, und diejenigen, die auf diesem Weg selbst standen, wurden entwurzelt. Der Wirbel wirkte nur auf die verbrannten Bäume.“ auf der einen Seite, auf der alle Blätter und Zweige nicht nur gelb wurden, sondern auch vertrockneten, während die andere Seite unberührt blieb und wie zuvor grün wurde. Nach dem Tornado, der 1904 Moskau verwüstete, wurden viele umgestürzte Bäume schwer verbrannt. Es stellt sich heraus, dass Luftwirbelstürme nicht nur eine Rotation der Luft um eine bestimmte Achse sind. Dies ist ein komplexer Energieprozess. Es kommt vor, dass Menschen, die ohne ersichtlichen Grund nicht von einem Tornado berührt werden, tot umfallen. Offenbar kommen in diesen Fällen Menschen durch hochfrequente Ströme ums Leben. Dies wird dadurch bestätigt, dass in den verbliebenen Häusern Steckdosen, Empfänger und andere Geräte ausfallen, die Uhr beginnt falsch zu gehen. Die meisten Tornados werden auf dem nordamerikanischen Kontinent registriert, insbesondere in den Zentralstaaten der Vereinigten Staaten (es gibt sogar einen Begriff – Tornado Alley. Dies ist der historische Name der zentralamerikanischen Staaten, in denen es die meisten Tornados gibt beobachtet), weniger - in den östlichen Bundesstaaten der Vereinigten Staaten. Im Süden, in den Florida Keys, tauchen von Mai bis Mitte Oktober fast täglich Tornados aus dem Meer auf, weshalb das Gebiet den Spitznamen „Land der Wasserspeier“ erhalten hat. Im Jahr 1969 wurden hier 395 solcher Wirbel registriert. Die zweite Region der Erde, in der Bedingungen für die Entstehung von Tornados herrschen, ist Europa (mit Ausnahme der Iberischen Halbinsel) und das gesamte europäische Territorium Russlands. Klassifizierung von Tornados Peitschenartig Dies ist die häufigste Art von Tornados. Der Trichter sieht glatt und dünn aus und kann ziemlich gewunden sein. Die Länge des Trichters übersteigt seinen Radius deutlich. Schwache Wirbelstürme und Strudel, die auf das Wasser herabsinken, sind in der Regel peitschenartige Wirbelstürme. Fuzzy Erscheint als zottige, rotierende Wolken, die den Boden erreichen. Manchmal übersteigt der Durchmesser eines solchen Tornados sogar seine Höhe. Alle Krater mit großem Durchmesser (mehr als 0,5 km) sind undeutlich. Normalerweise handelt es sich dabei um sehr starke Wirbelstürme, oft um zusammengesetzte Wirbelstürme. Aufgrund ihrer Größe und der sehr hohen Windgeschwindigkeiten verursachen sie enorme Schäden. Zusammengesetzt Kann aus zwei oder mehr separaten Blutgerinnseln rund um den zentralen Tornado bestehen. Solche Tornados können fast jede Stärke haben, meistens handelt es sich jedoch um sehr starke Tornados. Sie verursachen auf weiten Flächen erhebliche Schäden. Feurig Dies sind gewöhnliche Tornados, die von einer Wolke erzeugt werden, die infolge eines starken Feuers oder eines Vulkanausbruchs entsteht. Um die Stärke von Tornados in den Vereinigten Staaten zu charakterisieren, wurde die Fujita-Pearson-Skala entwickelt, die aus 7 Kategorien besteht, und die Windstärke Null (schwächste) fällt mit dem Hurrikanwind auf der Beaufort-Skala zusammen. Die Beaufort-Skala ist eine zwölfstufige Skala der Weltorganisation für Meteorologie zur ungefähren Schätzung der Windgeschwindigkeit durch ihre Wirkung auf Bodenobjekte oder durch Wellen auf hoher See. Berechnet von 0 – Windstille bis 12 – Hurrikan. Tornados fegen mit schrecklicher Wucht über Städte hinweg und fegen sie zusammen mit Hunderten von Einwohnern vom Erdboden. Manchmal wird die starke Zerstörungskraft dieses Naturelements dadurch verstärkt, dass sich mehrere Tornados vereinen und gleichzeitig zuschlagen. Das Gebiet nach einem Tornado ist wie ein Schlachtfeld nach einem schrecklichen Bombenangriff. Beispielsweise zerstörten am 30. Mai 1879 zwei im Abstand von 20 Minuten aufeinanderfolgende Tornados die Provinzstadt Irving mit 300 Einwohnern im Norden von Kansas. Mit dem Irving-Tornado wird einer der überzeugendsten Beweise für die enorme Kraft von Tornados in Verbindung gebracht: Eine 75 m lange Stahlbrücke über den Big Blue River wurde in die Luft gehoben und wie ein Seil gedreht. Die Überreste der Brücke waren auf ein dichtes, kompaktes Bündel aus Stahlwänden, Trägern und Seilen reduziert worden, die auf phantastischste Weise zerrissen und verdreht waren. Derselbe Tornado zog durch den Lake Freeman. Er riss vier Teile der Eisenbahnbrücke von den Betonstützen, hob sie in die Luft, schleifte sie etwa zwölf Meter weit und warf sie in den See. Jeder wog einhundertfünfzehn Tonnen! ich denke das ist genug

Kapitel Sechs
Wirbelbewegung von Gasen und Flüssigkeiten

6.1. Rätsel atmosphärischer Wirbel

Wir beschäftigen uns überall mit der Wirbelbewegung von Gasen und Flüssigkeiten. Die größten Wirbel auf der Erde sind atmosphärische Wirbelstürme, die zusammen mit Antizyklonen – Zonen mit erhöhtem Druck der Erdatmosphäre, die nicht von Wirbelbewegungen erfasst werden – das Wetter auf dem Planeten bestimmen. Der Durchmesser der Zyklone erreicht Tausende von Kilometern. Die Luft im Zyklon führt eine komplexe dreidimensionale Spiralbewegung aus. Auf der Nordhalbkugel drehen sich Zyklone wie das aus dem Bad in das Rohr fließende Wasser gegen den Uhrzeigersinn (von oben gesehen), auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn, aufgrund der Wirkung der Corioliskräfte aus der Erdrotation.
Im Zentrum des Zyklons ist der Luftdruck deutlich geringer als an seiner Peripherie, was durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte bei der Rotation des Zyklons erklärt wird.
Ein Zyklon mittlerer Breite entsteht in mittleren Breiten an Orten der Krümmung atmosphärischer Fronten und formt sich während seiner Bewegung hauptsächlich nach Norden, wo er warme Luft aus dem Süden transportiert, allmählich zu einer immer stabileren und mächtigeren Formation. Der entstehende Zyklon erfasst zunächst nur die unteren, oberflächlichen Luftschichten, die gut erwärmt sind. Der Wirbel wächst von unten nach oben. Bei der weiteren Entwicklung des Zyklons erfolgt der Lufteinstrom immer noch in der Nähe der Erdoberfläche. Diese warme Luft steigt im zentralen Teil des Zyklons auf und verlässt den gebildeten Zyklon in einer Höhe von 6–8 km. Der darin enthaltene Wasserdampf kondensiert in einer Höhe, in der Kälte herrscht, was zur Bildung von Wolken und Niederschlägen führt.
Ein solches Bild der Entwicklung eines Zyklons, das heute von Meteorologen auf der ganzen Welt anerkannt wird, wird in den in den 70er Jahren in der UdSSR geschaffenen und in Armenien erfolgreich getesteten Meteotronanlagen erfolgreich modelliert, um Regen zu verursachen. Am Boden montierte Turbostrahltriebwerke erzeugten einen wirbelnden Strom heißer Luft, der nach oben stieg. Nach einiger Zeit entstand über diesem Ort eine Wolke, die sich allmählich zu einer Wolke entwickelte, aus der es regnete.
Tropische Wirbelstürme, die im Pazifik als Taifune und im Atlantik als Hurrikane bezeichnet werden, verhalten sich ganz anders als langsame Wirbelstürme in mittleren Breiten. Sie haben viel kleinere Durchmesser (100-300 km) als die mittleren Breiten, zeichnen sich aber durch große Druckgradienten, sehr starke Winde (bis zu 50 und sogar 100 m/s) und starke Regenfälle aus.
Tropische Wirbelstürme entstehen nur über dem Ozean, am häufigsten zwischen 5 und 25 ° nördlicher Breite. Näher am Äquator, wo die ablenkenden Corioliskräfte gering sind, werden sie nicht erzeugt, was die Rolle der Corioliskräfte bei der Entstehung von Zyklonen beweist.
Tropische Wirbelstürme bewegen sich zunächst nach Westen und dann nach Norden oder Nordosten und verwandeln sich allmählich in gewöhnliche, aber sehr tiefe Wirbelstürme. Wenn sie vom Meer an Land gelangen, verschwinden sie schnell darüber. Daher spielt die Meeresfeuchtigkeit in ihrem Leben eine große Rolle, da sie beim Kondensieren in einem aufsteigenden Wirbelluftstrom eine große Menge latenter Verdunstungswärme freisetzt. Letzteres erwärmt die Luft und erhöht ihren Aufstieg, was zu einem starken Abfall des Luftdrucks führt, wenn sich ein Taifun oder Hurrikan nähert.

Reis. 6.1. Riesiger atmosphärischer Taifunwirbel (Blick aus dem Weltraum)

Diese riesigen tobenden Wirbelstürme haben zwei mysteriöse Eigenschaften. Erstens kommen sie auf der Südhalbkugel selten vor. Das zweite ist das Vorhandensein des „Auges des Sturms“ im Zentrum einer solchen Formation – einer Zone mit einem Durchmesser von 15 bis 30 km, die durch einen ruhigen und klaren Himmel gekennzeichnet ist.
Zu erkennen, dass ein Taifun und noch mehr ein Zyklon mittlerer Breite aufgrund seines enormen Durchmessers ein Wirbelsturm ist, ist nur aus kosmischer Höhe möglich. Von Astronauten aufgenommene Fotos von wirbelnden Wolkenketten sind spektakulär. Aber für einen Bodenbeobachter ist ein Tornado die offensichtlichste Art von atmosphärischem Wirbel. Der Durchmesser seiner Rotationssäule, die sich in Richtung der Wolken erstreckt, beträgt an ihrer dünnsten Stelle 300–1000 m über dem Land und nur einige Dutzend Meter über dem Meer. In Nordamerika, wo Tornados viel häufiger auftreten als in Europa (bis zu 200 pro Jahr), werden sie Tornados genannt. Dort entstehen sie hauptsächlich über dem Meer und wüten, wenn sie sich über dem Land befinden.
Das folgende Bild der Entstehung eines Tornados wird gegeben in: „Am 30. Mai 1979, um 16 Uhr nachmittags, trafen zwei schwarze und dichte Wolken im Norden von Kansas aufeinander. 15 Minuten nachdem sie kollidierten und verschmolzen.“ In einer einzigen Wolke wuchs ein Trichter aus der unteren Oberfläche. Er verlängerte sich schnell, nahm die Form eines riesigen Baumstamms an, erreichte den Boden und spielte drei Stunden lang wie eine riesige Schlange Streiche im Staat und zerschmetterte und zerstörte alles, was kam auf seine Weise - Häuser, Bauernhöfe, Schulen ... "
Dieser Tornado riss die 75 Meter lange Stahlbetonbrücke von Steinbullen ab, verknotete sie und warf sie in den Fluss. Experten errechneten später, dass der Luftstrom dazu eine Überschallgeschwindigkeit haben müsse.
Was die Luft bei Tornados mit solchen Geschwindigkeiten macht, verwirrt die Menschen. So dringen die in einem Tornado verteilten Späne leicht in Bretter und Baumstämme ein. Darin heißt es, dass ein von einem Tornado erfasster Metalltopf von innen nach außen gedreht wurde, ohne dass das Metall zerbrach. Solche Tricks werden dadurch erklärt, dass die Verformung des Metalls in diesem Fall ohne eine starre Unterlage erfolgte, die das Metall beschädigen könnte, da sich das Objekt in der Luft befand.

Reis. 6.2. Foto eines Tornados.

Tornados sind keineswegs ein seltenes Naturphänomen, obwohl sie nur auf der Nordhalbkugel vorkommen, weshalb zahlreiche Beobachtungsdaten über sie gesammelt wurden. Der Hohlraum des Trichters („Stamm“) des Tornados ist von „Wänden“ aus Luft umgeben, die sich hektisch in einer Spirale gegen den Uhrzeigersinn dreht (wie bei einem Taifun) (siehe Abb. 6.3). Hier erreicht die Luftgeschwindigkeit 200-300 MS. Da der statische Druck darin mit zunehmender Gasgeschwindigkeit abnimmt, saugen die „Wände“ des Tornados wie ein Staubsauger die in der Nähe der Erdoberfläche erwärmte Luft und damit die auftreffenden Gegenstände an.
Alle diese Objekte steigen in die Höhe, manchmal bis zur Wolke, an der der Tornado ruht.

Die Auftriebskraft von Tornados ist sehr hoch. Sie transportieren also nicht nur kleine Gegenstände, sondern manchmal auch Vieh und Menschen über beträchtliche Entfernungen. Am 18. August 1959 hob ein Tornado in der Region Minsk das Pferd in beträchtliche Höhe und trug es davon. Die Leiche des Tieres wurde nur eineinhalb Kilometer entfernt gefunden. Im Jahr 1920 zerstörte ein Tornado im Bundesstaat Kansas eine Schule und schleuderte einen Lehrer mit einer ganzen Klasse von Schulkindern samt ihren Schreibtischen in die Luft. Wenige Minuten später wurden sie alle zusammen mit den Trümmern der Schule zu Boden geworfen. Die meisten Kinder und der Lehrer blieben am Leben und unverletzt, aber 13 Menschen starben.
Es gibt viele Fälle, in denen Tornados Menschen über beträchtliche Entfernungen heben und transportieren, ohne dass sie Schaden nehmen. Das Paradoxste von ihnen wird beschrieben in: Ein Tornado in Mytischtschi bei Moskau flog in die Familie einer Bäuerin Selezneva. Nachdem er die Frau, den ältesten Sohn und das Baby in den Graben geworfen hatte, trug er den mittleren Sohn Petja mit. Er wurde erst am nächsten Tag im Moskauer Sokolniki-Park gefunden. Der Junge lebte und es ging ihm gut, aber er hatte Todesangst. Das Seltsamste dabei ist, dass Sokolniki von Mytischtschi aus nicht in der Richtung liegt, in die sich der Tornado bewegte, sondern in der entgegengesetzten Richtung. Es stellt sich heraus, dass der Junge nicht im Zuge des Tornados verlegt wurde, sondern in die entgegengesetzte Richtung, wo sich längst alles beruhigt hatte! Oder ist er in die Vergangenheit gereist?
Es scheint, dass Gegenstände in einem Tornado von einem starken Wind getragen werden sollten. Doch am 23. AVP/100 1953, während eines Tornados in Rostow, soll ein starker Windstoß die Fenster und Türen im Haus geöffnet haben. Gleichzeitig flog der Wecker, der auf der Kommode lag, durch drei Türen, eine Küche, einen Flur und auf den Dachboden des Hauses. Welche Kräfte trieben ihn? Immerhin blieb das Gebäude unversehrt, und der Wind, der den Wecker so tragen konnte, musste das Gebäude, das einen viel größeren Seitenwind hat als der Wecker, komplett zerstören.
Und warum senken Tornados, die haufenweise kleine Gegenstände bis in die Wolken heben, diese in beträchtlicher Entfernung fast genauso gehäuft ab, ohne sich zu zerstreuen, sondern als würden sie aus ihren Ärmeln strömen?
Die untrennbare Verbindung mit der übergeordneten Gewitterwolke ist ein charakteristischer Unterschied zwischen einem Tornado und anderen Wirbelbewegungen der Atmosphäre. Entweder, weil riesige elektrische Ströme von der Gewitterwolke entlang des „Stamms“ des Tornados zum Boden fließen, oder weil die Staub- und Wassertropfen im Wirbelwind des Tornados durch Reibung stark elektrisiert werden, Tornados jedoch von einem hohen Maß an Elektrizität begleitet werden Aktivität. Der Hohlraum des „Stamms“ von Wand zu Wand wird ständig von elektrischen Entladungen durchbohrt. Oftmals leuchtet es sogar.
Aber im Hohlraum des „Stamms“ des Tornados wird die Wirbelbewegung der Luft abgeschwächt und häufiger nicht von unten nach oben, sondern von oben nach unten gerichtet * (* Darin heißt es jedoch, dass sich die Luft im Hohlraum des „Stamms“ eines Tornados von unten nach oben und in seinen Wänden von oben nach unten bewegt.). Es gibt Fälle, in denen eine solche Abwärtsströmung im Inneren des Tornados so stark wurde, dass sie Gegenstände in den Boden drückte (siehe Abb. 6.3.). Das Fehlen einer intensiven Rotation im inneren Hohlraum eines Tornados macht ihn in dieser Hinsicht einem Taifun ähnlich. Ja, und das „Auge des Sturms“ im Tornado existiert, bevor er aus der Wolke den Boden erreicht. So beschreibt es Y. Maslov poetisch: „In einer Gewitterwolke erscheint plötzlich ein „Auge“, nämlich ein „Auge“, mit einer toten, leblosen Pupille. Das Gefühl ist, als würde er in die Beute blicken. Er hat es bemerkt! Mit dem Dröhnen und der Geschwindigkeit eines Kurierzuges rast es zu Boden und hinterlässt eine lange, deutlich sichtbare Spur – einen Schweif.
Die Frage nach den Quellen der wirklich unerschöpflichen Energie, über die Tornados und noch mehr Taifune verfügen, beschäftigt Fachleute schon lange. Es ist klar, dass die Wärmeenergie riesiger feuchter Luftmassen letztendlich in die Energie der Luftbewegung im atmosphärischen Wirbel umgewandelt wird. Aber warum konzentriert es sich in so kleinen Volumina wie dem Körper eines Tornados? Und widerspricht eine solche spontane Energiekonzentration nicht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass thermische Energie nur spontan zerstreut werden kann?
Es gibt viele Hypothesen zu diesem Thema, aber es gibt noch keine klaren Antworten.
V. A. Atsukovsky erforscht die Energie von Gaswirbeln und schreibt, dass „der Körper eines Gaswirbels im Prozess der Wirbelbildung durch die Umgebung komprimiert wird“. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass der „Stamm“ eines Tornados dünner ist als seine Basis, wo die Reibung am Boden es ihm nicht ermöglicht, eine hohe Rotationsgeschwindigkeit zu entwickeln. Die Kompression des Wirbelkörpers durch den Umgebungsdruck führt aufgrund des Impulserhaltungssatzes zu einer Erhöhung seiner Rotationsgeschwindigkeit. Und mit zunehmender Geschwindigkeit des Gases im Wirbel sinkt der statische Druck darin noch mehr. Daraus folgert Atsyukovsky, dass der Wirbel die Energie der Umgebung konzentriert, und dass sich dieser Prozess grundlegend von anderen unterscheidet, der mit der Ableitung von Energie in die Umgebung einhergeht.
An dieser Stelle könnte die Bewegungstheorie den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik retten, wenn man entdecken könnte, dass Gaswirbel Energie in erheblichen Mengen abstrahlen. In Anbetracht dessen, was in Abschnitt 4.4 gesagt wurde, erfordert die Bewegungstheorie, dass die Luft, wenn sie in einem Tornado oder Taifun rotiert, nicht weniger Energie ausstrahlt, als sie verbraucht, um die Luft zu drehen. Und durch einen Tornado und noch mehr durch einen Taifun strömen während seiner Existenz riesige Luftmassen, die sich verdrehen.
Es scheint, dass feuchte Luft leichter „zusätzliche“ Massenenergie abgeben kann, ohne zu strahlen. Tatsächlich verlassen fallende Regentropfen nach der Kondensation der Feuchtigkeit den Wirbel, wenn sie von einem atmosphärischen Wirbel in eine große Höhe gehoben wird, und ihre Masse nimmt dadurch ab. Aber die thermische Energie des Wirbels nimmt dadurch nicht nur nicht ab, sondern steigt im Gegenteil durch die Freisetzung der latenten Verdampfungswärme bei der Kondensation von Wasser. Dies führt zu einer Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit im Wirbel, sowohl aufgrund einer Erhöhung der Aufstiegsgeschwindigkeit der Luft als auch aufgrund einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit, wenn der Wirbelkörper komprimiert wird. Darüber hinaus führt die Entfernung der Masse der Wassertropfen aus dem Wirbel nicht zu einer Erhöhung der Bindungsenergie des rotierenden Systems und zu einer Vergrößerung des Massendefekts im verbleibenden Wirbel. Die Bindungsenergie des Systems würde zunehmen (und damit auch die Stabilität des Systems), wenn ihm bei der Beschleunigung der Rotation des Systems ein Teil der inneren Energie des Systems – Wärme – entzogen würde. Und Wärme lässt sich am einfachsten durch Strahlung abführen.
Anscheinend ist niemand auf die Idee gekommen, die Tepe-Strahlung (Infrarot- und Mikrowellenstrahlung) von Tornados und Taifunen zu registrieren. Vielleicht existiert es, aber wir wissen es einfach noch nicht. Allerdings spüren viele Menschen und Tiere das Herannahen eines Hurrikans auch dann, wenn sie sich in Innenräumen aufhalten und nicht in den Himmel schauen. Und ich denke, das liegt nicht nur an dem Abfall des Luftdrucks, der die Krähen vor Schmerzen in den Knochen, die Hohlräume haben, zum Krächzen bringt. Die Menschen empfinden etwas anderes, manche beängstigend, andere aufregend. Vielleicht handelt es sich dabei um Torsionsstrahlung, die von einem Tornado und einem Taifun sehr intensiv sein sollte?
Es wäre interessant, Astronauten zu bitten, Infrarotaufnahmen von Taifunen aus der Weltraumhöhe zu machen. Es scheint, dass solche Fotos uns viel Neues erzählen könnten.
Allerdings wurden solche Aufnahmen des größten Wirbelsturms in der Atmosphäre der Planeten des Sonnensystems schon lange, wenn auch nicht im Infrarotlicht, aus kosmischer Höhe aufgenommen. Dabei handelt es sich um Aufnahmen des Großen Roten Flecks des Jupiter, der, wie Untersuchungen seiner 1979 von der amerikanischen Raumsonde Voyager 1 aufgenommenen Aufnahmen ergaben, ein riesiger, ständig existierender Wirbelsturm in der mächtigen Atmosphäre des Jupiter ist (Abb. 6.4). . Das „Auge des Sturms“ dieses zyklopischen Zyklopentaifuns mit einer Größe von 40 x 13.000 km leuchtet selbst im sichtbaren Lichtbereich in einer unheilvollen roten Farbe, woher auch sein Name stammt.

Reis. 6.4. Der Große Rote Fleck (SR) des Jupiter und die Umgebung des Flecks („Voyager 1“, 1979).

6.2. Wirbel-Ranke-Effekt

Bei der Erforschung von zyklischen Abscheidern zur Gasreinigung aus Staub entdeckte der französische Metallurgieingenieur J. Ranke Ende der 1920er Jahre ein ungewöhnliches Phänomen: In der Mitte des Strahls hatte das den Zyklon verlassende Gas eine niedrigere Temperatur als die ursprüngliche. Bereits Ende 1931 erhielt Ranke das erste Patent für ein von ihm „Wirbelrohr“ (VT) genanntes Gerät, bei dem der Druckluftstrom in zwei Ströme – kalt und heiß – aufgeteilt wird. Bald lässt er diese Erfindung in anderen Ländern patentieren.
1933 berichtete Ranke der Französischen Physikalischen Gesellschaft über das von ihm entdeckte Phänomen der Trennung von komprimiertem Gas in BT. Seine Botschaft stieß jedoch bei der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf Misstrauen, da niemand die Physik dieses Prozesses erklären konnte. Schließlich erkannten Wissenschaftler schon kurz zuvor die Undurchführbarkeit der fantastischen Idee des „Maxwell-Dämons“, der, um warmes Gas in heißes und kaltes zu trennen, schnelle Gasmoleküle durch ein Mikroloch aus einem Gefäß mit freisetzen musste Gas geben und keine langsamen Gase ablassen. Alle entschieden, dass dies dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und dem Gesetz der zunehmenden Entropie widerspricht.

Reis. 6.5. Wirbelrohr Ranke.

Mehr als 20 Jahre lang wurde Rankes Entdeckung ignoriert. Und erst 1946 veröffentlichte der deutsche Physiker R. Hilsch eine Arbeit über experimentelle Studien zur VT, in der er Empfehlungen für die Gestaltung solcher Geräte gab. Seitdem werden sie manchmal auch als Ranke-Hilsch-Pfeifen bezeichnet.
Doch bereits 1937 bewies der sowjetische Wissenschaftler K. Strahovich, der nichts von Rankes Experimenten wusste, in einer Vorlesung über angewandte Gasdynamik theoretisch, dass in rotierenden Gasströmen Temperaturunterschiede auftreten sollten. Doch erst nach dem Zweiten Weltkrieg begann in der UdSSR, wie auch in vielen anderen Ländern, die weit verbreitete Nutzung des Wirbeleffekts. Es sei darauf hingewiesen, dass sowjetische Forscher in dieser Richtung Anfang der 70er Jahre weltweit die Führung übernahmen. Einen Überblick über einige sowjetische Arbeiten zur VT gibt beispielsweise das Buch, aus dem wir sowohl das oben Gesagte in diesem Abschnitt als auch einen Großteil dessen, was im Folgenden dargelegt wird, übernommen haben.
Im Ranke-Wirbelrohr, dessen Diagramm in Abb. Gemäß Fig. 6.5 ist ein zylindrisches Rohr 1 an einem Ende mit einer Spirale 2 verbunden, die mit einem Düseneinlass mit rechteckigem Querschnitt endet, der die Zufuhr von komprimiertem Arbeitsgas in das Rohr tangential zum Umfang seiner Innenfläche gewährleistet. Am anderen Ende ist die Spirale durch eine Membran 3 mit einem Loch in der Mitte verschlossen, dessen Durchmesser deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs 1. Durch dieses Loch tritt ein kalter Gasstrom aus dem Rohr 1 aus, der wird während seiner Wirbelbewegung im Rohr 1 in kalte (zentrale) und heiße (periphere) Teile getrennt. Der heiße Teil der Strömung, angrenzend an die Innenfläche des Rohrs 1, dreht sich, bewegt sich zum anderen Ende des Rohrs 1 und verlässt dieses durch den Ringspalt zwischen seiner Kante und dem Einstellkegel 4.
B erklärt, dass jeder sich bewegende Gas- (oder Flüssigkeits-)Strom, wie Sie wissen, zwei Temperaturen hat: die thermodynamische (auch statische) Temperatur T, die durch die Energie der thermischen Bewegung der Gasmoleküle bestimmt wird (diese Temperatur würde mit einem sich mitbewegenden Thermometer gemessen werden). die Gasströmung mit der gleichen Geschwindigkeit V, die die Strömung darstellt) und die Stagnationstemperatur T0, die mit einem stationären Thermometer im Strömungsweg gemessen wird. Diese Temperaturen hängen durch die Beziehung zusammen

(6.1)

wobei C die spezifische Wärmekapazität des Gases ist. Der zweite Term in (6.1) beschreibt den Temperaturanstieg aufgrund der Abbremsung des Gasstroms am Thermometer. Erfolgt die Stagnation nicht nur an der Messstelle, sondern über den gesamten Strömungsabschnitt, so wird das gesamte Gas auf die Stagnationstemperatur T0 erhitzt. Dabei wird die kinetische Energie der Strömung in Wärme umgewandelt.
Durch Transformation der Formel (6.1) erhalten wir den Ausdruck

(6.2)

Dies besagt, dass mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit V unter adiabatischen Bedingungen die thermodynamische Temperatur abnimmt.
Beachten Sie, dass der letzte Ausdruck nicht nur auf den Gasstrom, sondern auch auf den Flüssigkeitsstrom anwendbar ist. Darin soll mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit V unter adiabatischen Bedingungen auch die thermodynamische Temperatur der Flüssigkeit sinken. Genau auf diesen Temperaturabfall der in der sich verengenden Leitung zur Turbine beschleunigten Wasserströmung hat L. Gerbrand in Abschnitt 3.4 hingewiesen, als er vorschlug, die Wärme des Flusswassers in die kinetische Energie der der Turbine zugeführten Strömung umzuwandeln Wasserkraftwerke.
Tatsächlich wird der Ausdruck (6.1) noch einmal in der Form umgeschrieben

(6.3)

wir erhalten die Formel für die Erhöhung der kinetischen Energie der Wasserströmung

(Hier ist m die Wassermasse, die durch die Leitung geflossen ist).
Aber zurück zum Wirbelrohr. Durch die Beschleunigung in seiner Eingangsspirale auf eine hohe Geschwindigkeit weist das Gas am Eingang des zylindrischen Rohrs 1 die maximale Tangentialgeschwindigkeit VR und die niedrigste thermodynamische Temperatur auf. Dann bewegt es sich in Rohr 1 entlang einer zylindrischen Spirale zum entfernten Auslass, der teilweise durch Kegel 4 verschlossen ist. Wenn dieser Kegel entfernt wird, tritt der gesamte Gasstrom ungehindert durch das entfernte (heiße) Ende von Rohr 1 aus. Darüber hinaus ist der VT saugt durch das Loch in der Membran 3 einen Teil der Außenluft an. (Die Funktionsweise von Wirbelejektoren, die kleinere Abmessungen als Direktstrom-Ejektoren haben, basiert auf diesem Prinzip.)
Durch die Anpassung des Spalts zwischen dem Konus 4 und dem Rand des Rohrs 1 erreichen sie jedoch einen Druckanstieg im Rohr auf einen solchen Wert, bei dem das Ansaugen von Außenluft aufhört und ein Teil des Gases aus dem Rohr 1 auszutreten beginnt durch das Loch in der Membran 3. Gleichzeitig entsteht im Rohr 1 eine zentrale (paraxiale) Wirbelströmung, die sich in Richtung der Hauptwirbelströmung (peripher) bewegt, sich aber, wie in angegeben, in die gleiche Richtung dreht.
Im gesamten Komplex der im VT ablaufenden Prozesse gibt es zwei Hauptprozesse, die nach Meinung der meisten Forscher die Umverteilung der Energie zwischen den peripheren und zentralen Wirbelgasströmen darin bestimmen.
Der erste Hauptprozess ist die Umstrukturierung des Feldes der Tangentialgeschwindigkeiten rotierender Strömungen, wenn sie sich entlang des Rohrs bewegen. Die schnell rotierende periphere Strömung überträgt ihre Rotation nach und nach auf die auf sie zulaufende Zentralströmung. Wenn sich die Gaspartikel der zentralen Strömung der Membran 3 nähern, ist die Rotation beider Strömungen daher in die gleiche Richtung gerichtet, und es entsteht, als ob sich ein fester Zylinder und nicht ein Gas um seine Achse dreht. Einen solchen Wirbel nennt man „quasifest“. Dieser Name ist dadurch bedingt, dass die Teilchen eines rotierenden Vollzylinders bei ihrer Bewegung um die Achse des Zylinders die gleiche Abhängigkeit der Tangentialgeschwindigkeit vom Abstand zur Achse haben: Vr. =. ?R.
Der zweite Hauptprozess im WP ist der Ausgleich der thermodynamischen Temperaturen der peripheren und zentralen Strömungen in jedem Abschnitt des WP, verursacht durch turbulenten Energieaustausch zwischen den Strömungen. Ohne diese Ausrichtung hätte die innere Strömung, die geringere Tangentialgeschwindigkeiten aufweist als die periphere, eine höhere thermodynamische Temperatur als die periphere. Da die Tangentialgeschwindigkeiten der peripheren Strömung größer sind als die der zentralen, ergibt sich nach dem Ausgleich der thermodynamischen Temperaturen die Stagnationstemperatur der peripheren Strömung, die sich zum Auslass von Rohr 1 bewegt, das zur Hälfte von Kegel 4 bedeckt ist größer als die der zentralen Strömung, die sich in Richtung des Lochs in der Membran 3 bewegt.
Die gleichzeitige Wirkung der beiden beschriebenen Hauptprozesse führt nach Ansicht der meisten Forscher zur Energieübertragung vom zentralen Gasstrom im VT auf den peripheren und zur Trennung des Gases in kalte und heiße Ströme.
Diese Vorstellung von der Arbeit der VT wird von der Mehrheit der Spezialisten noch immer anerkannt. Und am Design des VT hat sich seit der Zeit von Ranke nicht viel geändert, obwohl der Anwendungsbereich des VT seitdem erweitert wurde. Es wurde festgestellt, dass VTs, die ein konisches (kleiner Konuswinkel) Rohr anstelle eines zylindrischen Rohrs verwenden, eine etwas bessere Leistung erbringen. Allerdings sind sie schwieriger herzustellen. Meistens werden mit Gasen betriebene Spannungswandler zur Kälteerzeugung eingesetzt, aber manchmal, beispielsweise beim Betrieb in Wirbelthermostaten, werden sowohl kalte als auch heiße Ströme verwendet.
Obwohl das Wirbelrohr einen viel geringeren Wirkungsgrad hat als andere Arten von Industriekühlschränken, was auf den hohen Energieverbrauch für die Komprimierung des Gases vor seiner Einspeisung in den VT zurückzuführen ist, machen es die extreme Einfachheit des Designs und die Schlichtheit des VT aus für viele Anwendungen unverzichtbar.
VT kann mit allen gasförmigen Arbeitsflüssigkeiten (z. B. mit Wasserdampf) und bei verschiedenen Druckabfällen (von Bruchteilen einer Atmosphäre bis zu Hunderten von Atmosphären) arbeiten. Der Bereich der Gasdurchflussraten in VT ist ebenfalls sehr breit (von Bruchteilen von m3/Stunde bis zu Hunderttausenden m3/Stunde) und damit auch der Bereich ihrer Kapazitäten. Allerdings mit einer Steigerung
Der Durchmesser des VT (d. h. mit einer Erhöhung seiner Leistung) erhöht den Wirkungsgrad des VT.
Wenn VT zur gleichzeitigen Erzeugung kalter und heißer Gasströme verwendet wird, wird das Rohr ungekühlt. Solche WEA nennt man adiabatisch. Wenn jedoch nur ein kalter Strom verwendet wird, ist es rentabler, VT zu verwenden, bei dem der Rohrkörper oder sein entferntes (heißes) Ende durch einen Wassermantel oder eine andere Methode zwangsweise gekühlt wird. Mit der Kühlung können Sie die Kühlleistung des HT erhöhen.

6.3. Wirbelrohrparadoxien

Das Wirbelrohr, das zum „Maxwellschen Dämon“ wurde (der die Trennung schneller von langsamen Gasmolekülen vornimmt), fand nach seiner Erfindung durch J. Ranke lange Zeit keine Anerkennung. Im Allgemeinen alle Verfahren und Geräte , wenn sie keine theoretische Begründung und wissenschaftliche Erklärung erhalten, sind sie in unserem „aufgeklärten“ Jahrhundert mit ziemlicher Sicherheit zur Ablehnung verurteilt. Das ist, wenn man so will, die Kehrseite der Aufklärung: Alles, was keine momentane Erklärung findet, hat keine Daseinsberechtigung ! Und in Rankes Pfeife blieb und bleibt vieles unklar, auch nach dem Erscheinen der obigen Erläuterung ihres Werkes. Leider bemerken die Autoren von Büchern und Lehrbüchern selten die Unklarheiten bestimmter Themen, sondern versuchen es im Gegenteil häufiger sie zu umgehen und zu verschleiern, um den Anschein der Allmacht der Wissenschaft zu erwecken. Das Buch bildet in dieser Hinsicht keine Ausnahme.
Also, auf Seite 25, wenn sie den Umverteilungsprozess erklärt! Energie in VT durch Neuordnung des Geschwindigkeitsfeldes rotierender Gasströme und das Auftreten eines „quasifesten“ Wirbels kann man einige Verwirrung feststellen. Zum Beispiel lesen wir: „Wenn sich die zentrale Strömung auf ... zubewegt, erfährt sie von der Seite der äußeren Strömung her eine immer intensivere Verwirbelung. Wenn dabei die äußeren Schichten die inneren verdrehen, führt dies dazu ... . Die Tangentialgeschwindigkeiten der inneren Strömung nehmen ab und die der äußeren nehmen zu. Die Unlogik dieses Satzes lässt Sie sich fragen, ob die Autoren des Buches versuchen, etwas zu verbergen, das nicht erklärt werden kann, um den Anschein von Logik zu erwecken, wo es keine gibt?
Versuche, durch die Konstruktion und Lösung eines Systems gasdynamischer Gleichungen, die Prozesse bei VT beschreiben, eine Theorie der VT zu erstellen, führten bei vielen Autoren zu unüberwindlichen mathematischen Schwierigkeiten. Inzwischen haben Untersuchungen des Wirbeleffekts durch Experimentatoren darin immer mehr neue Merkmale offenbart, deren Begründung sich nach keiner der akzeptierten Hypothesen als unmöglich erwies.
In den 1970er Jahren stimulierte die Entwicklung der kryogenen Technologie die Suche nach neuen Möglichkeiten des Wirbeleffekts, da andere bestehende Kühlmethoden – Gasdrosselung, Ausstoß und Gasexpansion – keine Lösung für die praktischen Probleme boten, die bei der Kühlung großer Volumina auftraten und verflüssigende Gase mit niedriger Kondensationstemperatur. Daher wurde die Forschung zum Betrieb von Wirbelkühlern noch intensiver vorangetrieben.
Die interessantesten Ergebnisse in dieser Richtung wurden von den Leningradern V. E. Finko erzielt. In seinem Wirbelkühler mit einem VT mit einem Kegelwinkel von bis zu 14° wurde eine Luftkühlung von bis zu 30°K erreicht. Mit einer Erhöhung des Gasdrucks am Einlass auf 4 MPa und mehr wurde eine deutliche Steigerung der Kühlwirkung festgestellt, was der allgemein anerkannten Ansicht widersprach, dass bei einem Druck von mehr als 1 MPa der VT-Wirkungsgrad praktisch nicht zunimmt mit steigendem Druck.
Diese und andere bei Tests eines Wirbelkühlers mit Unterschall-Einlassströmungsgeschwindigkeiten festgestellte Merkmale, die nicht mit den bestehenden Vorstellungen über den Wirbeleffekt und der in der Literatur verwendeten Methode zur Berechnung der Gaskühlung mit seiner Hilfe übereinstimmen, veranlassten V. E. Finko, diese Diskrepanzen zu analysieren .
Er stellte fest, dass die Stagnationstemperaturen nicht nur der kalten (Tx), sondern auch der „heißen“ (Tr) austretenden Gasströme deutlich niedriger waren als die Temperatur T des seinem VT zugeführten Gases. Dies führte dazu, dass die Energiebilanz in seiner WEA nicht der bekannten Hilsch-Bilanzgleichung für adiabatische WEA entsprach.

(6.5)

wobei I die spezifische Enthalpie des Arbeitsgases ist,

In der verfügbaren Literatur fand Finko keine Arbeiten, die sich mit der Überprüfung der Beziehung (6.5) befassen. In veröffentlichten Arbeiten wurde der Kaltflussanteil JLI in der Regel nach der Formel berechnet

(6.6)

nach den Ergebnissen der Temperaturmessungen Tovh Gog Goh. Die letzte Formel ergibt sich aus (6.5) unter Verwendung der Bedingungen:
V.E.Finko erstellt einen in beschriebenen Stand, an dem neben der Messung der Strömungsstagnationstemperaturen auch Messungen der Gasdurchflussraten Ovkh, Ox, Og durchgeführt wurden. Als Ergebnis wurde eindeutig festgestellt, dass der Ausdruck (6.5) für die Berechnung der Energiebilanz des WP nicht akzeptabel ist, da der Unterschied in den spezifischen Enthalpien der ein- und ausgehenden Ströme in den Experimenten 9-24 % betrug und mit zunehmender Zunahme zunahm im Einlassdruck oder mit einer Abnahme der Temperatur des Einlassgases. Finko weist darauf hin, dass eine gewisse Diskrepanz zwischen der Beziehung (6.5) und den Testergebnissen früher in den Arbeiten anderer Forscher beobachtet wurde, beispielsweise dort, wo die Diskrepanz 10–12 % betrug, die Autoren dieser Arbeiten erklärten jedoch die Ungenauigkeit der Kostenmessung.
Darüber hinaus stellt V. E. Finko fest, dass keiner der zuvor vorgeschlagenen Mechanismen der Wärmeübertragung im VT, einschließlich des Mechanismus der turbulenten Wärmeübertragung im Gegenstrom, diese hohen Wärmeabfuhrraten aus dem Gas erklärt, die zu den von ihm aufgezeichneten erheblichen Temperaturabfällen führen (~ 70 °K und mehr) in seinem Wirbelkühler. Er erklärt die Abkühlung von Gas bei VT durch die „Arbeit der Wirbelausdehnung des Gases“, die innerhalb des Rohrs über die zuvor dort eingedrungenen Gasanteile sowie über die äußere Atmosphäre, in der sich das Gas befindet, ausgeführt wird Ausgänge.
Hierbei ist zu beachten, dass die Energiebilanz der WEA im allgemeinen Fall die Form hat:

(6.7)

Dabei ist Wcool die Wärmemenge, die dem VT-Gehäuse aufgrund seiner natürlichen oder künstlichen Kühlung pro Zeiteinheit entzogen wird. Bei der Berechnung adiabatischer Rohre wird der letzte Term in (6.7) aufgrund seiner Kleinheit vernachlässigt, da VTs normalerweise klein sind und ihr Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft durch Konvektion im Vergleich zum Wärmeaustausch zwischen Gasströmen innerhalb des VT unbedeutend ist. Und während des Betriebs künstlich gekühlter Spannungswandler sorgt der letzte Term in (6.7) für eine Erhöhung des Anteils des Kaltgasstroms, der die Spannungswandler verlässt. Im Finko-Wirbelkühler gab es keine künstliche Kühlung und der natürliche Konvektionswärmeaustausch mit der umgebenden atmosphärischen Luft war unbedeutend.
Finkos nächstes Experiment, beschrieben in , schien keinen direkten Bezug zu den Problemen der Wärmeübertragung bei VT zu haben. Aber er ist es, der nicht nur die Richtigkeit der bisher bestehenden Vorstellungen über den Mechanismus des Wärmeaustauschs zwischen Gasströmen im WP, sondern auch allgemein die Richtigkeit des allgemein akzeptierten Bildes des WP-Betriebs am stärksten bezweifeln lässt. Finko führt entlang der Achse seines VT einen dünnen Stab ein, dessen anderes Ende im Lager befestigt ist. Wenn der VT in Betrieb ist, beginnt sich der Stab mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3000 U/min zu drehen, angetrieben durch den rotierenden zentralen Gasstrom im VT. Es stellte sich jedoch heraus, dass nur die Drehrichtung des Stabes der Drehrichtung des Hauptwirbelgasstroms (peripher) im VT entgegengesetzt war!
Aus diesem Experiment können wir schließen, dass die Rotation des zentralen Gasstroms der Rotation des peripheren (Haupt-)Stroms entgegengesetzt ist. Dies widerspricht jedoch der vorherrschenden Vorstellung der „quasifesten“ Rotation des Gases im BT.
Darüber hinaus registrierte V. E. Finko am Austritt eines kalten Gasstroms aus seinem VT Infrarotstrahlung des Bandenspektrums im Wellenlängenbereich von 5–12 μm, deren Intensität mit steigendem Gasdruck am VT-Eintritt zunahm. Manchmal wurde jedoch auch visuell beobachtet, dass „blaue Strahlung aus dem Kern des Baches austritt“. Allerdings maß der Forscher der Strahlung keine große Bedeutung bei, bemerkte das Vorhandensein von Strahlung als merkwürdigen Nebeneffekt und brachte nicht einmal deren Intensität auf die Werte. Dies weist darauf hin, dass Finko das Vorhandensein dieser Strahlung nicht mit dem Mechanismus der Wärmeübertragung bei BT in Verbindung brachte.
An dieser Stelle müssen wir uns noch einmal an den in den Abschnitten 4.4 und 4.5 vorgeschlagenen Mechanismus erinnern, um die „zusätzliche“ Massenenergie aus einem System von in Rotation versetzten Körpern abzuleiten, um die notwendige negative Bindungsenergie des Systems zu erzeugen. Wir haben geschrieben, dass der einfachste Weg, Energie abzugeben, elektrisch geladene Körper sind. Wenn sie rotieren, können sie einfach Energie in Form elektromagnetischer Wellen oder Photonen abstrahlen. In der Strömung eines jeden Gases gibt es immer eine bestimmte Anzahl von Ionen, deren Bewegung entlang eines Kreises oder Bogens in einer Wirbelströmung zur Emission elektromagnetischer Wellen führen soll.
Bei technischen Rotationsfrequenzen des Wirbels erweist sich die Intensität der Radiowellenstrahlung eines sich bewegenden Ions, berechnet nach der bekannten Formel für Zyklotronstrahlung bei der Grundfrequenz, als äußerst gering. Aber Zyklotronstrahlung ist nicht der einzige und bei weitem nicht der wichtigste mögliche Mechanismus für die Emission von Photonen aus einem rotierenden Gas. Es gibt eine Reihe anderer möglicher Mechanismen, beispielsweise die Anregung von Gasmolekülen durch Ionenschallschwingungen und die anschließende Emission angeregter Moleküle. Wir sprechen hier nur deshalb von Zyklotronstrahlung, weil ihr Mechanismus für den Ingenieur – den Leser dieses Buches – am verständlichsten ist. Lassen Sie uns noch einmal wiederholen: Wenn die Natur Energie aus einem System sich bewegender Körper abstrahlen muss, wird sie tausend Möglichkeiten finden, dies zu tun. Besonders von einem System wie einem Gaswirbel, in dem es so viele Strahlungsmöglichkeiten gibt, die auch mit der heutigen Entwicklung der Wissenschaft verständlich sind.
V. E. Finko registrierte das Bandspektrum elektromagnetischer Strahlung mit
Wellenlängen =10 µm. Das Bandenspektrum ist charakteristisch für die Wärmestrahlung von Gasmolekülen. Feste Körper geben ein kontinuierliches Strahlungsspektrum ab. Daraus können wir schließen, dass bei Finkos Experimenten die Strahlung des Arbeitsgases und nicht das Metallgehäuse des VT registriert wurde.
Die Wärmestrahlung eines rotierenden Gases kann nicht die Restmasse der strahlenden Moleküle oder Ionen verbrauchen, sondern die Wärmeenergie des Gases als beweglichsten Teil seiner inneren Energie. Durch thermische Stöße zwischen Gasmolekülen werden nicht nur die Moleküle angeregt, sondern auch die Ionen mit kinetischer Energie versorgt, die sie bereits in Form elektromagnetischer Energie abgeben. Und es scheint, dass die Rotation des Gases diesen Strahlungsprozess irgendwie (vielleicht durch ein Torsionsfeld) stimuliert. Durch die Photonenemission wird das Gas auf niedrigere Temperaturen abgekühlt, als es aus den bekannten Theorien der Wärmeübertragung zwischen den zentralen und peripheren Wirbelströmungen im VT folgt.
Leider wird in Finkos Arbeit die Intensität der beobachteten Strahlung nicht angegeben, und daher kann bisher nichts über die Größe der von ihr übertragenen Leistung gesagt werden. Er bemerkte jedoch eine Erwärmung der Innenfläche der Wände des VT um mindestens 5°K, was auf die Erwärmung durch eben diese Strahlung zurückzuführen sein könnte.
In diesem Zusammenhang entsteht die folgende Hypothese über den Prozess der Wärmeabfuhr von der zentralen Strömung zur peripheren Wirbelgasströmung im WP. Das Gas sowohl der zentralen als auch der peripheren Strömung emittiert während seiner Rotation Photonen. Es scheint, dass der periphere Strahl stärker strahlen sollte, da er eine größere Tangentialgeschwindigkeit aufweist. Die zentrale Strömung befindet sich jedoch in einem intensiven axialen Torsionsfeld, das die Emission von Photonen durch angeregte Moleküle und Ionen anregt. (In Finkos Experimenten beweist dies das Vorhandensein eines blauen Leuchtens genau aus dem „Kern“ der Strömung.) In diesem Fall wird das Strömungsgas durch die austretende Strahlung abgekühlt, die Energie mitnimmt, und die Strahlung wird absorbiert durch die Rohrwände, die durch diese Strahlung erhitzt werden. Aber der periphere Gasstrom, der mit den Rohrwänden in Kontakt kommt, entzieht diese Wärme und erwärmt sich. Dadurch ist die zentrale Wirbelströmung kalt und die periphere erwärmt.
Somit übernimmt der VT-Körper die Rolle eines Zwischenkörpers, der für die Wärmeübertragung von der zentralen Wirbelströmung zur peripheren sorgt.
Es ist klar, dass, wenn der HT-Körper gekühlt wird, die Wärmeübertragung von ihm auf den peripheren Gasstrom aufgrund der Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen dem Rohrkörper und dem darin enthaltenen Gas sowie der Kühlung verringert wird Die Kapazität des HT wird erhöht.
Diese Hypothese erklärt auch die von Finko entdeckte Verletzung des thermischen Gleichgewichts, über die wir oben gesprochen haben. Wenn tatsächlich ein Teil der Strahlung die WP-Grenzwerte durch ihre Auslässe verlässt (und dieser Teil kann ~10 % betragen, gemessen an der Geometrie des von Finko verwendeten Geräts), dann ist die von diesem Teil der Strahlung transportierte Energie nicht mehr vorhanden aufgezeichnet von Geräten, die die Gasstagnationstemperatur an den Rohrausgängen messen. Der Strahlungsanteil, der die Röhre verlässt, erhöht sich insbesondere dann, wenn die Strahlung überwiegend in der Nähe der Öffnung 3 der Röhre erzeugt wird (siehe Abb. 6.5), wo die Gasrotationsgeschwindigkeiten maximal sind.
Zur Erwärmung des peripheren Gasstroms im VT sind noch einige Worte zu sagen. Als V.E. Finko installierte am „heißen“ Ende seines VT einen „Gleichrichter“ des Gasstroms (Gitter-„Bremse“), der „heiße“ Teil des austretenden Gasstroms hatte nach dem „Glätteisen“ bereits eine Temperatur von 30-60 °K höher als Tovh. Gleichzeitig erhöhte sich der Anteil des Kaltstroms aufgrund einer Verringerung der Fläche des Durchgangsabschnitts zur Ableitung des „heißen“ Teils des Stroms und die Temperatur des kalten Teils des Stroms sank nicht länger so niedrig wie beim Betrieb ohne „Glätteisen“.
Nach der Installation des „Glätteisens“ bemerkt Finko ein sehr intensives Geräusch beim Betrieb seines VT. Und er erklärt die Erwärmung des Gases, wenn ein „Gleichrichter“ in das Rohr eingesetzt wird (der sich, wie seine Schätzungen zeigten, nur aufgrund der Reibung des Gasstroms am „Gleichrichter“ nicht so stark erwärmen konnte) mit der Erscheinung von Schallschwingungen im Gas, dessen Resonator das Rohr ist. Finko nannte diesen Prozess „den Mechanismus der Wellenausdehnung und -kompression von Gas“, der zu seiner Erwärmung führt.
Es ist klar, dass die Verlangsamung der Rotation des Gasstroms zur Umwandlung eines Teils der kinetischen Energie des Stroms in Wärme hätte führen müssen. Der Mechanismus dieser Transformation wurde jedoch erst in der Arbeit von Finko enthüllt.
Das Vorstehende zeigt, dass die Wirbelröhre immer noch mit vielen Rätseln behaftet ist und dass die seit Jahrzehnten bestehenden Vorstellungen über ihre Funktionsweise einer radikalen Überarbeitung bedürfen.

6.4. Hypothese der Gegenströmung in Wirbeln

Die Wirbelbewegung enthält so viel Unerforschtes, dass mehr als eine Generation von Theoretikern und Experimentatoren genug Arbeit haben wird. Und gleichzeitig ist die Wirbelbewegung offenbar die häufigste Bewegungsart in der Natur. Tatsächlich bewegen sich alle Körper (Planeten, Sterne, Elektronen in einem Atom usw.), über die wir in Abschnitt 4.1 geschrieben haben, dass sie eine Kreisbewegung ausführen, normalerweise auch vorwärts. Und wenn man ihre Rotations- und Translationsbewegungen addiert, erhält man eine Spiralbewegung.
Es gibt zwei Haupttypen von Spiralen: die zylindrische Spirale, die wir in Abschnitt 4.3 besprochen haben, und die archimedische Spirale, deren Radius mit der Anzahl der Windungen zunimmt. Spiralgalaxien, die größten Wirbel in der Natur, haben dieses Aussehen.
Und die Überlagerung der Rotationsbewegung entlang der Archimedes-Spirale und der Translationsbewegung entlang ihrer Achse ergibt auch eine dritte Art von Spirale – eine konische. Das Wasser, das aus dem Bad in das Rohr am Boden fließt, bewegt sich entlang einer solchen Spirale und die Luft im Tornado. In technischen Zyklonen bewegt sich Gas entlang derselben konischen Spirale. Dort verringert sich mit jeder Umdrehung der Radius der Teilchenbahn.

Reis. 6.6. Geschwindigkeitsprofil frei getauchter Strahlen unterschiedlicher Drallgrade:
a - Direktstrahl; b - leicht wirbelnder Strahl; c - mäßig wirbelnder Strahl; g - stark wirbelnder geschlossener Strahl; e - stark wirbelnder offener Strahl; eine Mauer; b – Loch in der Wand; c – Jet-Grenzen; d ist das Geschwindigkeitsprofil in verschiedenen Abständen von der Wand; e - Achse des Strahls; [U- Axialgeschwindigkeit.

Aber im Wirbelkühler von Finko, der über ein konisches Wirbelrohr verfügt, bewegt sich der periphere Gasstrom entlang einer sich ausdehnenden konischen Spirale und der entgegenkommende Axialstrom entlang einer sich verengenden Spirale. Eine solche Strömungskonfiguration im VT und im technischen Zyklon wird durch die Geometrie der Apparatewände bestimmt.
Bei der Betrachtung eines Wirbelrohrs in Abschnitt 6.2 haben wir geschrieben, dass eine umgekehrte axiale Strömung darin auftritt, wenn der Gasauslass durch das entfernte (heiße) Ende des Rohrs teilweise blockiert ist und darin ein Überdruck entsteht, der das Gas zum Suchen zwingt ein zweiter Ausgang aus der Röhre. Eine solche Erklärung für das Auftreten einer gegenaxialen Strömung im VT wird heute allgemein akzeptiert.
Aber Experten für Wirbelstrahlen, die beispielsweise häufig zur Herstellung von Fackeln in Brennern von Wärmekraftwerken verwendet werden, weisen darauf hin, dass es auch ohne Apparatewände zu einem Gegenstrom entlang der Achse eines Wirbelstrahls kommt. Eine Untersuchung der Geschwindigkeitsprofile frei getauchter Strahlen (siehe Abb. 6.6) zeigt, dass die umgekehrte Axialströmung mit zunehmendem Grad der Strahlverdrehung zunimmt.
Die physikalische Ursache des Rückflusses ist noch nicht geklärt. Die meisten Experten glauben, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass mit zunehmender Verdrehung des Strahls Zentrifugalkräfte Partikel seines Gases an die Peripherie schleudern, wodurch eine Verdünnungszone in der Nähe der Strahlachse entsteht, in der sich atmosphärische Luft befindet eilt,
vorn entlang der Achse des Strahls angeordnet.
In den Arbeiten wird jedoch gezeigt, dass die Rückströmung nicht so sehr mit dem statischen Druckgradienten im Strahl zusammenhängt, sondern mit dem Verhältnis der tangentialen und axialen (axialen) Komponenten seiner Geschwindigkeit. Beispielsweise weisen Strahlen, die durch einen Wirbelerzeuger mit tangentialem Flügelapparat bei einem Neigungswinkel der Schaufeln von 40–45° gebildet werden, eine große Verdünnung im axialen Bereich auf, weisen jedoch keine Rückströmungen auf. Warum das nicht der Fall ist, bleibt Experten ein Rätsel.
Versuchen wir es zu entschlüsseln, oder besser gesagt, auf andere Weise den Grund für das Auftreten axialer Gegenströme in wirbelnden Jets zu erklären.
Wie wir bereits mehrfach festgestellt haben, lässt sich die „zusätzliche“ Massenenergie aus dem System, das in Rotation versetzt wird, am einfachsten durch die Emission von Photonen entfernen. Dies ist jedoch nicht der einzig mögliche Kanal. Wir können auch die folgende Hypothese vorschlagen, die einigen Mechanikern zunächst unglaublich erscheinen wird.
Der Weg zu dieser Hypothese war lang und wurde von mehr als einer Generation von Physikern beschritten. Sogar Viktor Schauberger, ein brillanter österreichischer Nugget, ein Förster, der sich in seiner Freizeit mit Physik beschäftigte und in den 20er Jahren viel Zeit damit verbrachte, die Wirbelbewegung zu verstehen, bemerkte das mit spontaner Drehung des Wassers, das aus dem Bad in das Rohr floss , verkürzt sich die Entleerungszeit des Bades. Und das bedeutet, dass im Wirbel nicht nur die tangentiale, sondern auch die axiale Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. Dieser Effekt ist übrigens auch Bierliebhabern schon lange aufgefallen. Um den Inhalt der Flasche so schnell wie möglich in den Mund zu bekommen, drehen sie bei ihren Wettkämpfen das Bier in der Flasche meist zunächst kräftig, bevor sie es kippen.
Wir wissen nicht, ob Schauberger Bier liebte (welcher Österreicher ihn nicht liebt!), aber er versuchte diese paradoxe Tatsache damit zu erklären, dass in einem Wirbel die Energie der thermischen Bewegung der darin befindlichen Moleküle in die kinetische Energie umgewandelt wird die axiale Bewegung des Strahls. Er wies darauf hin, dass eine solche Meinung zwar dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik widerspreche, es aber keine andere Erklärung gebe und eine Abnahme der Wassertemperatur in einem Whirlpool eine experimentelle Tatsache sei.
Basierend auf den Gesetzen der Energie- und Impulserhaltung wird üblicherweise angenommen, dass beim Wirbeln des Strahls in einen Längswirbel ein Teil der kinetischen Energie der Translationsbewegung des Strahls in die Energie seiner Rotation umgewandelt wird, und das ist auch der Fall dachte, dass dadurch die Axialgeschwindigkeit des Strahls abnehmen sollte. Dies dürfte, wie beispielsweise in dargelegt, zu einer Verringerung der Reichweite freigefluteter Strahlen führen, wenn diese verwirbelt werden.
Darüber hinaus kämpft man im Wasserbau in der Regel auf jede erdenkliche Weise mit Flüssigkeitsturbulenzen in Vorrichtungen zu deren Überlauf und strebt danach, eine rotationsfreie laminare Strömung sicherzustellen. Dies ist, wie beispielsweise beschrieben, darauf zurückzuführen, dass das Auftreten einer Wirbelschnur in einer Flüssigkeitsströmung die Bildung eines Trichters auf der Oberfläche der Flüssigkeit über dem Einlass zum Abflussrohr zur Folge hat. Der Trichter beginnt kräftig Luft anzusaugen, deren Eintritt in das Rohr unerwünscht ist. Darüber hinaus wird fälschlicherweise angenommen, dass das Auftreten eines Trichters mit Luft, der den von Flüssigkeit eingenommenen Anteil des Einlassquerschnitts verringert, auch den Flüssigkeitsfluss durch dieses Loch verringert.
Die Erfahrung von Bierliebhabern zeigt, dass diejenigen, die so denken, sich irren: Trotz der Verringerung des Anteils des von der Flüssigkeitsströmung eingenommenen Lochquerschnitts fließt diese bei rotierender Strömung schneller durch das Loch als ohne Rotation.
Wenn L. Gerbrand, über den wir in Abschnitt 3.4 geschrieben haben, eine Leistungssteigerung von Wasserkraftwerken nur dadurch erreichen wollte, dass er den Wasserfluss zur Turbine begradigte und die Leitung schrittweise verengte, damit das Wasser die höchstmögliche Translationsgeschwindigkeit erreichte Dann versah Schauberger die sich verjüngende Leitung mit Schraubenführungen, die den Wasserstrom in einen Längswirbel verwirbeln, und platzierte am Ende der Leitung eine Axialturbine von grundlegend neuer Bauart. (Österreichisches Patent Nr. 117749 vom 10. Mai 1930)
Ein Merkmal dieser Turbine (siehe Abb. 6.7) besteht darin, dass sie keine Schaufeln hat, die bei herkömmlichen Turbinen den Wasserstrom kreuzen und beim Brechen viel Energie verschwenden, um Oberflächenspannungskräfte und die Anhaftung von Wassermolekülen zu überwinden. Dies führt nicht nur zu Energieverlusten, sondern auch zum Auftreten von Kavitationserscheinungen, die eine Erosion des Turbinenmetalls verursachen.
Die Schauberger-Turbine hat eine konische Form mit spiralförmigen Schaufeln in Form eines Korkenziehers, die in einen wirbelnden Wasserstrahl eingeschraubt sind. Es unterbricht den Durchfluss nicht und erzeugt keine Kavitation. Es ist nicht bekannt, ob eine solche Turbine jemals in der Praxis umgesetzt wurde, aber ihr Schema enthält natürlich sehr vielversprechende Ideen.
Allerdings interessiert uns hier weniger die Schauberger-Turbine als vielmehr seine Aussage, dass die Energie der thermischen Bewegung von Wassermolekülen in einer Wirbelströmung in die kinetische Energie der Wasserströmung umgewandelt werden kann. Am interessantesten sind in diesem Zusammenhang die Ergebnisse der 1952 von W. Schauberger gemeinsam mit Professor Franz Popel an der Technischen Hochschule Stuttgart durchgeführten Experimente, über die Josef Gasslberger aus Rom 1952 spricht.
Bei der Untersuchung des Einflusses der Form des Leitungskanals und des Materials seiner Wände auf den hydrodynamischen Widerstand gegenüber der darin wirbelnden Wasserströmung stellten die Experimentatoren fest, dass die besten Ergebnisse mit Kupferwänden erzielt werden. Das Überraschendste ist jedoch, dass bei einer Kanalkonfiguration, die einem Antilopenhorn ähnelt, die Reibung im Kanal mit zunehmender Wassergeschwindigkeit abnimmt und das Wasser nach Überschreiten einer bestimmten kritischen Geschwindigkeit mit negativem Widerstand fließt, das heißt, es wird in den Kanal gesaugt Kanal und beschleunigt darin.

Reis. 6.7. Schaubergturbine

Gasslberger stimmt mit Schauberger darin überein, dass hier der Wirbel die Wärme des Wassers in die kinetische Energie seiner Strömung umwandelt. Er stellt jedoch fest, dass „die Thermodynamik, wie sie in Schulen und Universitäten gelehrt wird, eine solche Wärmeumwandlung bei geringen Temperaturunterschieden nicht zulässt.“ Gasslberger weist jedoch darauf hin, dass die moderne Thermodynamik viele andere Naturphänomene nicht erklären könne.
Und hier kann die Bewegungstheorie helfen zu verstehen, warum die Wirbelbewegung scheinbar im Gegensatz zu den vorherrschenden Vorstellungen der Thermodynamik die Umwandlung der Wärme eines wirbelnden Materiestroms in die Energie seiner axialen Bewegung gemäß der Formel bewirkt (6.4). Durch die Verdrehung der Strömung in einem Wirbel wird ein Teil der Wärme, die Teil der inneren Energie des Systems ist, in kinetische Energie der translatorischen Bewegung der Strömung entlang der Wirbelachse umgewandelt. Warum genau entlang der Achse? Ja, denn dann stellt sich heraus, dass der Geschwindigkeitsvektor der erfassten Translationsbewegung senkrecht zum Vektor der momentanen Tangentialgeschwindigkeit der Rotationsbewegung der Partikel in der Strömung steht und dessen Wert nicht ändert. In diesem Fall wird der Impulserhaltungssatz der Strömung beachtet.
Darüber hinaus führt die Beschleunigung von Teilchen in einer Richtung senkrecht zur Richtung ihrer Hauptbewegung (Kreisbewegung) in einem Wirbel zu einer relativistischen Zunahme ihrer Quermasse und nicht ihrer Längsmasse. Zur Notwendigkeit einer getrennten Berücksichtigung der Quer- und Längsmassen von Elementarteilchen* (Dies erinnert an die getrennte Berechnung der longitudinalen und transversalen Doppler-Effekte.) Im Anfangsstadium der Bildung von SRT wurde viel geschrieben (siehe zum Beispiel). Die Längsmasse (entspricht in diesem Fall der Tangentialgeschwindigkeit der Partikel in einem Wirbel) bestimmt nämlich die Größe der Zentrifugalkräfte während der Kreisbewegung . Wenn ein Teil der inneren Energie des Systems in die kinetische Energie der axialen (axialen) Bewegung der darin befindlichen Körper umgewandelt wird, nehmen die Zentrifugalkräfte nicht zu. Daher stellt sich heraus, dass die Energie der entstehenden Axialbewegung sozusagen aus dem Problem der Kreisbewegung verschwunden ist, was mathematisch gleichbedeutend damit ist, dass sie das rotierende System ohne Photonenemission verlässt.
Das Gesetz der Impulserhaltung des Systems erfordert jedoch, dass, wenn die Wirbelströmung einen axialen Impuls erhält, ein anderer Körper (z. B. der Körper des Wirbelapparats) gleichzeitig den gleichen absoluten Impulswert in die entgegengesetzte Richtung erhält. In geschlossenen Wirbelapparaten, zum Beispiel in Wirbelrohren, und auch wenn kein Kontakt zwischen der Wirbelströmung und den Wänden des Apparates besteht (wie in manchen Fällen bei frei wirbelnden Strahlen), ist der axiale Teil der Strömung, der a geringere Tangentialgeschwindigkeit als der periphere Teil, muss einen umgekehrten Impuls erhalten. Der Rückstoßimpuls kann jedoch auch durch einen axialen (axialen) Strom von Photonen oder Neutrinos, der während der Rotationsbewegung entsteht, abtransportiert werden, worauf im elften Kapitel eingegangen wird.
Dies ist im Allgemeinen aus unserer Sicht der wahre Grund für das Auftreten einer Gegenströmung sowohl in Wirbelrohren als auch in Wirbelstrahlen.

Schlussfolgerungen zum Kapitel

1 Atmosphärische Wirbel zeichnen sich durch überwiegend rechtsdrehende Luftbewegungen in ihnen und das Vorhandensein eines „Auges des Sturms“ aus – einer zentralen Zone langsamer Bewegungen oder Ruhe.
2. Tornados bergen immer noch eine Reihe von Geheimnissen: extrem hohe Luftgeschwindigkeiten und darin eingeschlossene Objekte, eine außergewöhnliche Auftriebskraft, die die Druckkraft des Luftstroms übersteigt, das Vorhandensein von Glühen usw.
3. Die thermische Energie feuchter Luftmassen wird in atmosphärischen Wirbeln in Bewegungsenergie umgewandelt. In diesem Fall wird Energie konzentriert, was auf den ersten Blick den Prinzipien der Thermodynamik widerspricht.
4. Der Widerspruch zur Thermodynamik wird beseitigt, wenn wir annehmen, dass atmosphärische Wirbel gemäß den Anforderungen der Bewegungstheorie thermische Strahlung (Infrarot- und Mikrowellenstrahlung) erzeugen.
5. Die Entdeckung der Wirkung der Gastrennung in einem Wirbelrohr in heiße wandnahe und kalte axiale Wirbelströme durch J. Ranke in den 1930er Jahren leitete eine Reihe neuer Richtungen in der Technologie ein, ist jedoch noch nicht ausreichend vollständig und konsistent theoretische Erklärung.
6. Werke von V.E. Finko bezweifelte in den 1980er Jahren die Richtigkeit einiger allgemein akzeptierter Vorstellungen über die Prozesse in einem Wirbelrohr: die Energiebilanz darin, den Mechanismus der turbulenten Wärmeübertragung im Gegenstrom usw.
7. V.E. Finko entdeckte, dass der kalte axiale Gegenstrom in einem Wirbelrohr eine Rotationsrichtung hat, die der des Hauptgasstroms (peripher) entgegengesetzt ist, und dass ein Gaswirbelrohr Infrarotstrahlung des Bandspektrums und manchmal auch blaue Strahlung erzeugt, die aus dem Wirbelrohr austritt axiale Zone.
8. Platzierung am heißen Ende der Wirbelrohrbremse – Gasströmungsgleichrichter führt,
als V.E. Finko, auf das Auftreten intensiver Schallschwingungen im Gas, dessen Resonator das Rohr ist, und auf deren starke Erwärmung des Gasstroms.
9. Es wird ein Mechanismus zur Wärmeabfuhr vom axialen Gegenstrom des Gases in einem Wirbelrohr zu einer peripheren Strömung aufgrund der Strahlung vorgeschlagen, die durch die Beschleunigung der Gasrotation durch einen axialen Photonenstrom angeregt wird, der die Wände des Wirbelrohrs erwärmt, und Von ihnen wird Wärme an den peripheren Gasstrom übertragen, der sie wäscht.
10. Axialer Gegenstrom tritt nicht nur in Wirbelrohren auf, sondern auch in frei wirbelnden Strahlen, wo es keine Apparatewände gibt, deren Ursache noch nicht vollständig geklärt ist.
11. In den 1930er Jahren wies V. Schauberger darauf hin, dass in einem Wirbel ein Teil der Energie der thermischen Bewegung der darin befindlichen Moleküle in die kinetische Energie der Axialbewegung eines Wasserstrahls umgewandelt wird, und schlug vor, diese zu nutzen.
12. Die Bewegungstheorie erklärt den Schauberger-Effekt dadurch, dass die Verwirbelung der Wasserströmung dazu führt, dass ein Teil der thermischen Energie der Moleküle, also die innere Energie der Strömung, die verwirbelte Strömung nicht in Form von Strahlung verlässt , sondern in die kinetische Energie der Strömung in der Richtung senkrecht zur tangentialen Wirbelgeschwindigkeit entlang der Achse der Wirbelströmung umgewandelt werden. Letzteres ist durch das Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses der Strömungsbewegung erforderlich. Und das Gesetz der Impulserhaltung entlang seiner Rotationsachse erfordert, dass wann
In diesem Fall trat entweder ein Gegenstrom auf oder es entstand eine axiale Emission von Photonen oder Neutrinos, die eine Änderung des Längsimpulses der Strömung kompensierte.

Der Kampf zwischen warmen und kalten Strömungen, der den Temperaturunterschied zwischen Nord und Süd ausgleichen will, verläuft mit unterschiedlichem Erfolg. Dann übernehmen die warmen Massen die Oberhand und dringen in Form einer warmen Zunge weit nach Norden vor, manchmal bis nach Grönland, Nowaja Semlja und sogar bis ins Franz-Josef-Land; Dann brechen die arktischen Luftmassen in Form eines riesigen „Tropfens“ nach Süden durch und fallen, indem sie auf ihrem Weg warme Luft wegfegen, auf die Krim und die Republiken Zentralasiens. Besonders ausgeprägt ist dieser Kampf im Winter, wenn der Temperaturunterschied zwischen Nord und Süd zunimmt. Auf synoptischen Karten der nördlichen Hemisphäre können Sie immer mehrere Zungen warmer und kalter Luft sehen, die in unterschiedliche Tiefen nach Norden und Süden eindringen (finden Sie auf unserer Karte).

Die Arena, in der sich der Kampf der Luftströmungen entfaltet, fällt genau auf die am dichtesten besiedelten Teile der Erde – die gemäßigten Breiten. Diese Breiten sind den Launen des Wetters ausgesetzt.

Die turbulentesten Regionen unserer Atmosphäre sind die Grenzen der Luftmassen. Auf ihnen entstehen oft riesige Wirbelstürme, die uns ständige Wetterveränderungen bescheren. Lernen wir sie genauer kennen.

Stellen Sie sich eine Front vor, die kalte und warme Massen trennt (Abb. 15, a). Wenn sich Luftmassen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen oder wenn eine Luft

Die Masse bewegt sich entlang der Front in die eine und die andere in die entgegengesetzte Richtung, dann kann sich die Frontlinie biegen und es bilden sich Luftwellen darauf (Abb. 15, b). Gleichzeitig wendet sich die Kaltluft immer stärker nach Süden, strömt unter die „Zunge“ der Warmluft und verdrängt einen Teil davon nach oben. - Die warme Zunge dringt immer weiter nach Norden vor und „wäscht“ die davor liegende kalte Masse aus. Die Luftschichten verwirbeln sich allmählich.

Aus dem zentralen Teil des Wirbels wird Luft mit Gewalt in die Außenbezirke geschleudert. Daher fällt der Druck an der Oberseite der warmen Zunge stark ab und es bildet sich eine Art Mulde in der Atmosphäre. Ein solcher Wirbel mit reduziertem Druck im Zentrum wird Zyklon genannt („Zyklon“ bedeutet kreisförmig).

Da Luft zu Orten mit niedrigerem Druck strömt, sollte sie in einem Zyklon dazu tendieren

Kanten des Wirbels gerade zur Mitte. Aber hier müssen wir den Leser daran erinnern, dass aufgrund der Rotation der Erde um ihre Achse die Bahnen aller Körper, die sich auf der Nordhalbkugel bewegen, nach rechts abweichen. Dadurch werden beispielsweise die rechten Flussufer stärker ausgewaschen, die rechten Schienen auf zweigleisigen Bahnstrecken verschleißen schneller. Und auch der Wind im Zyklon weicht nach rechts ab; Das Ergebnis ist ein Wirbel mit Winden gegen den Uhrzeigersinn.

Um zu verstehen, wie sich die Erdrotation auf die Luftströmung auswirkt, stellen Sie sich einen Ausschnitt der Erdoberfläche auf einem Globus vor (Abb. 16). Die Windrichtung am Punkt A wird durch den Pfeil angezeigt. Der Wind am Punkt A weht südwestlich. Nach einiger Zeit dreht sich die Erde und Punkt A bewegt sich zu Punkt B. Der Luftstrom weicht nach rechts ab und der Winkel ändert sich; Der Wind wird West-Südwest wehen. Nach einiger Zeit wandert Punkt B zu Punkt C und der Wind wird westlich, d. h. er dreht noch mehr nach rechts.

Zieht man im Bereich des Zyklons Linien gleichen Drucks, also Isobaren, so stellt sich heraus, dass sie das Zentrum des Zyklons umgeben (Abb. 15, c). So sieht ein Zyklon in den ersten Tagen seines Lebens aus. Was passiert als nächstes mit ihm?

Die Zunge des Zyklons dehnt sich immer weiter nach Norden aus, wird schärfer und wird zu einem großen Warmsektor (Abb. 17). Es befindet sich normalerweise im südlichen Teil des Zyklons, da warme Strömungen am häufigsten aus dem Süden und Südwesten kommen. Der Sektor ist auf beiden Seiten von kalter Luft umgeben. Schauen Sie sich an, wie warme und kalte Strömungen in einem Zyklon verlaufen, und Sie werden sehen, dass es zwei Fronten gibt, die Sie bereits kennen. Die rechte Grenze des Warmsektors ist die Warmfront des Zyklons mit einem breiten Niederschlagsband, die linke ist die Kaltfront; Das Niederschlagsband ist schmal.

Der Zyklon bewegt sich immer in die durch den Pfeil angezeigte Richtung (parallel zu den Isobaren des warmen Sektors).

Schauen wir uns noch einmal unsere Wetterkarte an und finden einen Zyklon in Finnland. Sein Zentrum ist durch den Buchstaben H (niedriger Druck) gekennzeichnet. Rechts ist eine Warmfront; Meerespolarluft strömt in kontinentale Luft, es schneit.

Links - eine Kaltfront: Arktische Seeluft, die sich um den Sektor biegt, bricht in eine warme südwestliche Strömung ein; ein schmaler Streifen Schneestürme. Dies ist bereits ein gut entwickelter Zyklon.

Versuchen wir nun, das weitere Schicksal des Zyklons „vorhersagen“ zu können. Es ist nicht schwer. Schließlich haben wir bereits gesagt, dass sich die Kaltfront schneller bewegt als die Warmfront. Dies bedeutet, dass die Warmluftwelle mit der Zeit noch steiler wird, der Zyklonsektor allmählich enger wird und sich schließlich beide Fronten schließen und es zu einer Okklusion kommt. Das ist der Tod für den Zyklon. Vor der Okklusion könnte sich der Zyklon von warmer Luftmasse „ernähren“. Der Temperaturunterschied zwischen den kalten Bächen und dem warmen Sektor blieb erhalten. Der Zyklon lebte und entwickelte sich. Doch nachdem sich beide Fronten geschlossen haben, wird die „Zufuhr“ des Zyklons unterbrochen. Warme Luft steigt auf und der Zyklon beginnt abzuklingen. Der Niederschlag lässt nach, die Wolken lösen sich allmählich auf, der Wind lässt nach,
Der Druck gleicht sich aus und es bleibt eine kleine Wirbelzone von einem gewaltigen Zyklon übrig. Auf unserer Karte, jenseits der Wolga, gibt es so einen sterbenden Zyklon.

Zyklone variieren in ihrer Größe. Manchmal handelt es sich um einen Wirbelsturm mit einem Durchmesser von nur wenigen hundert Kilometern. Es kommt aber auch vor, dass ein Wirbelsturm ein Gebiet mit einem Durchmesser von bis zu 4-5.000 Kilometern erfasst – einen ganzen Kontinent! Zu den Zentren riesiger Wirbelstürme können unterschiedliche Luftmassen strömen: warm und feucht, kalt und trocken. Daher ist der Himmel über dem Zyklon meist bewölkt und der Wind ist stark, manchmal stürmisch.

An der Grenze zwischen Luftmassen können sich mehrere Wellen bilden. Daher entwickeln sich Zyklone normalerweise nicht einzeln, sondern in einer Reihe von vier oder mehr. Während Ersteres bereits verblasst, fängt bei Letzterem die warme Zunge gerade erst an, sich auszudehnen. Ein Zyklon lebt 5-6 Tage und kann in dieser Zeit eine riesige Fläche überdecken. Tagsüber legt der Zyklon durchschnittlich etwa 800 Kilometer zurück, manchmal sogar bis zu 2000 Kilometer.

Zyklone kommen am häufigsten aus dem Westen zu uns. Dies ist auf die allgemeine Bewegung der Luftmassen von West nach Ost zurückzuführen. Starke Wirbelstürme sind in unserem Gebiet sehr selten. Lang anhaltender Regen oder Schnee, scharfer böiger Wind – das ist das übliche Bild unseres Zyklons. Aber in den Tropen gibt es manchmal Zyklone von außergewöhnlicher Stärke, mit heftigen Regenfällen und orkanartigen Winden. Dies sind Hurrikane und Taifune.

Wir wissen bereits, dass, wenn die Frontlinie zwischen zwei Luftströmungen durchhängt, eine warme Zunge in die kalte Masse gedrückt wird und so ein Zyklon entsteht. Aber die Frontlinie kann in Richtung warmer Luft durchhängen. Dabei entsteht ein Wirbel mit völlig anderen Eigenschaften als ein Zyklon. Es wird Antizyklon genannt. Dies ist keine Mulde mehr, sondern ein Luftberg.

Der Druck im Zentrum eines solchen Wirbels ist höher als an den Rändern und die Luft breitet sich vom Zentrum zum Rand des Wirbels aus. Stattdessen steigt Luft aus höheren Schichten herab. Beim Absinken zieht es sich zusammen, erwärmt sich und die darin enthaltene Trübung löst sich allmählich auf. Daher ist das Wetter im Hochdruckgebiet normalerweise bewölkt und trocken; In den Ebenen ist es im Sommer heiß und im Winter kalt. Nur am Rande des Hochdruckgebiets können Nebel und niedrige Stratuswolken auftreten. Da es in einem Hochdruckgebiet keinen so großen Druckunterschied gibt wie in einem Zyklon, sind die Winde hier viel schwächer. Sie bewegen sich im Uhrzeigersinn (Abb. 18).

Während sich der Wirbel entwickelt, erwärmen sich seine oberen Schichten. Dies macht sich besonders bemerkbar, wenn die kalte Zunge von -

Es wird abgeschnitten und der Wirbelsturm hört auf, sich von der Kälte zu „ernähren“ oder wenn das Hochdruckgebiet an einer Stelle stagniert. Dann wird das Wetter darin stabiler.

Im Allgemeinen sind Antizyklone leisere Wirbel als Zyklone. Sie bewegen sich langsamer, etwa 500 Kilometer pro Tag; Oft bleiben sie wochenlang an einem Ort stehen und setzen dann ihren Weg wieder fort. Ihre Größe ist riesig. Das Hochdruckgebiet bedeckt häufig, insbesondere im Winter, ganz Europa und einen Teil Asiens. Aber auch in einzelnen Zyklonreihen können kleine, mobile und kurzlebige Antizyklone auftreten.

Diese Wirbelstürme kommen meist aus Nordwesten zu uns, seltener aus Westen. Auf Wetterkarten werden die Zentren von Hochdruckgebieten mit dem Buchstaben B (Hochdruck) gekennzeichnet.

Finden Sie das Hochdruckgebiet auf unserer Karte und sehen Sie, wie sich die Isobaren um sein Zentrum herum befinden.

Dies sind atmosphärische Wirbel. Jeden Tag ziehen sie über unser Land. Sie sind auf jeder Wetterkarte zu finden.

Jetzt ist Ihnen alles auf unserer Karte bereits bekannt und wir können zum zweiten Hauptthema unseres Buches übergehen – der Wettervorhersage.