Մթնոլորտային հորձանուտ՝ ամպերը ցրելու համար։ Յու.Ս. Պոտապով Պտտման էներգիա. Եզրակացություններ գլխում

Շատ հաճախ վատ եղանակը խանգարում է մեր ծրագրերին՝ ստիպելով հանգստյան օրերն անցկացնել բնակարանում նստած։ Բայց ի՞նչ անել, եթե մեծ տոն է նախատեսվում մեգապոլիսի հսկայական թվով բնակիչների մասնակցությամբ։ Այստեղ օգնության է հասնում ամպերի ցրումը, որն իրականացվում է իշխանությունների կողմից՝ բարենպաստ եղանակ ստեղծելու նպատակով։ Ի՞նչ է այս ընթացակարգը և ինչպե՞ս է այն ազդում շրջակա միջավայրի վրա:

Ամպերը ցրելու առաջին փորձերը

Ամպերն առաջին անգամ ցրվել են դեռևս 1970-ականներին Խորհրդային Միությունում՝ հատուկ Տու-16 ցիկլոնների օգնությամբ: 1990 թվականին Գոսկոմգիդրոմետի մասնագետները մշակեցին մի ամբողջ մեթոդաբանություն, որը թույլ է տալիս ստեղծել բարենպաստ

1995 թվականին Հաղթանակի 50-ամյակի տոնակատարության ժամանակ տեխնիկան փորձարկվեց Կարմիր հրապարակում։ Արդյունքները արդարացրին բոլոր սպասելիքները։ Այդ ժամանակից ի վեր ամպերի ցրումը օգտագործվել է նշանակալի իրադարձությունների ժամանակ: 1998 թվականին նրանց հաջողվեց լավ եղանակ ստեղծել համաշխարհային պատանեկան խաղերում։ Մոսկվայի 850-ամյակի տոնակատարությունն առանց նոր մեթոդոլոգիայի մասնակցության չի անցել.

Ներկայումս ռուսական ամպային օվերքլոքի ծառայությունը համարվում է աշխարհում լավագույններից մեկը։ Նա շարունակում է աշխատել և զարգանալ։

Ամպերի ցրման սկզբունքը

Օդերեւութաբանների համար ամպերի ցրման գործընթացը կոչվում է «սերմացում»։ Այն ենթադրում է հատուկ ռեագենտի ցողում, որի միջուկների վրա կենտրոնանում է մթնոլորտի խոնավությունը։ Դրանից հետո տեղումները հասնում են ու ընկնում գետնին։ Դա արվում է քաղաքի տարածքին նախորդող տարածքներում։ Այսպիսով, անձրեւն ավելի շուտ է անցնում։

Ամպերը ցրելու այս տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս լավ եղանակ ապահովել տոնակատարության կենտրոնից 50-ից 150 կմ շառավղով, ինչը դրականորեն է ազդում տոնակատարության և մարդկանց տրամադրության վրա։

Ինչ ռեակտիվներ են օգտագործվում ամպերը ցրելու համար

Լավ եղանակ է հաստատվում արծաթի յոդիդի, հեղուկ ազոտի գոլորշի բյուրեղների և այլ նյութերի օգնությամբ։ Բաղադրիչի ընտրությունը կախված է ամպերի տեսակից:

Չոր սառույցը ցողվում է ներքևում գտնվող ամպային շերտի շերտավոր ձևերի վրա: Այս ռեագենտը ածխածնի երկօքսիդի հատիկներ է: Նրանց երկարությունն ընդամենը 2 սմ է, իսկ տրամագիծը՝ մոտ 1,5 սմ։Չոր սառույցը օդանավից ցողում են մեծ բարձրությունից։ Երբ ածխաթթու գազը հարվածում է ամպին, դրա մեջ պարունակվող խոնավությունը բյուրեղանում է: Դրանից հետո ամպը ցրվում է։

Հեղուկ ազոտը օգտագործվում է նիմբոստրատուս ամպերի դեմ պայքարելու համար: Ռեագենտը նույնպես ցրվում է ամպերի վրա՝ պատճառ դառնալով դրանց սառչման։ Արծաթի յոդիդն օգտագործվում է հզոր անձրևային ամպերի դեմ:

Ցեմենտով, գիպսով կամ տալկով ամպերի ցրումը թույլ է տալիս խուսափել կուտակված ամպերի առաջացումից, որոնք գտնվում են երկրի մակերևույթից բարձր: Այդ նյութերի փոշին ցրելով՝ հնարավոր է հասնել օդի կշռման, որը կանխում է ամպերի առաջացումը։

Ամպերի ցրման տեխնիկա

Լավ եղանակի հաստատման գործողություններն իրականացվում են հատուկ տեխնիկայի միջոցով։ Մեր երկրում ամպերի ցրումն իրականացվում է տրանսպորտային Il-18, An-12 և An-26 ինքնաթիռների վրա, որոնք ունեն անհրաժեշտ սարքավորումներ։

Բեռնախցերում կան համակարգեր, որոնք թույլ են տալիս հեղուկ ազոտի ցողում: Որոշ ինքնաթիռներ հագեցված են արծաթե միացություններով պարկուճներ կրակելու սարքերով: Նման ատրճանակները տեղադրվում են պոչի հատվածում:

Սարքավորումը շահագործում են հատուկ պատրաստություն անցած օդաչուները։ Թռչում են 7-8 հազար մետր բարձրության վրա, որտեղ օդի ջերմաստիճանը չի բարձրանում -40 °C-ից բարձր։ Ազոտից թունավորումներից խուսափելու համար օդաչուները ողջ թռիչքի ընթացքում գտնվում են պաշտպանիչ կոստյումներով և թթվածնային դիմակներով։

Ինչպես են ցրվում ամպերը

Նախքան ամպերի զանգվածների ցրումը սկսելը, փորձագետները ուսումնասիրում են մթնոլորտը։ Հանդիսավոր միջոցառումից մի քանի օր առաջ օդային հետախուզությունը պարզում է իրավիճակը, որից հետո օպերացիան ինքնին սկսում է լավ եղանակ հաստատել։

Հաճախ ռեագենտներով ինքնաթիռները օդ են բարձրանում Մոսկվայի մարզից: Բավարար բարձրության վրա բարձրանալով՝ նրանք դեղամիջոցի մասնիկները ցողում են ամպերի վրա, որոնք իրենց մոտ խոնավություն են կենտրոնացնում։ Սա հանգեցնում է նրան, որ առատ տեղումները անմիջապես ընկնում են ցողման տարածքի վրա: Մինչև ամպերը մայրաքաղաքի վրա են, խոնավության պաշարը սպառվում է։

Ամպերի ցրումը, լավ եղանակի հաստատումը շոշափելի օգուտներ են բերում մայրաքաղաքի բնակիչներին։ Մինչ այժմ գործնականում այս տեխնոլոգիան կիրառվում է միայն Ռուսաստանում։ Այն զբաղվում է Ռոսհիդրոմետի գործարկմամբ՝ բոլոր գործողությունները համակարգելով իշխանությունների հետ։

Ամպի արագացման արդյունավետություն

Վերևում ասվեց, որ նրանք սկսել են ամպեր ցրել նույնիսկ խորհրդային իշխանության օրոք։ Հետո այս տեխնիկան լայնորեն կիրառվեց գյուղատնտեսական կարիքների համար։ Բայց պարզվեց, որ դա կարող է ծառայել նաև ի շահ հասարակության։ Մնում է հիշել 1980 թվականին Մոսկվայում կայացած Օլիմպիական խաղերը։ Հենց մասնագետների միջամտության շնորհիվ հաջողվեց խուսափել վատ եղանակից։

Մի քանի տարի առաջ մոսկվացիները կարողացան ևս մեկ անգամ տեսնել ամպերի ցրման արդյունավետությունը Քաղաքի օրվա տոնակատարության ժամանակ: Օդերեւութաբաններին հաջողվել է մայրաքաղաքը դուրս բերել ցիկլոնի հզոր ազդեցությունից եւ 3 անգամ նվազեցնել տեղումների ինտենսիվությունը։ Հիդրոմետի մասնագետներն ասել են, որ հզոր ամպերի հետ գլուխ հանել գրեթե անհնար է։ Սակայն օդաչուների հետ միասին օդաչուների հետ հաջողվել է դա անել։

Մոսկվայի վրայով ամպերի ցրումն այլևս ոչ մեկին չի զարմացնում. Հաճախ Հաղթանակի օրվա շքերթի ժամանակ լավ եղանակ է հաստատվում օդերեւութաբանների գործողությունների շնորհիվ։ Այս իրավիճակը ուրախացնում է մայրաքաղաքի բնակիչներին, սակայն կան մարդիկ, ովքեր մտածում են, թե ինչ կարող է սպառնալ մթնոլորտի նման միջամտությունը։ Ի՞նչ են ասում այս մասին Հիդրոմետի մասնագետները։

Ամպերի ցրման հետևանքները

Օդերեւութաբանները կարծում են, որ ամպերի ցրման վտանգի մասին խոսակցությունները հիմք չունեն։ Շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի փորձագետները պնդում են, որ ամպերի վրա ցողված քիմիական նյութերը էկոլոգիապես մաքուր են և չեն կարող վնասել մթնոլորտին։

Միգմար Պինիգինը, ով գիտահետազոտական ​​ինստիտուտի լաբորատորիայի ղեկավարն է, պնդում է, որ հեղուկ ազոտը վտանգ չի ներկայացնում թե՛ մարդու առողջության, թե՛ շրջակա միջավայրի համար։ Նույնը վերաբերում է հատիկավոր ածխածնի երկօքսիդին: Ե՛վ ազոտը, և՛ ածխաթթու գազը մթնոլորտում հայտնաբերված են մեծ քանակությամբ:

Ցեմենտ փոշի ցողելը նույնպես որևէ հետևանք չի սպառնում։ Ամպերի ցրման ժամանակ օգտագործվում է նյութի այն նվազագույն մասը, որն ընդունակ չէ աղտոտել երկրի մակերեսը։

Օդերեւութաբանները պնդում են, որ ռեագենտը մթնոլորտում գտնվում է մեկ օրից էլ քիչ ժամանակով։ Այն բանից հետո, երբ այն մտնում է ամպի զանգվածի մեջ, տեղումները ամբողջությամբ լվանում են այն:

Ամպերի ցրման հակառակորդները

Չնայած օդերևութաբանների հավաստիացումներին, որ ռեագենտները բացարձակապես անվտանգ են, այս տեխնիկայի հակառակորդներ կան։ Ecodefense-ի բնապահպաններն ասում են, որ լավ եղանակի հարկադիր հաստատումը հանգեցնում է հորդառատ հորդառատ անձրևների, որոնք սկսվում են ամպերի ցրվելուց հետո:

Բնապահպանները կարծում են, որ իշխանությունները պետք է դադարեն միջամտել բնության օրենքներին, հակառակ դեպքում դա կարող է հանգեցնել անկանխատեսելի հետեւանքների։ Նրանց կարծիքով՝ դեռ վաղ է եզրակացություններ անել, թե ամպերը ցրելու ինչ գործողություններով են հղի, բայց դրանք հաստատ ոչ մի լավ բանի չեն բերի։

Օդերեւութաբանները վստահեցնում են, որ ամպերի ցրման բացասական հետեւանքները պարզապես ենթադրություններ են։ Նման պնդումներ անելու համար պետք է զգույշ չափումներ կատարվեն մթնոլորտում աերոզոլի կոնցենտրացիայի և աերոզոլի տեսակի վերաբերյալ: Քանի դեռ դա չի արվել, բնապահպանների պնդումները կարելի է անհիմն համարել։

Անկասկած, ամպերի ցրումը դրականորեն է ազդում բացօթյա լայնածավալ միջոցառումների վրա։ Սակայն այս մասին ուրախ են միայն մայրաքաղաքի բնակիչները։ Մոտակա տարածքների բնակչությունը ստիպված է իր վրա վերցնել տարերքի հիմնական մասը։ Լավ եղանակային տեխնոլոգիաների օգուտների և վնասների մասին բանավեճը շարունակվում է մինչ օրս, սակայն մինչ այժմ գիտնականները որևէ ողջամիտ եզրակացության չեն եկել։

Ակտիվ ազդեցություն եղանակի վրա՝ մարդու միջամտությունը մթնոլորտային պրոցեսների ընթացքում՝ տեխնիկական միջոցներով կարճ ժամանակով փոխելով որոշակի ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններ մթնոլորտի որոշ հատվածում։ Սա ներառում է ամպերից անձրևի կամ ձյան տեղումներ, կարկուտի կանխարգելում, ամպերի և մառախուղների ցրում, օդի վերգետնյա շերտում սառնամանիքների թուլացում կամ վերացում և այլն։

Մարդը հնագույն ժամանակներից ձգտել է փոխել եղանակը, բայց միայն 20-րդ դարում մշակվել են մթնոլորտի վրա ազդելու հատուկ տեխնոլոգիաներ, որոնք հանգեցնում են եղանակի փոփոխության։

Ամպերի սերմացումը եղանակը փոխելու ամենատարածված միջոցն է. այն օգտագործվում է կա՛մ չոր վայրերում անձրևներ ստեղծելու համար, կա՛մ կարկուտի հավանականությունը նվազեցնելու համար՝ առաջացնելով անձրև, մինչև ամպերի խոնավությունը վերածվի կարկուտի, կա՛մ տեղումները նվազեցնելու համար:

Նյութը պատրաստվել է RIA Novosti-ի տեղեկատվության և բաց աղբյուրների հիման վրա

Տորնադոն (կամ տորնադոն) մթնոլորտային հորձանուտ է, որը առաջանում է ամպրոպի (ամպրոպի) ամպի մեջ և տարածվում ներքև, հաճախ մինչև երկրի մակերեսը, տասնյակ և հարյուրավոր մետր տրամագծով ամպի թևի կամ միջքաղաքի տեսքով։ . Երբեմն ծովում գոյացած պտտահողմը կոչվում է պտտահողմ, իսկ ցամաքում՝ տորնադո։ Մթնոլորտային պտտահողմերը, որոնք նման են տորնադոներին, բայց ձևավորվել են Եվրոպայում, կոչվում են արյան մակարդուկներ։ Բայց ավելի հաճախ այս երեք հասկացություններն էլ համարվում են հոմանիշներ։ Տորնադոների ձևերը կարող են բազմազան լինել՝ սյուն, կոն, բաժակ, տակառ, մտրակի նման պարան, ավազի ժամացույց, «սատանայի» եղջյուրներ և այլն, բայց, ամենից հաճախ, տորնադոն ունենում է ձևի։ պտտվող բեռնախցիկ, խողովակ կամ ձագար, որը կախված է մայր ամպից: Սովորաբար, տորնադոյի ձագարի լայնակի տրամագիծը ստորին հատվածում 300-400 մ է, չնայած եթե պտտահողմը դիպչում է ջրի մակերեսին, ապա այդ արժեքը կարող է լինել ընդամենը 20-30 մ, իսկ երբ ձագարն անցնում է ցամաքի վրայով, այն կարող է հասնել 1,5-ի։ -3 կմ. Ձագարի ներսում օդը իջնում ​​է, իսկ դրսում բարձրանում է՝ արագ պտտվելով՝ ստեղծելով շատ հազվադեպ օդի տարածք: Հազվադեպությունն այնքան զգալի է, որ գազով լցված փակ առարկաները, ներառյալ շենքերը, կարող են պայթել ներսից ճնշման տարբերության պատճառով: Ձագարում օդի շարժման արագության որոշումը դեռևս լուրջ խնդիր է: Հիմնականում այս քանակի գնահատականները հայտնի են անուղղակի դիտարկումներից: Կախված հորձանուտի ինտենսիվությունից՝ դրա մեջ հոսքի արագությունը կարող է տարբեր լինել։ Ենթադրվում է, որ այն գերազանցում է 18 մ/վ-ը և, ըստ որոշ անուղղակի գնահատականների, կարող է հասնել 1300 կմ/ժ-ի: Տորնադոն ինքնին շարժվում է այն առաջացնող ամպի հետ միասին: 1 կմ շառավղով և 70 մ/վ միջին արագությամբ տիպիկ տորնադոյի էներգիան հավասար է 20 կիլոտոննա տրոտոնանոց ստանդարտ ատոմային ռումբի էներգիային, որը նման է ԱՄՆ-ի կողմից պայթած առաջին ատոմային ռումբի էներգիային: Երրորդության փորձարկում Նյու Մեքսիկոյում 1945 թվականի հուլիսի 16-ին: Օդի ռոտացիան Հյուսիսային կիսագնդում պտտահողմերի ժամանակ տեղի է ունենում, որպես կանոն, ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ: Տորնադոների առաջացման պատճառները մինչ այժմ ամբողջությամբ ուսումնասիրված չեն։ Կարելի է նշել միայն որոշ ընդհանուր տեղեկություններ, որոնք առավել բնորոշ են բնորոշ տորնադոներին։ Տորնադոները հաճախ ձևավորվում են տրոպոսֆերային ճակատներում՝ միջերեսներ մթնոլորտի ստորին 10 կմ շերտում, որոնք առանձնացնում են օդային զանգվածները տարբեր քամու արագությամբ, ջերմաստիճանով և օդի խոնավությամբ: Տորնադոներն իրենց զարգացման երեք հիմնական փուլով են անցնում. Սկզբնական փուլում ամպրոպային ամպից առաջանում է նախնական ձագար՝ կախված գետնից։ Անմիջապես ամպի տակ գտնվող օդի սառը շերտերն իջնում ​​են՝ փոխարինելու տաքներին, որոնք էլ իրենց հերթին վեր են բարձրանում։ (Նման անկայուն համակարգը սովորաբար ձևավորվում է, երբ երկու մթնոլորտային ճակատներ միանում են՝ տաք և սառը): Այս համակարգի պոտենցիալ էներգիան վերածվում է օդի պտտվող շարժման կինետիկ էներգիայի։ Այս շարժման արագությունը մեծանում է, և այն ստանում է իր դասական ձևը։ Պտտման արագությունը ժամանակի ընթացքում մեծանում է, մինչդեռ տորնադոյի կենտրոնում օդը սկսում է ինտենսիվորեն բարձրանալ դեպի վեր։ Այսպես է ընթանում տորնադոյի գոյության երկրորդ փուլը՝ առավելագույն հզորության գոյացած հորձանուտի փուլը։ Տորնադոն ամբողջությամբ ձևավորված է և շարժվում է տարբեր ուղղություններով։ Վերջնական փուլը հորձանուտի ոչնչացումն է։ Տորնադոյի ուժը թուլանում է, ձագարը նեղանում և պոկվում է երկրի մակերևույթից՝ աստիճանաբար վերադառնալով մայր ամպի մեջ։ Ի՞նչ է տեղի ունենում տորնադոյի ներսում: 1930 թվականին Կանզասում մի ֆերմեր, որը պատրաստվում էր իջնել նկուղ, հանկարծ տեսավ, որ տորնադոն շարժվում է իր ուղղությամբ։ Գնալու տեղ չկար, և տղամարդը նետվեց նկուղ։ Եվ ահա նրա բախտը բերել է աներևակայելի. տորնադոյի ոտքը հանկարծակի պոկվել է գետնից և ծածկել երջանիկի գլխով։ Ավելի ուշ, երբ ֆերմերը ուշքի եկավ, նա նկարագրեց իր տեսածը հետևյալ կերպ. Շուրջը ամեն ինչ անշարժ էր։ Ձագարից շշուկի ձայն լսվեց։ Ես նայեցի վեր և տեսա տորնադոյի հենց սիրտը: Նրա մեջտեղում կար 30-70 մետր տրամագծով խոռոչ՝ մոտ մեկ կիլոմետր բարձրանալով։ Խոռոչի պատերը ձևավորվել են պտտվող ամպերից, իսկ խոռոչն ինքնին լուսավորվել է կայծակի շարունակական փայլով, զիգզագով, որը ցատկում է մի պատից մյուսը…»: Ահա ևս մեկ նմանատիպ դեպք. 1951 թվականին Տեխասում տորնադոն, որը մոտեցել է մարդուն, պոկվել է գետնից և շրջել նրա գլխից վեց մետր բարձրությամբ: Ըստ վկայի՝ ներքին խոռոչի լայնությունը եղել է մոտ 130 մետր, պատերի հաստությունը՝ մոտ 3 մետր։ Իսկ խոռոչի ներսում կապույտ լույսով փայլում էր թափանցիկ ամպ։ Վկաների բազմաթիվ ցուցմունքներ կան, ովքեր պնդում էին, որ որոշ պահերի տորնադոյի սյունի ամբողջ մակերեսը սկսել է փայլել դեղին երանգների տարօրինակ փայլով: Տորնադոները նաև ուժեղ էլեկտրամագնիսական դաշտեր են առաջացնում և ուղեկցվում են կայծակներով։ Գնդակի կայծակը տորնադոներում բազմիցս դիտվել է: Տորնադոներում նկատվում են ոչ միայն լուսավոր գնդիկներ, այլև լուսավոր ամպեր, բծեր, պտտվող գծեր, երբեմն՝ օղակներ։ Ակնհայտ է, որ տորնադոյի ներսում շողերը կապված են տարբեր ձևերի և չափերի բուռն պտույտների հետ: Երբեմն ամբողջ տորնադոն դեղին է փայլում: Տորնադոներում հաճախ զարգանում են ահռելի ուժգնության հոսանքներ։ Դրանք լիցքաթափվում են անթիվ կայծակներով (սովորական և գնդաձև) կամ հանգեցնում են լուսավոր պլազմայի առաջացմանը, որը ծածկում է տորնադոյի ամբողջ մակերեսը և բռնկվում դրա մեջ ընկած առարկաները։ Հայտնի հետազոտող Կամիլ Ֆլամարիոնը, ուսումնասիրելով 119 պտտահողմ, եկել է այն եզրակացության, որ 70 դեպքում դրանցում հոսանքի առկայությունը անկասկած է եղել, իսկ 49 դեպքում «դրանց մեջ էլեկտրականության հետք չի եղել, կամ համենայնդեպս չի եղել։ դրսևորվի»: Պլազմայի հատկությունները, որոնք երբեմն պարուրում են տորնադոները, շատ ավելի քիչ են հայտնի: Անվիճելի է, որ ոչնչացման գոտու մոտ գտնվող որոշ առարկաներ այրված են, ածխացած կամ չորացած։ Կ. Ֆլամարիոնը գրել է, որ տորնադոն, որը ավերել է Շատնեն (Ֆրանսիա) 1839 թվականին, «... այրեց ծառերը, որոնք գտնվում էին իր ճանապարհի կողքերում, և նրանք, որոնք կանգնած էին այս ճանապարհի վրա, արմատախիլ արվեցին: Պտտումը գործեց միայն այրված ծառերի վրա: մի կողմից, որի վրա բոլոր տերեւներն ու ճյուղերը ոչ միայն դեղնում էին, այլեւ չորանում, իսկ մյուս կողմը մնում էր անձեռնմխելի ու նախկինի պես կանաչում։ 1904 թվականին Մոսկվայում ավերածությունների պատճառ դարձած տորնադոյից հետո շատ տապալված ծառեր վատ այրվեցին։ Պարզվում է, որ օդային պտտահողմերը պարզապես օդի պտույտ չեն որոշակի առանցքի շուրջ: Սա բարդ էներգետիկ գործընթաց է: Պատահում է, որ մարդիկ, որոնց տորնադոն չի դիպչում, առանց որևէ ակնհայտ պատճառի, մահացած են ընկնում։ Ըստ երևույթին, այս դեպքերում մարդիկ սպանվում են բարձր հաճախականության հոսանքներից։ Դա հաստատում է այն փաստը, որ փրկված տներում վարդակները, ընդունիչները և այլ սարքերը խափանում են, ժամացույցը սկսում է սխալվել։ Տորնադոների ամենամեծ թիվը գրանցվել է Հյուսիսային Ամերիկա մայրցամաքում, հատկապես Միացյալ Նահանգների կենտրոնական նահանգներում (նույնիսկ տերմին կա՝ Tornado Alley: Սա կենտրոնական Ամերիկայի նահանգների պատմական անվանումն է, որտեղ ամենամեծ թվով տորնադոներ կան. դիտարկված), ավելի քիչ՝ ԱՄՆ-ի արևելյան նահանգներում։ Հարավում՝ Ֆլորիդա Քիզում, ծովից պտտահողմեր ​​են հայտնվում գրեթե ամեն օր՝ մայիսից մինչև հոկտեմբերի կեսերը, ինչի համար տարածքը ստացել է «ջրային հոսքերի երկիր» մականունը։ 1969 թվականին այստեղ գրանցվել է 395 նման պտույտ։ Երկրագնդի երկրորդ շրջանը, որտեղ պայմաններ են առաջանում տորնադոների ձևավորման համար, Եվրոպան է (բացառությամբ Պիրենեյան թերակղզու), և Ռուսաստանի ողջ եվրոպական տարածքը։ Տորնադոների դասակարգումը Մտրակի նման Սա տորնադոների ամենատարածված տեսակն է: Ձագարը հարթ, բարակ տեսք ունի և կարող է բավականին ոլորապտույտ լինել: Ձագարի երկարությունը զգալիորեն գերազանցում է իր շառավիղը։ Ջրի վրա իջնող թույլ հորձանուտներն ու հորձանուտները, որպես կանոն, մտրակման հորձանուտներ են։ Fuzzy-ն երևում է գետնին հասնող փխրուն, պտտվող ամպերի տեսքով: Երբեմն նման տորնադոյի տրամագիծը նույնիսկ գերազանցում է իր բարձրությունը։ Մեծ տրամագծով բոլոր խառնարանները (ավելի քան 0,5 կմ) անորոշ են։ Սովորաբար դրանք շատ հզոր հորձանուտներ են, հաճախ բարդ: Նրանք հսկայական վնաս են հասցնում իրենց մեծ չափերի և քամու շատ բարձր արագության պատճառով։ Կոմպոզիտային մայիսը բաղկացած է երկու կամ ավելի առանձին արյան թրոմբներից՝ հիմնական կենտրոնական տորնադոյի շուրջ: Նման տորնադոները կարող են լինել գրեթե ցանկացած հզորության, այնուամենայնիվ, ամենից հաճախ դրանք շատ հզոր տորնադոներ են: Նրանք զգալի վնաս են հասցնում հսկայական տարածքների վրա: Կրակոտ Սրանք սովորական տորնադոներ են, որոնք առաջանում են ուժեղ հրդեհի կամ հրաբխի ժայթքման արդյունքում առաջացած ամպի արդյունքում: ԱՄՆ-ում տորնադոների ուժգնությունը բնութագրելու համար մշակվել է Fujita-Pearson սանդղակը, որը բաղկացած է 7 կատեգորիաներից, և զրոյական (ամենաթույլ) քամու ուժգնությունը համընկնում է Բոֆորտի սանդղակի փոթորկի քամու հետ։ Բոֆորտի սանդղակը տասներկու բալանոց սանդղակ է, որն ընդունվել է Համաշխարհային օդերևութաբանական կազմակերպության կողմից՝ քամու արագության մոտավոր գնահատման համար՝ ցամաքային օբյեկտների կամ բաց ծովի ալիքների ազդեցության միջոցով: Հաշվարկված է 0-ից - հանգիստ մինչև 12 - փոթորիկ: Տորնադոները սարսափելի ուժգնությամբ ավլում են քաղաքները՝ հարյուրավոր բնակիչների հետ միասին քշելով դրանք Երկրի երեսից: Երբեմն այս բնական տարրի հզոր կործանարար ուժը ուժեղանում է այն պատճառով, որ մի քանի տորնադոներ միավորվում են և միաժամանակ հարվածում: Տարածքը տորնադոյից հետո նման է մարտադաշտի՝ սարսափելի ռմբակոծությունից հետո: Օրինակ՝ 1879 թվականի մայիսի 30-ին երկու պտտահողմերը մեկը մյուսի հետևից 20 րոպե ընդմիջումով ավերեցին Հյուսիսային Կանզասի 300 բնակիչ ունեցող Իրվինգ գավառական քաղաքը։ Իրվինգ տորնադոյի հետ կապված է տորնադոյի ահռելի ուժի ամենավստահելի ապացույցներից մեկը. Մեծ Կապույտ գետի վրայով 75 մ երկարությամբ պողպատե կամուրջը օդ բարձրացվեց և պարանի պես ոլորվեց: Կամուրջի մնացորդները վերածվել էին պողպատե միջնորմների, ֆերմայի և պարանների ամուր, կոմպակտ կապոցի, որը պատռվել և ոլորվել էր ամենաֆանտաստիկ ձևով: Նույն տորնադոն անցել է Ֆրիման լճով։ Նա երկաթուղու կամրջի չորս հատված պոկեց բետոնե հենարաններից, բարձրացրեց օդ, մոտ քառասուն ոտնաչափ քարշ տվեց ու նետեց լիճը։ Յուրաքանչյուրը կշռում էր հարյուր տասնհինգ տոննա։ Կարծում եմ՝ բավական է

Գլուխ վեցերորդ
ԳԱԶԵՐԻ ԵՎ ՀԵՂՈՒԿՆԵՐԻ ՊՈՏՔՍ ՇԱՐԺՈՒՄ

6.1. Մթնոլորտային հորձանուտների հանելուկներ

Մենք ամենուր գործ ունենք գազերի և հեղուկների հորձանուտային շարժման հետ։ Երկրի վրա ամենամեծ պտույտները մթնոլորտային ցիկլոններն են, որոնք, անտիցիկլոնների հետ միասին, երկրագնդի մթնոլորտի ավելացված ճնշման գոտիներ են, որոնք չեն գրավվում պտտվող շարժման միջոցով, որոշում են եղանակը մոլորակի վրա: Ցիկլոնների տրամագիծը հասնում է հազարավոր կիլոմետրերի։ Օդը ցիկլոնի մեջ կատարում է բարդ եռաչափ պարուրաձև շարժում։ Հյուսիսային կիսագնդում ցիկլոնները, ինչպես ջուրը, որը հոսում է լոգանքից դեպի խողովակ, պտտվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ (երբ դիտվում է վերևից), Հարավային կիսագնդում՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ՝ Երկրի պտույտից Coriolis ուժերի գործողության պատճառով:
Ցիկլոնի կենտրոնում օդի ճնշումը շատ ավելի ցածր է, քան նրա ծայրամասում, ինչը բացատրվում է ցիկլոնի պտտման ժամանակ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությամբ։
Առաջանալով միջին լայնություններում՝ մթնոլորտային ճակատների կորության վայրերում, միջին լայնության ցիկլոնն աստիճանաբար ձևավորվում է ավելի կայուն և հզոր ձևավորման՝ հիմնականում դեպի հյուսիս իր շարժման ընթացքում, որտեղ տաք օդ է տանում հարավից: Առաջացող ցիկլոնը սկզբում գրավում է օդի միայն ստորին, մակերեսային շերտերը, որոնք լավ տաքացվում են: Պտույտը աճում է ներքևից վեր։ Ցիկլոնի հետագա զարգացման հետ մեկտեղ օդի ներհոսքը նրա մեջ դեռ տեղի է ունենում երկրի մակերեսի մոտ։ Բարձրանալով ցիկլոնի կենտրոնական մասում՝ այս տաք օդը դուրս է գալիս գոյացած ցիկլոնից 6-8 կմ բարձրության վրա։ Դրանում պարունակվող ջրային գոլորշին այնպիսի բարձրության վրա, որտեղ տիրում է ցուրտը, խտանում է, ինչը հանգեցնում է ամպերի և տեղումների առաջացման։
Ցիկլոնի զարգացման նման պատկերը, որն այսօր ճանաչվել է ամբողջ աշխարհի օդերևութաբանների կողմից, հաջողությամբ մոդելավորվել է 70-ականներին ԽՍՀՄ-ում անձրև առաջացնելու համար ստեղծված մետեոտրոնային կայանքներում և հաջողությամբ փորձարկվել Հայաստանում։ Գետնի վրա տեղադրված տուրբոռեակտիվ շարժիչները ստեղծեցին տաք օդի պտտվող հոսք, որը բարձրանում էր դեպի վեր։ Որոշ ժամանակ անց այս վայրի վրա մի ամպ ծնվեց, որը աստիճանաբար վերածվեց ամպի, որը հորդեց անձրև:
Արևադարձային ցիկլոնները, որոնք կոչվում են թայֆուններ Խաղաղ օվկիանոսում և փոթորիկներ Ատլանտյան օվկիանոսում, իրենց պահվածքը շատ տարբեր է, քան միջին լայնության դանդաղ ցիկլոնները: Նրանք ունեն շատ ավելի փոքր տրամագծեր (100-300 կմ), քան միջին լայնությանները, սակայն առանձնանում են ճնշման մեծ գրադիենտներով, շատ ուժեղ քամիներով (մինչև 50 և նույնիսկ 100 մ/վրկ) և հորդառատ անձրևներով։
Արևադարձային ցիկլոնները ծագում են միայն օվկիանոսից, առավել հաճախ հյուսիսային լայնության 5-ից 25 ° միջակայքում: Հասարակածին ավելի մոտ, որտեղ կորիոլիսի շեղվող ուժերը փոքր են, դրանք չեն առաջանում, ինչը ապացուցում է Կորիոլիսի ուժերի դերը ցիկլոնների առաջացման գործում։
Շարժվելով նախ դեպի արևմուտք, ապա դեպի հյուսիս կամ հյուսիս-արևելք՝ արևադարձային ցիկլոններն աստիճանաբար վերածվում են սովորական, բայց շատ խորը ցիկլոնների։ Օվկիանոսից ցամաք հասնելով՝ նրանք արագորեն մարում են դրա վրայով։ Այսպիսով, օվկիանոսի խոնավությունը հսկայական դեր է խաղում նրանց կյանքում, որը, խտանալով բարձրացող պտտվող օդային հոսքի մեջ, ազատում է գոլորշիացման թաքնված ջերմության հսկայական քանակություն: Վերջինս տաքացնում է օդը և մեծացնում նրա վերելքը, ինչը հանգեցնում է մթնոլորտային ճնշման ուժեղ անկման, երբ թայֆունը կամ փոթորիկը մոտենում է։

Բրինձ. 6.1. Հսկա մթնոլորտային թայֆունի հորձանուտ (տեսարան տիեզերքից)

Այս հսկա մոլեգնող հորձանուտներն ունեն երկու առեղծվածային հատկանիշ: Նախ, նրանք հազվադեպ են հայտնվում Հարավային կիսագնդում: Երկրորդը «փոթորկի աչքի» նման ձևավորման կենտրոնում առկան է՝ 15-30 կմ տրամագծով գոտի, որը բնութագրվում է հանգիստ և պարզ երկնքով։
Տեսնելու համար, որ թայֆունը, և առավել եւս միջին լայնության ցիկլոնը, պտտահողմ է՝ շնորհիվ իրենց հսկայական տրամագծերի, հնարավոր է միայն տիեզերական բարձրությունից: Տիեզերագնացների կողմից պտտվող ամպերի շղթաների լուսանկարները տպավորիչ են: Սակայն ցամաքային դիտորդի համար մթնոլորտային հորձանուտի ամենաակնհայտ տեսակը դիտելու համար տորնադոն է: Նրա պտտման սյունի տրամագիծը, որը ձգվում է դեպի ամպերը, ամենաբարակ տեղում ցամաքից 300-1000 մ է, իսկ ծովից ընդամենը մի քանի տասնյակ մետր։ Հյուսիսային Ամերիկայում, որտեղ տորնադոները շատ ավելի հաճախ են հայտնվում, քան Եվրոպայում (տարեկան մինչև 200), դրանք կոչվում են տորնադո: Այնտեղ նրանք սկիզբ են առնում հիմնականում ծովի վրայից և կատաղում են, երբ գտնվում են ցամաքի վրա։
«1979 թվականի մայիսի 30-ին, ցերեկվա ժամը 4-ին, երկու սև և խիտ ամպեր հանդիպեցին Կանզասի հյուսիսում: 15 րոպե անց դրանք բախվեցին և միաձուլվեցին մեկում: ամպը, նրա ստորին մակերևույթից մի ձագար աճեց: Այն արագ երկարանալով, հսկայական բեռնախցիկի տեսք ստացավ, հասավ գետնին և երեք ժամ հսկա օձի պես հնարքներ խաղաց պետության շուրջը, ջարդուփշուր անելով և ոչնչացնելով այն ամենը, ինչ պատահում էր իր ճանապարհին: - տներ, ֆերմաներ, դպրոցներ ... »:
Այս տորնադոն քարե ցլերից պոկել է 75 մետրանոց երկաթբետոնե կամուրջը, կապել ու գետը նետել։ Հետագայում մասնագետները հաշվարկեցին, որ դա անելու համար օդի հոսքը պետք է գերձայնային արագություն ունենար:
Այն, ինչ անում է օդը նման արագությամբ տորնադոներում, շփոթեցնում է մարդկանց։ Այսպիսով, տորնադոյի մեջ ցրված չիպսերը հեշտությամբ թափանցում են տախտակներ և ծառերի բներ: Դրանում ասվում է, որ տորնադոյի հետևանքով գրավված մետաղյա կաթսան առանց մետաղը կոտրելու շրջվել է ներսից։ Նման հնարքները բացատրվում են նրանով, որ մետաղի դեֆորմացիան այս դեպքում իրականացվել է առանց կոշտ հենարանի, որը կարող էր վնասել մետաղը, քանի որ առարկան օդում էր։

Բրինձ. 6.2. Տորնադոյի լուսանկար.

Տորնադոները ամենևին էլ հազվագյուտ բնական երևույթ չեն, թեև դրանք հայտնվում են միայն հյուսիսային կիսագնդում, ուստի դրանց մասին շատ դիտողական տվյալներ են կուտակվել։ Տորնադոյի ձագարի («բեռնախցիկի») խոռոչը շրջապատված է օդի «պատերով», որը խելահեղորեն պտտվում է պարուրաձև ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (ինչպես թայֆունում) (տես նկ. 6.3): Այստեղ օդի արագությունը հասնում է 200-300-ի։ մ / վ. Քանի որ դրա մեջ ստատիկ ճնշումը նվազում է գազի արագության բարձրացման հետ, տորնադոյի «պատերը» ներծծում են երկրի մակերևույթի մոտ տաքացած օդը, և դրա հետ մեկտեղ հանդիպող առարկաները, ինչպես փոշեկուլը:
Այս բոլոր առարկաները վեր են բարձրանում, երբեմն՝ մինչև ամպը, որի դեմ հենվում է տորնադոն։

Տորնադոների բարձրացնող ուժը շատ մեծ է։ Այսպիսով, նրանք զգալի հեռավորությունների վրա են տեղափոխում ոչ միայն մանր առարկաներ, այլև երբեմն անասուններ և մարդկանց։ 1959 թվականի օգոստոսի 18-ին Մինսկի մարզում պտտահողմը ձին բարձրացրեց զգալի բարձրության վրա և տարավ։ Կենդանու մարմինը հայտնաբերվել է ընդամենը մեկուկես կիլոմետր հեռավորության վրա։ 1920 թվականին Կանզաս նահանգում տորնադոն ավերեց դպրոցը և ուսուցչին օդ բարձրացրեց դպրոցականների մի ամբողջ դասարանի հետ՝ նրանց գրասեղանների հետ միասին։ Մի քանի րոպե անց նրանց բոլորին իջեցրել են գետնին՝ դպրոցի ավերակների հետ միասին։ Երեխաների մեծ մասն ու ուսուցիչը ողջ են մնացել ու անվնաս, սակայն 13 մարդ մահացել է։
Շատ են դեպքերը, երբ տորնադոները բարձրացնում և տեղափոխում են մարդկանց զգալի տարածություններով, որից հետո նրանք մնում են անվնաս։ Դրանցից ամենապարադոքսալը նկարագրված է նրանում. Մերձմոսկովյան Միտիշչիում տորնադոն թռավ գյուղացի կին Սելեզնևայի ընտանիքում: Կնոջը, ավագ որդուն և երեխային գցելով խրամատը՝ նա տարավ միջնեկ որդուն՝ Պետյային։ Նրան գտել են միայն հաջորդ օրը Մոսկվայի Սոկոլնիկի այգում։ Տղան ողջ ու առողջ էր, բայց մահու չափ վախեցած էր։ Այստեղ ամենատարօրինակն այն է, որ Սոկոլնիկին գտնվում է Միտիշչիից ոչ թե այն ուղղությամբ, որտեղ շարժվում էր տորնադոն, այլ հակառակ ուղղությամբ։ Պարզվում է՝ տղային տեղափոխել են ոչ թե տորնադոյի ժամանակ, այլ հակառակ ուղղությամբ, որտեղ ամեն ինչ վաղուց հանդարտվել էր։ Թե՞ նա ճամփորդել է ժամանակի մեջ։
Թվում է, թե տորնադոյի առարկաները պետք է տեղափոխվեն ուժեղ քամու միջոցով: Բայց 1953 թվականի 23 AVP/100-ին Ռոստովում պտտահողմի ժամանակ, ասվում է, որ քամու ուժեղ պոռթկումը բացել է տան պատուհաններն ու դռները։ Միևնույն ժամանակ, զարթուցիչը, որը դրված էր վարտիքի վրա, անցավ երեք դռներով, խոհանոցով, միջանցքով և բարձրացավ տան ձեղնահարկ։ Ի՞նչ ուժեր են նրան քշել։ Չէ՞ որ շենքը մնաց անվնաս, և քամին, ունակ լինելով նման կերպ տանելու զարթուցիչը, ստիպված եղավ ամբողջությամբ քանդել շենքը, որը շատ ավելի մեծ օդափոխություն ունի, քան զարթուցիչը։
Եվ ինչո՞ւ են պտտահողմերը, փոքր առարկաների կույտերը բարձրացնելով մինչև ամպերը, դրանք զգալի հեռավորության վրա իջեցնում են գրեթե նույնքան կույտ, ոչ թե ցրվելով, այլ ասես իրենց թևերից դուրս թափվելով:
Մայր ամպրոպի հետ անքակտելի կապը բնորոշ տարբերություն է տորնադոյի և մթնոլորտի այլ պտտվող շարժումների միջև: Կամ այն ​​պատճառով, որ ամպրոպի ամպից հսկայական էլեկտրական հոսանքներ են հոսում տորնադոյի «բեռնախցիկի» երկայնքով դեպի գետնին, կամ որովհետև փոշու և ջրի կաթիլները տորնադոյի հորձանուտում ուժեղ էլեկտրականացված են շփման հետևանքով, բայց տորնադոն ուղեկցվում է էլեկտրականության բարձր մակարդակով: գործունեություն։ «Բեռնախցիկի» խոռոչը պատից պատ անընդհատ ծակվում է էլեկտրական լիցքաթափումներով։ Հաճախ այն նույնիսկ փայլում է:
Բայց տորնադոյի «բեռնախցիկի» խոռոչի ներսում օդի պտտվող շարժումը թուլանում է և ավելի հաճախ ուղղվում է ոչ թե ներքևից վեր, այլ վերևից ներքև * (* Այնուամենայնիվ, դրանում նշվում է, որ տորնադոյի «բեռնախցիկի» խոռոչում օդը շարժվում է ներքևից վեր, իսկ պատերի մեջ՝ վերևից ներքև):. Լինում են դեպքեր, երբ տորնադոյի ներսում ներքև հոսքն այնքան ուժեղ է դարձել, որ առարկաները սեղմել է հողի մեջ (տե՛ս նկ. 6.3.): Տորնադոյի ներքին խոռոչում ինտենսիվ պտույտի բացակայությունը այս առումով նմանեցնում է թայֆունին: Այո, և տորնադոյի «փոթորկի աչքը» գոյություն ունի մինչև այն ամպից գետնին հասնելը: «Ամպրոպի մեջ հանկարծ հայտնվում է «աչքը», այսինքն՝ «աչքը», մեռած, անշունչ աշակերտով։ Զգացողությունն այնպիսին է, որ նա նայում է որսին։ Նա նկատեց դա։ այն սուրհանդակային գնացքի մռնչյունով ու արագությամբ վազում է գետնին՝ թողնելով երկար, հստակ տեսանելի հետք՝ պոչ։
Մասնագետներին վաղուց էր հետաքրքրում այդ իսկապես անսպառ էներգիայի աղբյուրները, որոնք իրենց տրամադրության տակ ունեն տորնադոները, առավել եւս՝ թայֆունները։ Պարզ է, որ խոնավ օդի հսկայական զանգվածների ջերմային էներգիան, ի վերջո, վերածվում է մթնոլորտային հորձանուտում օդի շարժման էներգիայի։ Բայց ի՞նչն է ստիպում նրան կենտրոնանալ այնպիսի փոքր ծավալների մեջ, ինչպիսին տորնադոյի մարմինն է: Իսկ էներգիայի նման ինքնաբուխ կենտրոնացումը չի՞ հակասում թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին, որն ասում է, որ ջերմային էներգիան կարող է ցրվել միայն ինքնաբուխ։
Այս թեմայի շուրջ կան բազմաթիվ վարկածներ, սակայն դեռևս չկան հստակ պատասխաններ։
Հետազոտելով գազի պտույտների էներգիան՝ Վ.Ա.Ացուկովսկին գրում է, որ «գազային հորձանուտի մարմինը սեղմվում է շրջակա միջավայրի կողմից հորձանուտի առաջացման գործընթացում»։ Դա հաստատում է այն փաստը, որ տորնադոյի «բեռնախցիկը» ավելի բարակ է, քան հիմքը, որտեղ գետնի հետ շփումը թույլ չի տալիս զարգացնել պտտման բարձր արագություն։ Պտույտի մարմնի սեղմումը շրջակա միջավայրի ճնշմամբ առաջացնում է նրա պտտման արագության մեծացում՝ իմպուլսի պահպանման օրենքի արդյունքում։ Իսկ հորձանուտում գազի արագության մեծացման հետ մեկտեղ նրա մեջ ստատիկ ճնշումն էլ ավելի է նվազում։ Սրանից հետևում է, եզրակացնում է Ացյուկովսկին, որ հորձանուտը կենտրոնացնում է շրջակա միջավայրի էներգիան, և այս գործընթացը սկզբունքորեն տարբերվում է մյուսներից՝ ուղեկցվելով շրջակա միջավայր էներգիայի ցրմամբ։
Այստեղ է, որ շարժման տեսությունը կարող է փրկել թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը, եթե հնարավոր լիներ բացահայտել, որ գազի պտույտները էներգիա են ճառագայթում զգալի քանակությամբ։ Հաշվի առնելով այն, ինչ ասվեց Բաժին 4.4-ում, շարժման տեսությունը պահանջում է, որ երբ օդը պտտվում է տորնադոյի կամ թայֆունի ժամանակ, նրանք ճառագայթում են ոչ պակաս էներգիա, քան սպառում են օդը պտտելու համար: Իսկ տորնադոյի, առավել եւս թայֆունի միջով իր գոյության ընթացքում օդի հսկայական զանգվածներ են անցնում՝ ոլորվելով։
Թվում է, թե խոնավ օդի համար ավելի հեշտ է դուրս նետել «լրացուցիչ» զանգվածային էներգիա՝ առանց ճառագայթման։ Փաստորեն, խոնավության խտացումից հետո, երբ այն բարձրանում է մթնոլորտային հորձանուտով մեծ բարձրության վրա, տեղացող անձրևի կաթիլները թողնում են հորձանուտը, և դրա զանգվածը նվազում է: Բայց հորձանուտի ջերմային էներգիան ոչ միայն դրանից չի նվազում, այլ ընդհակառակը, ավելանում է ջրի խտացման ժամանակ գոլորշիացման թաքնված ջերմության արտազատման պատճառով։ Սա հանգեցնում է հորձանուտում շարժման արագության բարձրացմանը և՛ օդի վերելքի արագության բարձրացման, և՛ պտտման արագության մեծացման շնորհիվ, երբ պտտվում է պտտվող մարմինը: Բացի այդ, հորձանուտից ջրի կաթիլների զանգվածի հեռացումը չի հանգեցնում պտտվող համակարգի կապող էներգիայի ավելացմանը և մնացած հորձանուտում զանգվածային թերության ավելացմանը։ Համակարգի կապող էներգիան կավելանա (և դրա հետ մեկտեղ կավելանա համակարգի կայունությունը), եթե համակարգի պտույտի արագացման ժամանակ նրանից հեռացվեր համակարգի ներքին էներգիայի մի մասը՝ ջերմությունը։ Իսկ ջերմությունը ամենահեշտ հեռացվում է ճառագայթման միջոցով:
Ըստ երևույթին, ոչ մեկի մտքով չի անցել փորձել գրանցել տորնադոների և թայֆունների թեփի (ինֆրակարմիր և միկրոալիքային) ճառագայթումը։ Միգուցե այն գոյություն ունի, բայց մենք դա դեռ չգիտենք: Այնուամենայնիվ, շատ մարդիկ և կենդանիներ զգում են փոթորկի մոտենալը նույնիսկ այն ժամանակ, երբ նրանք ներսում են և առանց երկնքին նայելու: Եվ ես կարծում եմ, որ ոչ միայն մթնոլորտային ճնշման անկման պատճառով, որը ստիպում է ագռավներին կռկռալ ցավից դատարկ ոսկորների մեջ։ Մարդիկ ուրիշ բան են զգում, ոմանք վախեցնում են, մյուսները՝ հուզիչ: Միգուցե սա ոլորող ճառագայթումն է, որը տորնադոյից և թայֆունից պետք է շատ ինտենսիվ լինի:
Հետաքրքիր կլիներ տիեզերագնացներին խնդրել տիեզերական բարձրությունից թայֆունների ինֆրակարմիր լուսանկարներ անել: Թվում է, թե նման լուսանկարները կարող են մեզ շատ նոր բաներ պատմել։
Այնուամենայնիվ, Արեգակնային համակարգի մոլորակների մթնոլորտներում ամենամեծ ցիկլոնի նման լուսանկարները, թեև ոչ ինֆրակարմիր ճառագայթներով, վաղուց արվել են տիեզերական բարձրությունից: Սրանք Յուպիտերի մեծ կարմիր կետի լուսանկարներն են, որը, ինչպես պարզվեց 1979 թվականին ամերիկյան «Վոյաջեր 1» տիեզերանավից արված իր լուսանկարների ուսումնասիրությունից, հսկայական, անընդհատ գոյություն ունեցող ցիկլոն է Յուպիտերի հզոր մթնոլորտում (նկ. 6. 4): . Այս 40x13 հազար կմ երկարությամբ կիկլոպյան կիկլոպյան թայֆունի «փոթորկի աչքը» չարագուշակ կարմիր գույնով է փայլում նույնիսկ տեսանելի լույսի տիրույթում, որտեղից էլ առաջացել է նրա անունը։

Բրինձ. 6.4. Յուպիտերի մեծ կարմիր կետը (SR) և կետի շրջակայքը («Վոյաջեր 1», 1979 թ.):

6.2. Vortex Ranke էֆեկտը

Ֆրանսիացի մետալուրգի ինժեներ Ջ. Ռանկեն, ուսումնասիրելով փոշուց գազը մաքրելու ցիկլային բաժանարարները, 1920-ականների վերջին հայտնաբերեց արտասովոր մի երևույթ. շիթերի կենտրոնում ցիկլոնից դուրս եկող գազը սկզբնականից ցածր ջերմաստիճան ուներ: Արդեն 1931 թվականի վերջին Ռանկեն ստացավ առաջին արտոնագիրը սարքի համար, որը նա անվանեց «vortex tube» (VT), որում սեղմված օդի հոսքը բաժանված է երկու հոսքի՝ սառը և տաք: Շուտով նա այս գյուտը արտոնագրում է այլ երկրներում։
1933 թվականին Ռանկեն զեկույց է ներկայացրել Ֆրանսիական ֆիզիկական ընկերությանը ԲԹ-ում սեղմված գազի տարանջատման իր հայտնաբերած երևույթի մասին: Բայց նրա ուղերձը անվստահությամբ ընդունվեց գիտական ​​հանրության կողմից, քանի որ ոչ ոք չէր կարող բացատրել այս գործընթացի ֆիզիկան: Ի վերջո, գիտնականները քիչ առաջ հասկացան «Մաքսվելի դևի» ֆանտաստիկ գաղափարի անիրագործելիությունը, որը տաք գազը տաք և սառը բաժանելու համար ստիպված էր միկրոանցքի միջոցով գազով անոթից ազատել արագ գազի մոլեկուլները: և մի թողեք դանդաղները: Բոլորը որոշեցին, որ դա հակասում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին և էնտրոպիայի աճի օրենքին։

Բրինձ. 6.5. Vortex խողովակ Ranke.

Ավելի քան 20 տարի Ռանկեի հայտնագործությունն անտեսվում էր։ Եվ միայն 1946 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Ռ. Հիլշը հրատարակեց աշխատություն ՎՏ-ի փորձարարական ուսումնասիրությունների վերաբերյալ, որտեղ նա առաջարկություններ տվեց նման սարքերի նախագծման համար։ Այդ ժամանակից ի վեր դրանք երբեմն կոչվում են Ranke-Hilsch խողովակներ:
Բայց դեռ 1937 թվականին խորհրդային գիտնական Կ. Ստրահովիչին ասում են, որ չիմանալով Ռանկեի փորձերի մասին, տեսականորեն ապացուցել է կիրառական գազի դինամիկայի վերաբերյալ դասախոսությունների ընթացքում, որ ջերմաստիճանի տարբերությունները պետք է առաջանան պտտվող գազի հոսքերում: Սակայն միայն ԽՍՀՄ-ում Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո, ինչպես շատ այլ երկրներում, սկսվեց հորձանուտի էֆեկտի լայն կիրառումը։ Նշենք, որ այս ուղղությամբ խորհրդային հետազոտողները 70-ականների սկզբին ստանձնեցին համաշխարհային առաջատարությունը։ VT-ի վերաբերյալ խորհրդային որոշ աշխատանքների ակնարկը տրված է, օրինակ, գրքում, որից մենք փոխառել ենք ինչպես վերը նշվածը այս բաժնում, այնպես էլ ստորև նշվածների մեծ մասը:
Ranke vortex խողովակում, որի դիագրամը ներկայացված է Նկ. 6.5, գլանաձև խողովակ 1 մի ծայրով միացված է պտտվող 2-ին, որն ավարտվում է ուղղանկյուն խաչմերուկի վարդակով, որն ապահովում է սեղմված աշխատանքային գազի մատակարարումը խողովակ՝ շոշափելով դրա ներքին մակերեսի շրջագծին: Մյուս ծայրից ոլորուն փակվում է կենտրոնում անցք ունեցող դիֆրագմով 3, որի տրամագիծը զգալիորեն փոքր է խողովակի ներքին տրամագծից 1: Այս անցքով 1 խողովակից դուրս է գալիս սառը գազի հոսք, որը խողովակ 1-ում իր հորձանուտ շարժման ընթացքում բաժանվում է սառը (կենտրոնական) և տաք (ծայրամասային) մասերի: Խողովակ 1-ի ներքին մակերեսին հարող հոսքի տաք մասը պտտվում է մինչև խողովակ 1-ի ծայրը և թողնում այն ​​իր եզրի և կարգավորող կոն 4-ի միջև ընկած օղակաձև բացվածքի միջով:
B-ն բացատրում է, որ ցանկացած շարժվող գազի (կամ հեղուկի) հոսք, ինչպես գիտեք, ունի երկու ջերմաստիճան՝ թերմոդինամիկ (նաև կոչվում է ստատիկ) T, որը որոշվում է գազի մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիայով (այս ջերմաստիճանը չափվելու է ջերմաչափով, որը շարժվում է դրա հետ միասին։ գազի հոսքը նույն արագությամբ V, որը հոսքն է) և լճացման ջերմաստիճանը T0, որը չափվում է հոսքի ուղու վրա տեղադրված անշարժ ջերմաչափով։ Այս ջերմաստիճանները կապված են հարաբերության հետ

(6.1)

որտեղ C-ը գազի հատուկ ջերմային հզորությունն է: (6.1)-ի երկրորդ տերմինը նկարագրում է ջերմաստիճանի բարձրացումը ջերմաչափի վրա գազի հոսքի դանդաղեցման պատճառով: Եթե ​​լճացումն իրականացվում է ոչ միայն չափման կետում, այլև ամբողջ հոսքի հատվածում, ապա ամբողջ գազը ջեռուցվում է մինչև T0 լճացման ջերմաստիճանը: Այս դեպքում հոսքի կինետիկ էներգիան վերածվում է ջերմության։
Փոխակերպելով բանաձևը (6.1), մենք ստանում ենք արտահայտությունը

(6.2)

որն ասում է, որ երբ հոսքի արագությունը V մեծանում է ադիաբատիկ պայմաններում, թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը նվազում է։
Նշենք, որ վերջին արտահայտությունը կիրառելի է ոչ միայն գազի հոսքի, այլև հեղուկի հոսքի համար։ Դրանում ադիաբատիկ պայմաններում հոսքի V արագության բարձրացմամբ պետք է նվազի նաև հեղուկի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը։ Ջրի հոսքի ջերմաստիճանի հենց այս նվազումն է, որն արագանում է դեպի տուրբին նեղացող ջրատարում, որը Լ. Գերբրանդը մատնանշեց 3.4 բաժնում՝ առաջարկելով գետի ջրի ջերմությունը վերածել տուրբինին մատակարարվող հոսքի կինետիկ էներգիայի։ հիդրոէլեկտրակայանների.
Իրոք, ևս մեկ անգամ վերաշարադրելով (6.1) արտահայտությունը ձևով

(6.3)

մենք ստանում ենք ջրի հոսքի կինետիկ էներգիայի ավելացման բանաձևը

(Այստեղ m-ը ջրատարի միջով անցած ջրի զանգվածն է):
Բայց վերադառնանք հորձանուտի խողովակին: Արագացնելով իր մուտքի ոլորան մինչև բարձր արագություն՝ գլանաձև խողովակի 1 մուտքի գազն ունի առավելագույն շոշափող արագություն VR և ամենացածր թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը: Այնուհետև այն խողովակ 1-ով շարժվում է գլանաձև պարույրով դեպի հեռավոր ելքը, մասամբ փակված կոն 4-ով: Եթե այս կոնը հեռացվի, ապա գազի ողջ հոսքը ազատորեն դուրս կգա 1-ին խողովակի հեռավոր (տաք) ծայրով: Ավելին, VT-ը ներծծում է 3-րդ դիֆրագմայի անցքով և արտաքին օդի մի մասով: (Այս սկզբունքի վրա է հիմնված հորձանուտի արտանետիչների աշխատանքը, որոնք ունեն ավելի փոքր չափսեր, քան ուղիղ հոսքի սարքերը):
Բայց կարգավորելով կոն 4-ի և խողովակ 1-ի եզրի միջև եղած բացը, նրանք հասնում են խողովակի ճնշման բարձրացմանը մինչև այնպիսի արժեք, որով արտաքին օդի ներծծումը դադարում է, և խողովակ 1-ից գազի մի մասը սկսում է դուրս գալ: Դիաֆրագմայի անցքի միջով 3. Միևնույն ժամանակ, խողովակի 1-ին հորձանուտում հայտնվում է կենտրոնական (պարաքսիալ) հոսք, որը շարժվում է դեպի հիմնական (ծայրամասային), բայց պտտվող, ինչպես նշված է, նույն ուղղությամբ:
VT-ում տեղի ունեցող գործընթացների ամբողջ համալիրում կան երկու հիմնական, որոնք որոշում են, հետազոտողների մեծամասնության կարծիքով, էներգիայի վերաբաշխումը դրա մեջ ծայրամասային և կենտրոնական պտտվող գազերի միջև:
Հիմնական գործընթացներից առաջինը խողովակի երկայնքով շարժվող պտտվող հոսքերի շոշափելի արագությունների դաշտի վերակառուցումն է: Արագ պտտվող ծայրամասային հոսքը աստիճանաբար իր պտույտը փոխանցում է դեպի իրեն շարժվող կենտրոնական հոսքը։ Արդյունքում, երբ կենտրոնական հոսքի գազի մասնիկները մոտենում են դիֆրագմ 3-ին, երկու հոսքերի պտույտն ուղղված է նույն ուղղությամբ, և այն տեղի է ունենում, կարծես իր առանցքի շուրջը պտտվում է ոչ թե գազ, այլ պինդ գլան: Նման հորձանուտը կոչվում է «քվազի-պինդ»: Այս անվանումը որոշվում է նրանով, որ պտտվող պինդ մխոցի մասնիկները մխոցի առանցքի շուրջ իրենց շարժման մեջ ունեն շոշափող արագության նույն կախվածությունը դեպի առանցքի հեռավորությունը՝ Vr. =. ր.
WP-ում երկրորդ հիմնական գործընթացը WP-ի յուրաքանչյուր հատվածում ծայրամասային և կենտրոնական հոսքերի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանների հավասարեցումն է, որը պայմանավորված է հոսքերի միջև էներգիայի բուռն փոխանակմամբ: Առանց այս հավասարեցման, ներքին հոսքը, որն ունի ավելի ցածր շոշափող արագություններ, քան ծայրամասայինը, կունենա ավելի բարձր թերմոդինամիկական ջերմաստիճան, քան ծայրամասայինը: Քանի որ ծայրամասային հոսքի շոշափող արագություններն ավելի մեծ են, քան կենտրոնականը, թերմոդինամիկական ջերմաստիճանները հավասարեցնելուց հետո ծայրամասային հոսքի լճացման ջերմաստիճանը, որը շարժվում է դեպի 4-րդ կոնով կիսով չափ ծածկված խողովակի ելքը, ավելի մեծ է: քան կենտրոնական հոսքը, որը շարժվում է դեպի 3-րդ դիֆրագմայի անցքը:
Նկարագրված երկու հիմնական գործընթացների միաժամանակյա գործողությունը, հետազոտողների մեծամասնության կարծիքով, հանգեցնում է էներգիայի փոխանցման կենտրոնական գազի հոսքից WT-ում ծայրամասային և գազի բաժանմանը սառը և տաք հոսքերի:
VT-ի աշխատանքի այս գաղափարը դեռևս ճանաչված է մասնագետների մեծամասնության կողմից: Իսկ VT-ի դիզայնը Ranke-ի ժամանակներից ի վեր շատ չի փոխվել, թեև VT-ի շրջանակն այդ ժամանակվանից ընդլայնվում է: Պարզվել է, որ VT-ները, որոնք օգտագործում են կոնաձև (փոքր անկյան անկյուն) խողովակ գլանաձևի փոխարեն, ցույց են տալիս մի փոքր ավելի լավ կատարում: Բայց դրանք ավելի դժվար է արտադրել: Ամենից հաճախ գազերի վրա աշխատող VT-ները օգտագործվում են սառը արտադրելու համար, բայց երբեմն, օրինակ, պտտվող թերմոստատներում աշխատելիս օգտագործվում են ինչպես սառը, այնպես էլ տաք հոսքեր:
Չնայած պտտվող խողովակն ունի շատ ավելի ցածր արդյունավետություն, քան այլ տիպի արդյունաբերական սառնարանները, ինչը պայմանավորված է գազը սեղմելու համար այն VT-ին մատակարարելուց առաջ էներգիայի բարձր սպառմամբ, դիզայնի ծայրահեղ պարզությունն ու VT-ի անփութությունը դարձնում են այն անփոխարինելի: բազմաթիվ հավելվածների համար:
VT-ն կարող է աշխատել ցանկացած գազային աշխատանքային հեղուկի հետ (օրինակ՝ ջրային գոլորշիով) և տարբեր ճնշման անկման դեպքում (մթնոլորտի ֆրակցիաներից մինչև հարյուրավոր մթնոլորտներ): Գազի հոսքի արագությունների շրջանակը VT-ում նույնպես շատ լայն է (մ3/ժամ մասնաբաժիններից մինչև հարյուր հազարավոր մ3/ժամ), հետևաբար՝ դրանց հզորությունների շրջանակը: Այնուամենայնիվ, աճով
VT-ի տրամագիծը (այսինքն՝ իր հզորության աճով) մեծացնում է VT-ի արդյունավետությունը:
Երբ VT-ն օգտագործվում է միաժամանակ սառը և տաք գազի հոսքեր արտադրելու համար, խողովակը չի սառեցվում: Նման WT-ները կոչվում են ադիաբատիկ: Բայց միայն սառը հոսք օգտագործելիս ավելի ձեռնտու է օգտագործել VT-ն, որի դեպքում խողովակի մարմինը կամ դրա հեռավոր (տաք) ծայրը սառչում են ջրային բաճկոնով կամ բռնի կերպով այլ եղանակով։ Սառեցումը թույլ է տալիս բարձրացնել HT-ի հովացման հզորությունը:

6.3. Vortex խողովակի պարադոքսներ

Պտտվող խողովակը, որը դարձավ այդ «Մաքսվելի դևը», որը (իրականացնում է արագ գազի մոլեկուլների տարանջատումը դանդաղներից), Ջ. Ռանկեի կողմից իր գյուտից հետո երկար ժամանակ ճանաչում չէր ստանում: Ընդհանուր առմամբ, բոլոր գործընթացներն ու սարքերը. Եթե ​​տեսական հիմնավորում և գիտական ​​բացատրություն չստանան, մեր լուսավոր դարում գրեթե անկասկած դատապարտված են մերժման: Սա, եթե կուզեք, լուսավորության հակառակ կողմն է. Եվ Ռանկեի մոտ, նույնիսկ նրա աշխատանքի վերը նշված բացատրությունը հայտնվելուց հետո, շատ բան մնաց և մնում է անհասկանալի: Ցավոք, գրքերի և դասագրքերի հեղինակները հազվադեպ են նշում որոշ հարցերի երկիմաստությունները, այլ ընդհակառակը, նրանք ավելի հաճախ ձգտում են. շրջանցել և քողարկել դրանք՝ գիտության ամենազորության տեսք ստեղծելու համար։ Գիրքն այս առումով բացառություն չէ։
Այսպիսով, նրա 25-րդ էջում վերաբաշխման գործընթացը բացատրելիս: էներգիան VT-ում, վերադասավորելով գազի պտտվող հոսքերի արագության դաշտը և «քվազի պինդ» հորձանուտի տեսքը, կարելի է նկատել որոշակի շփոթություն: Օրինակ), մենք կարդում ենք. «Երբ կենտրոնական հոսքը շարժվում է դեպի ... այն ավելի ու ավելի ինտենսիվ պտտվում է արտաքին հոսքի կողմից: Այս գործընթացում, երբ արտաքին շերտերը ոլորում են ներքինը, արդյունքում… Ներքին հոսքի շոշափելի արագությունները նվազում են, իսկ արտաքինը՝ մեծանում։ Այս արտահայտության անտրամաբանականությունը ձեզ կստիպի մտածել, թե արդյոք գրքի հեղինակները փորձում են թաքցնել մի բան, որը չի կարելի բացատրել, ստեղծել տրամաբանության տեսք, որտեղ չկա:
VT-ի տեսություն ստեղծելու փորձերը՝ կառուցելով և լուծելով գազադինամիկ հավասարումների համակարգ, որոնք նկարագրում են գործընթացները VT-ում, շատ հեղինակների հանգեցրել են մաթեմատիկական անհաղթահարելի դժվարությունների: Միևնույն ժամանակ, փորձարարների կողմից հորձանուտի էֆեկտի ուսումնասիրությունները նրա մեջ ավելի ու ավելի նոր առանձնահատկություններ են բացահայտում, որոնց հիմնավորումն անհնարին է դառնում ընդունված վարկածներից որևէ մեկի համաձայն։
1970-ական թվականներին կրիոգեն տեխնոլոգիայի զարգացումը խթանեց հորձանուտի էֆեկտի նոր հնարավորությունների որոնումը, քանի որ սառեցման այլ գոյություն ունեցող մեթոդները` գազի կլանումը, արտանետումը և գազի ընդլայնումը, լուծում չէին տալիս մեծ ծավալների հովացման ժամանակ առաջացած գործնական խնդիրների: և հեղուկացնող գազեր ցածր կոնդենսացիայի ջերմաստիճանով: Հետևաբար, պտտվող հովացուցիչների շահագործման հետազոտությունները շարունակվեցին էլ ավելի ինտենսիվ:
Այս ուղղությամբ ամենահետաքրքիր արդյունքները ձեռք բերեցին լենինգրադցիներ Վ. Է. Ֆինկոն: Նրա հորձանուտային հովացուցիչում VT-ով, որն ունի մինչև 14° կոնաձև անկյուն, օդի սառեցում է ձեռք բերվել մինչև 30°K: Սառեցման էֆեկտի զգալի աճ է գրանցվել մուտքի մոտ գազի ճնշման բարձրացմամբ մինչև 4 ՄՊա և ավելի, ինչը [հակասում է ընդհանուր ընդունված տեսակետին, որ 1 ՄՊա-ից ավելի ճնշման դեպքում VT արդյունավետությունը գործնականում չի ավելանալ ճնշման աճով:
Այս և այլ առանձնահատկություններ, որոնք հայտնաբերվել են ենթաձայնային մուտքի հոսքի արագություններով պտտվող հովացուցիչի փորձարկումների ժամանակ, որոնք հակասում են հորձանուտի էֆեկտի մասին առկա պատկերացումներին և դրա օգնությամբ գազի հովացումը հաշվարկելու գրականության մեջ օգտագործվող մեթոդին, դրդեցին Վ. .
Նա նկատեց, որ ոչ միայն սառը (Rho), այլև «տաք» (Tr) ելքային գազի հոսքերի լճացման ջերմաստիճանները պարզվել են, որ զգալիորեն ցածր են նրա VT-ին մատակարարվող գազի T ջերմաստիճանից։ Սա նշանակում էր, որ նրա WT-ում էներգիայի հաշվեկշիռը չէր համապատասխանում ադիաբատիկ WT-ների համար հայտնի Հիլշի հաշվեկշռի հավասարմանը:

(6.5)

որտեղ ես աշխատող գազի հատուկ էնթալպիան եմ,

Առկա գրականության մեջ Ֆինկոն չի գտել հարաբերությունների ստուգմանը նվիրված փաստաթղթեր (6.5): Հրապարակված աշխատություններում, որպես կանոն, սառը հոսքի մասնաբաժինը JLI հաշվարկվել է բանաձևով

(6.6)

ըստ ջերմաստիճանի չափումների արդյունքների Թովհ Գոգ Գոհ. Վերջին բանաձևը ստացվում է (6.5)՝ օգտագործելով պայմանները.
V.E.Finko-ն ստեղծում է նկարագրված ստենդ, որի վրա հոսքի լճացման ջերմաստիճանների չափման հետ մեկտեղ իրականացվել են գազի հոսքի արագության չափումներ Օվխ, Օքս, Օգ: Արդյունքում հաստատապես հաստատվեց, որ (6.5) արտահայտությունն անընդունելի է WP-ի էներգիայի հաշվեկշիռը հաշվարկելու համար, քանի որ փորձերում մուտքային և ելքային հոսքերի հատուկ էթալպիաների տարբերությունը կազմել է 9-24% և ավելացել է աճի հետ։ մուտքային ճնշման մեջ կամ մուտքային գազի ջերմաստիճանի նվազմամբ։ Ֆինկոն նշում է, որ (6.5) և թեստի արդյունքների միջև որոշակի անհամապատասխանություն նկատվել է ավելի վաղ այլ հետազոտողների աշխատություններում, օրինակ՝ 10-12% -ում, որտեղ անհամապատասխանությունը կազմել է 10-12%, սակայն այս աշխատանքների հեղինակները բացատրել են ծախսերի չափման անճշտությունը։ .
Այնուհետև, Վ. Է. Ֆինկոն նշում է, որ VT-ում ջերմության փոխանցման նախկինում առաջարկված մեխանիզմներից և ոչ մեկը, ներառյալ հակահոսանքի տուրբուլենտ ջերմափոխանակման մեխանիզմը, չի բացատրում գազից ջերմության հեռացման բարձր տեմպերը, որոնք հանգեցնում են ջերմաստիճանի զգալի անկման (~ 70 °K և ավելին) իր պտտվող հովացուցիչի մեջ: Նա առաջարկում է իր բացատրությունը VT-ում գազի հովացման վերաբերյալ «գազի հորձանուտի ընդլայնման աշխատանքով», որն իրականացվել է խողովակի ներսում գազի այն մասերի վրա, որոնք նախկինում մտել են այնտեղ, ինչպես նաև արտաքին մթնոլորտում, որտեղ գազը ելքեր.
Այստեղ պետք է նկատենք, որ ընդհանուր դեպքում ՋԹ-ի էներգետիկ հաշվեկշիռն ունի հետևյալ ձևը.

(6.7)

որտեղ Wcool - VT պատյանից մեկ միավոր ժամանակում հեռացված ջերմության քանակությունը դրա բնական կամ արհեստական ​​հովացման պատճառով: Ադիաբատիկ խողովակները հաշվարկելիս (6.7)-ի վերջին տերմինը անտեսվում է իր փոքրության պատճառով, քանի որ VT-ները սովորաբար փոքր չափսեր ունեն, և դրանց ջերմափոխանակությունը շրջակա օդի հետ կոնվեկցիայի միջոցով աննշան է՝ համեմատած VT-ի ներսում գազի հոսքերի միջև ջերմափոխանակության հետ: Իսկ արհեստականորեն հովացվող VT-ների շահագործման ժամանակ (6.7) վերջին տերմինը ապահովում է VT-ներից դուրս եկող սառը գազի հոսքի մասնաբաժնի ավելացում: Finko vortex cooler-ում արհեստական ​​հովացում չկար, իսկ բնական կոնվեկցիոն ջերմափոխանակությունը շրջակա մթնոլորտային օդի հետ աննշան էր։
Ֆինկոյի հաջորդ փորձը, որը նկարագրված է , թվում էր, թե ուղղակի կապ չունի ՎՏ-ում ջերմության փոխանցման խնդիրների հետ: Բայց նա է, ով ստիպում է ամենից շատ կասկածել ոչ միայն WP-ում գազի հոսքերի միջև ջերմափոխանակության մեխանիզմի մասին նախկինում գոյություն ունեցող պատկերացումների ճիշտությանը, այլև ընդհանրապես WP-ի շահագործման ընդհանուր ընդունված պատկերի ճիշտությանը: Ֆինկոն իր VT-ի առանցքի երկայնքով բարակ ձող է ներկայացնում, որի մյուս ծայրը ամրացված է առանցքակալի մեջ: Երբ VT-ն աշխատում է, ձողը սկսում է պտտվել մինչև 3000 rpm արագությամբ՝ պայմանավորված VT-ում պտտվող կենտրոնական գազի հոսքով: Բայց միայն ձողի պտտման ուղղությունը պարզվեց, որ հակառակ է VT-ում հիմնական (ծայրամասային) պտտվող գազի հոսքի պտտման ուղղությանը:
Այս փորձից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ կենտրոնական գազի հոսքի պտույտը հակառակ է ծայրամասային (հիմնական) հոսքի պտույտին: Բայց դա հակասում է BT-ում գազի «քվազի-պինդ» ռոտացիայի գերակշռող գաղափարին:
Բացի այդ, V. E. Finko-ն գրանցեց տիրույթի սպեկտրի ինֆրակարմիր ճառագայթումը իր VT-ից սառը գազի հոսքի ելքի ժամանակ 5-12 մկմ ալիքի երկարության միջակայքում, որի ինտենսիվությունը մեծանում էր VT մուտքի մոտ գազի ճնշման աճով: Երբեմն, սակայն, տեսողականորեն նկատվում էր նաև «հոսքի միջուկից առաջացող կապույտ ճառագայթում»։ Այնուամենայնիվ, հետազոտողը մեծ նշանակություն չի տվել ճառագայթմանը, նշելով ճառագայթման առկայությունը որպես հետաքրքիր կողմնակի էֆեկտ և նույնիսկ չի բերել դրա ինտենսիվությունը մեծությունների մեջ: Սա ցույց է տալիս, որ Ֆինկոն չի կապում այս ճառագայթման առկայությունը BT-ում ջերմության փոխանցման մեխանիզմի հետ:
Այստեղ է, որ մենք պետք է կրկին հիշենք 4.4 և 4.5 բաժիններում առաջարկված մեխանիզմը, որը թափում է «լրացուցիչ» զանգվածային էներգիան պտտվող մարմինների համակարգից՝ համակարգի անհրաժեշտ բացասական կապող էներգիան առաջացնելու համար: Մենք գրել ենք, որ էներգիան թափելու ամենահեշտ ճանապարհը էլեկտրական լիցքավորված մարմիններն են։ Երբ դրանք պտտվում են, նրանք կարող են պարզապես էներգիա ճառագել էլեկտրամագնիսական ալիքների կամ ֆոտոնների տեսքով։ Ցանկացած գազի հոսքում միշտ կա որոշակի քանակությամբ իոններ, որոնց շարժումը շրջանագծի կամ աղեղի երկայնքով հորձանուտի հոսքում պետք է հանգեցնի էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետմանը:
Ճիշտ է, հորձանուտի պտտման տեխնիկական հաճախականություններում շարժվող իոնի ռադիոալիքի ճառագայթման ինտենսիվությունը, որը հաշվարկվում է հիմնարար հաճախականությամբ ցիկլոտրոնային ճառագայթման հայտնի բանաձևի համաձայն, պարզվում է, որ չափազանց փոքր է: Բայց ցիկլոտրոնային ճառագայթումը միակը չէ և հեռու է պտտվող գազից ֆոտոնների արտանետման հնարավոր մեխանիզմներից ամենակարևորից: Կան մի շարք այլ հնարավոր մեխանիզմներ, օրինակ՝ գազի մոլեկուլների գրգռումը իոն-ձայնային թրթիռներով, որին հաջորդում է գրգռված մոլեկուլների արտանետումը։ Այստեղ մենք խոսում ենք ցիկլոտրոնային ճառագայթման մասին միայն այն պատճառով, որ դրա մեխանիզմը առավել հասկանալի է ինժեներին՝ այս գրքի ընթերցողին: Եվս մեկ անգամ կրկնենք, որ երբ բնությունը պետք է էներգիա ճառագի շարժվող մարմինների համակարգից, նա հազար ճանապարհ կգտնի դա անելու։ Հատկապես այնպիսի համակարգից, ինչպիսին գազային հորձանուտն է, որտեղ ճառագայթման այնքան շատ հնարավորություններ կան, որոնք հասկանալի են նույնիսկ այսօրվա գիտության զարգացմամբ։
V.E. Finko-ն գրանցել է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տիրույթի սպեկտրը
ալիքի երկարություն =‹10 մկմ. Գոտու սպեկտրը բնորոշ է գազի մոլեկուլների ջերմային ճառագայթմանը։ Պինդ մարմինները տալիս են ճառագայթման շարունակական սպեկտր: Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ Ֆինկոյի փորձերում գրանցվել է աշխատող գազի ճառագայթումը, այլ ոչ թե VT-ի մետաղական պատյանը։
Պտտվող գազի ջերմային ճառագայթումը կարող է սպառել ոչ թե ճառագայթող մոլեկուլների կամ իոնների մնացած զանգվածը, այլ գազի ջերմային էներգիան՝ որպես նրա ներքին էներգիայի ամենաշարժական մաս։ Գազի մոլեկուլների միջև ջերմային բախումները ոչ միայն գրգռում են մոլեկուլները, այլև իոնները սնուցում են կինետիկ էներգիայով, որոնք նրանք արտանետում են արդեն էլեկտրամագնիսական էներգիայի տեսքով։ Եվ թվում է, թե գազի պտույտը ինչ-որ կերպ (գուցե ոլորող դաշտի միջոցով) խթանում է ճառագայթման այս գործընթացը։ Ֆոտոնի արտանետման արդյունքում գազը սառչում է ավելի ցածր ջերմաստիճանների, քան դա բխում է VT-ում կենտրոնական և ծայրամասային հորձանուտների միջև ջերմության փոխանցման հայտնի տեսություններից:
Ֆինկոյի աշխատանքում, ցավոք, չի նշվում դիտարկվող ճառագայթման ինտենսիվությունը, և, հետևաբար, առայժմ ոչինչ չի կարելի ասել դրա կողմից տարվող ուժի մեծության մասին։ Բայց նա նշեց VT-ի պատերի ներքին մակերեսի տաքացումը առնվազն 5°K-ով, ինչը կարող է պայմանավորված լինել հենց այս ճառագայթման միջոցով:
Այս կապակցությամբ առաջանում է հետևյալ վարկածը կենտրոնական հոսքից դեպի ծայրամասային հորձանուտային գազի հոսք ՋԹ-ում ջերմության հեռացման գործընթացի մասին. Թե՛ կենտրոնական, թե՛ ծայրամասային հոսքերի գազը դրանց պտտման ընթացքում արտանետում է ֆոտոններ։ Թվում է, թե ծայրամասայինը պետք է ավելի ինտենսիվ ճառագայթի, քանի որ այն ունի ավելի մեծ շոշափող արագություն։ Բայց կենտրոնական հոսքը գտնվում է ինտենսիվ առանցքային ոլորման դաշտում, որը խթանում է ֆոտոնների արտանետումը գրգռված մոլեկուլների և իոնների կողմից: (Ֆինկոյի փորձերում դա ապացուցում է կապույտ փայլի առկայությունը հենց հոսքի «միջուկից»: Այս դեպքում հոսող գազը սառչում է նրանից դուրս եկող ճառագայթման պատճառով, որը տանում է էներգիա, և ճառագայթումը կլանվում է: խողովակների պատերով, որոնք տաքացվում են այս ճառագայթման միջոցով: Բայց ծայրամասային գազի հոսքը խողովակի պատերի հետ շփվելիս հեռացնում է այս ջերմությունը և տաքանում: Արդյունքում կենտրոնական հորձանուտի հոսքը սառը է, իսկ ծայրամասայինը՝ տաքացվում։
Այսպիսով, VT մարմինը խաղում է միջանկյալ մարմնի դեր, որն ապահովում է ջերմության փոխանցում կենտրոնական հորձանուտային հոսքից դեպի ծայրամաս:
Հասկանալի է, որ երբ ՀՏ-ի մարմինը սառեցվում է, դրանից ջերմության փոխանցումը դեպի ծայրամասային գազի հոսք կրճատվում է խողովակի մարմնի և դրանում առկա գազի ջերմաստիճանի տարբերության նվազման և հովացման պատճառով: ՀՏ-ի հզորությունը մեծացել է.
Այս վարկածը բացատրում է նաև Ֆինկոյի հայտնաբերած ջերմային հավասարակշռության խախտումը, որի մասին խոսեցինք վերևում։ Իրոք, եթե ճառագայթման մի մասը դուրս է գալիս WP-ի սահմաններից իր ելքերի միջոցով (և այս մասը կարող է լինել ~10%, դատելով Finko-ի կողմից օգտագործվող սարքի երկրաչափությունից), ապա ճառագայթման այս մասով տարվող էներգիան այլևս չէ: գրանցված սարքերով, որոնք չափում են գազի լճացման ջերմաստիճանը խողովակի ելքերի մոտ: Խողովակից դուրս եկող ճառագայթման մասնաբաժինը հատկապես մեծանում է, եթե ճառագայթումն առաջանում է հիմնականում խողովակի բացվածքի մոտ 3 (տես Նկար 6.5), որտեղ գազի պտտման արագությունները առավելագույնն են:
Եվս մի քանի խոսք պետք է ասել ՎՏ-ում ծայրամասային գազի հոսքի ջեռուցման մասին։ Երբ Վ.Ե. Ֆինկոն իր VT-ի «տաք» ծայրին տեղադրեց գազի հոսքի «ուղղիչ» (վանդակավոր «արգելակ»), ելքային գազի հոսքի «տաք» մասը այն բանից հետո, երբ «ուղղիչը» արդեն ուներ 30-60 °K ջերմաստիճան։ ավելի բարձր, քան Թովհ. Միևնույն ժամանակ, ցուրտ հոսքի մասնաբաժինը մեծացել է հոսքի «տաք» հատվածի հեռացման համար անցուղու հատվածի տարածքի նվազման պատճառով, իսկ հոսքի սառը մասի ջերմաստիճանը չի եղել։ ավելի երկար, այնքան ցածր, որքան առանց «ուղղիչի» աշխատելիս:
«Ուղղիչը» տեղադրելուց հետո Ֆինկոն շատ ինտենսիվ աղմուկ է նկատում իր VT-ի շահագործման ժամանակ։ Իսկ գազի տաքացումը, երբ խողովակի մեջ «ուղղիչ» է տեղադրվում (որը, ինչպես ցույց տվեցին նրա գնահատականները, չէր կարող այդքան ուժեղ տաքանալ միայն «ուղղիչի» դեմ գազի հոսքի շփման պատճառով) բացատրում է արտաքին տեսքով. գազի ձայնային թրթռումների, որի ռեզոնատորը խողովակն է։ Այս գործընթացը Ֆինկոն անվանել է «ալիքի ընդլայնման և գազի սեղմման մեխանիզմը»՝ հանգեցնելով դրա տաքացմանը։
Հասկանալի է, որ գազի հոսքի պտույտի դանդաղումը պետք է հանգեցներ հոսքի կինետիկ էներգիայի մի մասի վերածմանը ջերմության։ Բայց այս վերափոխման մեխանիզմը բացահայտվեց միայն Ֆինկոյի աշխատանքում։
Վերոնշյալը ցույց է տալիս, որ պտտվող խողովակը դեռևս հղի է բազմաթիվ առեղծվածներով, և որ դրա շահագործման մասին գաղափարները, որոնք գոյություն ունեն տասնամյակներ շարունակ, պահանջում են արմատական ​​վերանայում:

6.4. Հակահոսքի վարկածը պտտվող հոսանքների մեջ

Պտտվող շարժումն այնքան չուսումնասիրված է պարունակում, որ տեսաբանների և փորձարարների ավելի քան մեկ սերունդ բավականաչափ աշխատանք կունենա: Եվ միևնույն ժամանակ, հորձանուտային շարժումը, ըստ երևույթին, բնության մեջ շարժման ամենատարածված տեսակն է: Իրոք, բոլոր այն մարմինները (մոլորակները, աստղերը, ատոմների էլեկտրոնները և այլն), որոնց մասին մենք 4.1 բաժնում գրել ենք, որ նրանք կատարում են շրջանաձև շարժում, սովորաբար նույնպես առաջ են շարժվում: Եվ երբ ավելացնում եք դրանց պտտվող և թարգմանական շարժումները, դուք ստանում եք պարուրաձև շարժում:
Գոյություն ունեն պարույրների երկու հիմնական տեսակ՝ գլանաձև պտուտակաձև, որը մենք քննարկեցինք 4.3 բաժնում, և Արքիմեդյան պարույր, որի շառավիղը մեծանում է պտույտների քանակով։ Այս տեսքն ունեն պարուրաձև գալակտիկաները՝ բնության ամենամեծ հորձանուտները։
Իսկ Արքիմեդյան պարույրի երկայնքով պտտվող շարժման և նրա առանցքի երկայնքով թարգմանական շարժման սուպերպոզիցիան տալիս է նաև պարույրի երրորդ տեսակը՝ կոնաձև։ Ջուրը, որը հոսում է բաղնիքից խողովակի մեջ իր հատակին, շարժվում է նման պարույրով, իսկ օդը՝ տորնադոյում։ Տեխնիկական ցիկլոններում գազը շարժվում է նույն կոնաձև պարույրով: Այնտեղ յուրաքանչյուր պտույտի հետ նվազում է մասնիկների հետագծի շառավիղը։

Բրինձ. 6.6. Տարբեր աստիճանի ոլորման ազատ սուզվող շիթերի արագության պրոֆիլը.
ա - ուղիղ հոսքի շիթ; բ - թեթևակի պտտվող շիթ; գ - չափավոր պտտվող շիթ; g - ուժեղ պտտվող փակ շիթ; e - ուժեղ պտտվող բաց շիթ; ա - պատ; բ - պատի անցք; գ - ռեակտիվ սահմաններ; d-ն արագության պրոֆիլն է պատից տարբեր հեռավորությունների վրա. e - ռեակտիվ առանցք; [U- առանցքային արագություն.

Բայց Finko-ի պտտվող հովացուցիչում, որն ունի կոնաձև հորձանուտ խողովակ, ծայրամասային գազի հոսքը շարժվում է ընդարձակվող կոնաձև պարույրով, իսկ մոտեցող առանցքային հոսքը՝ նեղացողի երկայնքով: VT-ում և տեխնիկական ցիկլոնում հոսքերի նման կոնֆիգուրացիան որոշվում է ապարատի պատերի երկրաչափությամբ:
Բաժին 6.2-ում պտտվող խողովակը դիտարկելիս մենք գրել ենք, որ դրա մեջ հակադարձ առանցքային հոսք է տեղի ունենում, երբ խողովակի հեռավոր (տաք) ծայրով գազի ելքը մասամբ արգելափակվում է, և դրա մեջ ավելորդ ճնշում է ստեղծվում՝ ստիպելով գազը փնտրել: երկրորդ ելքը խողովակից: VT-ում հակաառանցքային հոսքի առաջացման նման բացատրությունն այսօր ընդհանուր առմամբ ընդունված է:
Բայց պտտվող շիթերի մասնագետները, որոնք լայնորեն օգտագործվում են, օրինակ, ջերմաէլեկտրակայանների այրիչներում ջահեր ստեղծելու համար, նշում են, որ պտտվող շիթերի առանցքի երկայնքով հակահոսք է տեղի ունենում նույնիսկ ապարատի պատերի բացակայության դեպքում: Ազատ սուզվող շիթերի արագության պրոֆիլների ուսումնասիրությունը (տես նկ. 6.6) ցույց է տալիս, որ հակառակ առանցքային հոսքը մեծանում է շիթային շրջադարձի աստիճանի աճով:
Հետհոսքի ֆիզիկական պատճառը դեռ պարզված չէ։ Փորձագետների մեծամասնությունը կարծում է, որ դա առաջանում է այն պատճառով, որ շիթերի ոլորման աստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ կենտրոնախույս ուժերը նրա գազի մասնիկները նետում են ծայրամաս, ինչի հետևանքով շիթի առանցքի մոտ ստեղծվում է հազվագյուտ գոտի, որտեղ մթնոլորտային օդ է։ շտապում է,
գտնվում է առաջ՝ ռեակտիվ առանցքի երկայնքով:
Բայց աշխատանքներում ցույց է տրված, որ հակառակ հոսքը կապված է ոչ այնքան շիթում ստատիկ ճնշման գրադիենտի, որքան նրա արագության շոշափող և առանցքային (առանցքային) բաղադրիչների հարաբերակցության հետ։ Օրինակ, շիթերի 40-45° թեքության անկյան տակ պտտվող շիթերը, որոնք ձևավորվում են շոշափող թիակով ապարատով, ունեն մեծ նոսրացում առանցքային հատվածում, բայց չունեն հակադարձ հոսքեր։ Ինչու՞ դրանք չեն, փորձագետների համար առեղծված է մնում:
Փորձենք բացել այն, ավելի ճիշտ՝ այլ կերպ բացատրել պտտվող շիթերում առանցքային հակահոսանքների առաջացման պատճառը։
Ինչպես բազմիցս նշել ենք, համակարգից «հավելյալ» զանգվածային էներգիայի դուրս գալը, որը դրվում է պտույտի, ամենահեշտն իրականացվում է ֆոտոններ արձակելու միջոցով։ Բայց սա միակ հնարավոր ալիքը չէ։ Մենք կարող ենք նաև առաջարկել հետևյալ վարկածը, որը սկզբում անհավանական կթվա որոշ մեխանիկների.
Այս վարկածի ուղին երկար էր և ստեղծվել էր ֆիզիկոսների մեկից ավելի սերունդների կողմից: Նույնիսկ Վիկտոր Շաուբերգերը՝ ավստրիական փայլուն նեգետը, անտառապահը, ով իր ազատ ժամանակ ֆիզիկայով էր զբաղվում, ով շատ ժամանակ էր հատկացնում 20-ականների հորձանուտի շարժումը հասկանալուն, նկատեց, որ լոգանքից խողովակ հոսող ջրի ինքնաբուխ պտույտով. , նվազում է լոգանքի դատարկման ժամանակը։ Իսկ դա նշանակում է, որ հորձանուտում մեծանում է ոչ միայն շոշափող, այլեւ առանցքային հոսքի արագությունը։ Ի դեպ, այս էֆեկտը վաղուց է նկատել գարեջրի սիրահարները։ Իրենց մրցումներին, փորձելով հնարավորինս արագ ներդնել շշի պարունակությունը իրենց բերանները, նրանք սովորաբար նախ ուժեղ պտտում են գարեջուրը շշի մեջ, նախքան այն թեքելը:
Մենք չգիտենք, թե արդյոք Շաուբերգերը սիրում էր գարեջուր (ինչը ավստրիացիները նրան չեն սիրում), բայց նա փորձեց այս պարադոքսալ փաստը բացատրել նրանով, որ հորձանուտում մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի: շիթերի առանցքային շարժումը. Նա մատնանշեց, որ թեև նման կարծիքը հակասում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին, այլ բացատրություն չի կարելի գտնել, իսկ հորձանուտում ջրի ջերմաստիճանի նվազումը փորձարարական փաստ է։
Ելնելով էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենքներից՝ սովորաբար ենթադրվում է, որ երբ շիթը պտտվում է երկայնական հորձանուտի մեջ, շիթային շարժման շարժման կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է նրա պտտման էներգիայի, և դա՝ կարծում էր, որ արդյունքում շիթի առանցքային արագությունը պետք է նվազի։ Սա, ինչպես ասվել է, օրինակ, ին, պետք է հանգեցնի ազատ ողողված շիթերի տիրույթի նվազմանը, երբ դրանք պտտվում են:
Ավելին, հիդրոտեխնիկայում նրանք սովորաբար ամեն կերպ պայքարում են սարքերում հեղուկի խառնաշփոթի հետ դրա արտահոսքի համար և ձգտում են ապահովել պտտվող շերտավոր հոսք: Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, ինչպես նկարագրված է, օրինակ, որ հեղուկի հոսքի մեջ պտտվող լարերի հայտնվելը հանգեցնում է ջրահեռացման խողովակի մուտքի վերևում գտնվող հեղուկի մակերեսին ձագարի ձևավորմանը: Ձագարը սկսում է ակտիվորեն ներծծել օդը, որի մուտքը խողովակ անցանկալի է։ Բացի այդ, սխալմամբ ենթադրվում է, որ օդով ձագարի տեսքը, որը նվազեցնում է հեղուկով զբաղեցված մուտքի խաչմերուկի համամասնությունը, նույնպես նվազեցնում է հեղուկի հոսքը այս անցքով:
Գարեջրի սիրահարների փորձը ցույց է տալիս, որ նրանք, ովքեր այդպես են կարծում, սխալվում են. չնայած հեղուկի հոսքով զբաղեցրած անցքի հատվածի համամասնության նվազմանը, վերջինս անցքից ավելի արագ է հոսում, երբ հոսքը պտտվում է, քան առանց պտույտի:
Եթե ​​Լ. Գերբրանդը, որի մասին մենք գրել ենք բաժնում 3.4-ում, ձգտում էր բարձրացնել հիդրոէլեկտրակայանների հզորությունը միայն ջրի հոսքը դեպի տուրբին ուղղելով և աստիճանաբար նեղացնելով խողովակն այնպես, որ ջուրը ձեռք բերի հնարավոր ամենաբարձր փոխանցման արագությունը, ապա Շաուբերգերը։ նեղացող խողովակին մատակարարեց պտուտակային ուղեցույցներ, որոնք ջրի հոսքը պտտեցնում են երկայնական հորձանուտի մեջ, իսկ խողովակի վերջում նա տեղադրում է սկզբունքորեն նոր դիզայնի առանցքային տուրբին: (Ավստրիական արտոնագիր No. 117749, 10 մայիսի 1930 թ.)
Այս տուրբինի առանձնահատկությունն այն է, որ այն չունի շեղբեր, որոնք սովորական տուրբիններում անցնում են ջրի հոսքը և, կոտրելով այն, միևնույն ժամանակ շատ էներգիա են վատնում մակերևութային լարվածության ուժերը հաղթահարելու համար։ և ջրի մոլեկուլների կպչունությունը: Սա հանգեցնում է ոչ միայն էներգիայի կորուստների, այլ նաև կավիտացիոն երևույթների ի հայտ գալուն, որոնք առաջացնում են տուրբինային մետաղի էրոզիա։
Schauberger տուրբինն ունի կոնաձև ձև՝ պարուրաձև շեղբերներով՝ խցանահանի տեսքով՝ պտուտակված ջրի պտտվող հոսքի մեջ։ Այն չի խախտում հոսքը և չի ստեղծում կավիտացիա: Հայտնի չէ, թե արդյոք գործնականում որևէ տեղ ներդրվել է նման տուրբին, բայց դրա սխեման, իհարկե, շատ խոստումնալից գաղափարներ է պարունակում։
Այնուամենայնիվ, մեզ այստեղ հետաքրքրում է ոչ այնքան Շաուբերգերի տուրբինը, որքան նրա այն պնդումը, որ ջրի մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիան հորձանուտի հոսքում կարող է փոխակերպվել ջրի հոսքի կինետիկ էներգիայի։ Այս առումով ամենահետաքրքիրը Շտուտգարտի տեխնիկական քոլեջում պրոֆեսոր Ֆրանց Պոպելի հետ 1952 թվականին Վ.Շաուբերգերի կատարած փորձերի արդյունքներն են, որոնց մասին Հռոմից Յոզեֆ Գասլբերգերը խոսում է 1952 թվականին։
Հետազոտելով խողովակի ձևի և դրա պատերի նյութի ազդեցությունը դրա մեջ պտտվող ջրի հոսքի նկատմամբ հիդրոդինամիկ դիմադրության վրա՝ փորձարարները պարզել են, որ լավագույն արդյունքները ձեռք են բերվում պղնձե պատերով: Բայց ամենազարմանալին այն է, որ անտիլոպի եղջյուրին նմանվող ալիքի կոնֆիգուրացիայի դեպքում ալիքում շփումը նվազում է ջրի արագության բարձրացման հետ, իսկ որոշակի կրիտիկական արագությունը գերազանցելուց հետո ջուրը հոսում է բացասական դիմադրությամբ, այսինքն՝ ներծծվում է ջրատարի մեջ։ ալիք և արագանում է դրանում:

Բրինձ. 6.7. Schauberg տուրբին

Գասլբերգերը համաձայն է Շաուբերգերի հետ, որ այստեղ հորձանուտը ջրի ջերմությունը վերածում է իր հոսքի կինետիկ էներգիայի։ Բայց նշում է, որ «թերմոդինամիկան, ինչպես սովորեցնում են դպրոցներում և համալսարաններում, թույլ չի տալիս ջերմության նման փոխակերպում ցածր ջերմաստիճանի տարբերությունների դեպքում»։ Այնուամենայնիվ, Գասլբերգերը նշում է, որ ժամանակակից թերմոդինամիկան ի վիճակի չէ բացատրել շատ այլ բնական երևույթներ:
Եվ այստեղ շարժման տեսությունը կարող է օգնել հասկանալու, թե ինչու է հորձանուտ շարժումը ապահովում, հակառակ թերմոդինամիկայի գերակշռող գաղափարների, նյութի պտտվող հոսքի ջերմության փոխակերպումն իր առանցքային շարժման էներգիայի՝ ըստ բանաձևի։ (6.4). Հոսքի ոլորումը հորձանուտում հանգեցնում է նրան, որ ջերմության մի մասը, որը համակարգի ներքին էներգիայի մի մասն է, վերածվում է հորձանուտի առանցքի երկայնքով հոսքի թարգմանական շարժման կինետիկ էներգիայի։ Ինչու հենց առանցքի երկայնքով: Այո, քանի որ այդ դեպքում ձեռք բերված թարգմանական շարժման արագության վեկտորը պարզվում է ուղղահայաց է հոսքի մեջ մասնիկների պտտման շարժման ակնթարթային շոշափելի արագության վեկտորին և չի փոխում վերջինիս արժեքը։ Այս դեպքում պահպանվում է հոսքի իմպուլսի պահպանման օրենքը։
Բացի այդ, մասնիկների արագացումը հորձանուտում նրանց հիմնական (շրջանաձև) շարժման ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ հանգեցնում է դրանց լայնակի, այլ ոչ թե երկայնական զանգվածի հարաբերական աճի: Տարրական մասնիկների լայնակի և երկայնական զանգվածների առանձին հաշվառման անհրաժեշտության մասին* (Սա հիշեցնում է երկայնական և լայնակի Դոպլերի էֆեկտների առանձին հաշվարկը): SRT-ի ձևավորման սկզբնական փուլում շատ բան է գրվել (տե՛ս, օրինակ.) Մասնավորապես, երկայնական զանգվածը (այս դեպքում, որը համապատասխանում է պտտվող մասնիկների շոշափող արագությանը) որոշում է կենտրոնաձիգ ուժերի մեծությունը շրջանաձև շարժման ժամանակ։ . Երբ համակարգի ներքին էներգիայի մի մասը վերածվում է նրանում գտնվող մարմինների առանցքային (առանցքային) շարժման կինետիկ էներգիայի, կենտրոնախույս ուժերը չեն ավելանում։ Հետևաբար, առաջացող առանցքային շարժման էներգիան, իբրև թե, դուրս է եկել շրջանաձև շարժման խնդրից, որը մաթեմատիկորեն համարժեք է պտտվող համակարգից առանց ֆոտոն արտանետումների թողնելուն:
Բայց համակարգի իմպուլսի պահպանման օրենքը պահանջում է, որ եթե հորձանուտի հոսքը ձեռք է բերում առանցքային իմպուլս, ապա ինչ-որ այլ մարմին (օրինակ՝ հորձանուտի ապարատի մարմինը) միաժամանակ ստանում է իմպուլսի նույն բացարձակ արժեքը հակառակ ուղղությամբ։ Փակ պտտվող սարքերում, օրինակ՝ պտտվող խողովակներում, ինչպես նաև, երբ պտտվող հոսքի և ապարատի պատերի միջև շփում չկա (ինչպես ազատ պտտվող շիթերի որոշ դեպքերում), հոսքի առանցքային մասը, որն ունի ավելի ցածր շոշափող արագություն, քան ծայրամասային մասը, պետք է ձեռք բերի հակադարձ իմպուլս: Այնուամենայնիվ, հետադարձ իմպուլսը կարող է տարվել նաև ֆոտոնների կամ նեյտրինոների առանցքային (առանցքային) հոսքով, որն առաջանում է պտտվող շարժման ընթացքում, որը կքննարկվի տասնմեկերորդ գլխում։
Սա, ընդհանուր առմամբ, մեր տեսանկյունից ճիշտ պատճառն է հակահոսանքի առաջացման և՛ պտտվող խողովակներում, և՛ պտտվող շիթերում:

Եզրակացություններ գլխում

1 Մթնոլորտային հորձանուտները բնութագրվում են դրանցում օդի գերակշռող աջակողմյան շարժումով և «փոթորկի աչքի» առկայությամբ՝ դանդաղ շարժումների կամ հանգստության կենտրոնական գոտի։
2. Տորնադոները դեռ մի շարք առեղծվածներ ունեն՝ օդի գերբարձր արագություններ և դրանցում թակարդված առարկաներ, արտասովոր բարձրացնող ուժ, որը գերազանցում է օդի հոսքի ճնշման ուժը, փայլերի առկայություն և այլն։
3. Խոնավ օդային զանգվածների ջերմային էներգիան մթնոլորտային հորձանուտներում վերածվում է շարժման էներգիայի։ Այս դեպքում կենտրոնանում է էներգիան, որն առաջին հայացքից հակասում է թերմոդինամիկայի սկզբունքներին։
4. Թերմոդինամիկայի հետ հակասությունը վերացվում է, եթե ենթադրենք, որ մթնոլորտային հորձանուտները, շարժման տեսության պահանջներին համապատասխան, առաջացնում են ջերմային (ինֆրակարմիր և միկրոալիքային) ճառագայթում։
5. 1930-ականներին Ջ. Ռանկեի կողմից պտտվող խողովակի մեջ գազի բաժանման ազդեցության հայտնաբերումը մոտ պատի տաք և սառը առանցքային հորձանուտների հոսքերի մեջ հիմք դրեց տեխնոլոգիայի մի շարք նոր ուղղությունների, բայց դեռևս բավարար չափով չունի: ամբողջական և հետևողական տեսական բացատրություն։
6. Աշխատություններ Վ.Է. Ֆինկոն 80-ականներին կասկածի տակ դրեց հորձանուտ խողովակի գործընթացների վերաբերյալ որոշ ընդհանուր ընդունված գաղափարների ճիշտության վրա.
7. Վ.Է. Ֆինկոն հայտնաբերել է, որ պտտվող խողովակի մեջ սառը առանցքային հակահոսանքն ունի հիմնական (ծայրամասային) գազի հոսքի պտտման ուղղություն, և որ գազի պտտվող խողովակը առաջացնում է տիրույթի սպեկտրի ինֆրակարմիր ճառագայթում, և երբեմն նաև կապույտ ճառագայթում, որը առաջանում է գազից: առանցքային գոտի.
8. Տեղադրում պտտվող խողովակի արգելակի տաք ծայրում՝ գազի հոսքի ուղղիչի լարերը,
ինչպես Վ.Ե. Ֆինկո, գազի մեջ ուժեղ ձայնային թրթռումների առաջացմանը, որի ռեզոնատորը խողովակն է, և դրանց ուժեղ տաքացմանը գազի հոսքը:
9. Առաջարկվում է պտտվող խողովակի գազի առանցքային հակահոսքից դեպի ծայրամասային հոսք ջերմության հեռացման մեխանիզմ՝ գազի պտույտի արագացումից առաջացած ճառագայթման շնորհիվ, որը ջերմացնում է պտտվող խողովակի պատերը տաքացնող ֆոտոնների առանցքային հոսքով, և արդեն ջերմություն է փոխանցվում դրանցից ծայրամասային գազի հոսքին՝ դրանք լվանալով։
10. Առանցքային հակահոսքը տեղի է ունենում ոչ միայն հորձանուտ խողովակներում, այլ նաև ազատ պտտվող շիթերում, որտեղ չկան ապարատի պատեր, որոնց պատճառը դեռ ամբողջությամբ պարզված չէ։
11. 1930-ականներին Վ. Շաուբերգերը մատնանշեց, որ հորձանուտում մոլեկուլների ջերմային շարժման էներգիայի մի մասը վերածվում է ջրային շիթերի առանցքային շարժման կինետիկ էներգիայի և առաջարկեց օգտագործել դա։
12. Շարժման տեսությունը Շաուբերգերի էֆեկտը բացատրում է նրանով, որ ջրի հոսքի պտույտը հանգեցնում է նրան, որ մոլեկուլների ջերմային էներգիայի մի մասը, որը հոսքի ներքին էներգիան է, չի թողնում պտտվող հոսքը ճառագայթման տեսքով։ , բայց պետք է փոխակերպվի հոսքի կինետիկ էներգիայի՝ պտտման շոշափող արագությանը ուղղահայաց ուղղությամբ՝ հորձանուտի հոսքի առանցքի երկայնքով։ Վերջինս պահանջում է հոսքի շարժման անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը։ Իսկ իմպուլսի պահպանման օրենքը իր պտտման առանցքի երկայնքով պահանջում է, որ երբ
Այս դեպքում կա՛մ առաջացել է հակահոսանք, կա՛մ ծնվել է ֆոտոնների կամ նեյտրինոների առանցքային արտանետում՝ փոխհատուցելով հոսքի երկայնական իմպուլսի փոփոխությունը։

Տաք և սառը հոսանքների միջև պայքարը, որը ձգտում է հավասարեցնել հյուսիսի և հարավի ջերմաստիճանի տարբերությունը, տեղի է ունենում տարբեր աստիճանի հաջողությամբ: Այնուհետև տաք զանգվածները տիրում են և տաք լեզվի տեսքով ներթափանցում են դեպի հյուսիս, երբեմն Գրենլանդիա, Նովայա Զեմլյա և նույնիսկ Ֆրանց Յոզեֆ Երկիր; այնուհետև արկտիկական օդի զանգվածները հսկա «կաթիլի» տեսքով թափանցում են դեպի հարավ և իրենց ճանապարհին ջնջելով տաք օդը, ընկնում են Ղրիմի և Կենտրոնական Ասիայի հանրապետությունների վրա: Այս պայքարը հատկապես ընդգծված է ձմռանը, երբ հյուսիսի և հարավի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը մեծանում է։ Հյուսիսային կիսագնդի սինոպտիկ քարտեզների վրա դուք միշտ կարող եք տեսնել տաք և սառը օդի մի քանի լեզուներ, որոնք ներթափանցում են տարբեր խորություններ դեպի հյուսիս և հարավ (գտեք դրանք մեր քարտեզի վրա):

Ասպարեզը, որտեղ ծավալվում է օդային հոսանքների պայքարը, ընկնում է հենց երկրագնդի ամենաբնակեցված մասերի վրա՝ բարեխառն լայնություններում: Այս լայնություններում ապրում են եղանակի քմահաճությունները:

Մեր մթնոլորտի ամենապտույտ շրջանները օդային զանգվածների սահմաններն են։ Նրանց վրա հաճախ առաջանում են հսկայական հորձանուտներ, որոնք մեզ բերում են եղանակի շարունակական փոփոխություններ։ Եկեք ավելի մանրամասն ճանաչենք նրանց։

Պատկերացրեք մի ճակատ, որը բաժանում է սառը և տաք զանգվածները (նկ. 15, ա): Երբ օդի զանգվածները շարժվում են տարբեր արագություններով կամ երբ մեկ օդ

Զանգվածը շարժվում է ճակատի երկայնքով մեկ ուղղությամբ, իսկ մյուսը՝ հակառակ ուղղությամբ, ապա ճակատային գիծը կարող է թեքվել, և դրա վրա օդային ալիքներ են առաջանում (նկ. 15, բ)։ Միևնույն ժամանակ սառը օդն ավելի ու ավելի ուժեղ է թեքվում դեպի հարավ, հոսում տաք օդի «լեզվի» ​​տակ և մի մասը տեղափոխում դեպի վեր։ -Տաք լեզուն ավելի ու ավելի է թափանցում դեպի հյուսիս և «լվանում» դիմացը ընկած սառը զանգվածը։ Օդային շերտերն աստիճանաբար պտտվում են։

Պտույտի կենտրոնական մասից օդը ուժով դուրս է մղվում դեպի նրա ծայրամասերը։ Հետեւաբար, տաք լեզվի վերին մասում ճնշումը կտրուկ իջնում ​​է, և մթնոլորտում ձևավորվում է մի տեսակ խոռոչ: Կենտրոնում նվազեցված ճնշում ունեցող նման հորձանուտը կոչվում է ցիկլոն («ցիկլոն» նշանակում է շրջանաձև):

Քանի որ օդը հոսում է ավելի ցածր ճնշում ունեցող վայրեր, ապա ցիկլոնի դեպքում այն ​​պետք է հակվի

Պտույտի եզրերը ուղիղ դեպի կենտրոն: Բայց այստեղ ընթերցողին պետք է հիշեցնենք, որ իր առանցքի շուրջ Երկրի պտույտի պատճառով հյուսիսային կիսագնդում շարժվող բոլոր մարմինների ուղիները շեղվում են աջ։ Հետևաբար, օրինակ, գետերի աջ ափերն ավելի ուժեղ են լվանում, աջ ռելսերը երկկողմանի երկաթուղիներում ավելի արագ են մաշվում։ Իսկ քամին ցիկլոնում նույնպես աջ է շեղվում; արդյունքը պտտվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ քամիներով:

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես է Երկրի պտույտը ազդում օդի հոսքի վրա, պատկերացրեք երկրագնդի մակերևույթի մի հատվածը (նկ. 16): A կետում քամու ուղղությունը ցույց է տրված սլաքով: Ա կետում քամին հարավ-արևմտյան է։ Որոշ ժամանակ անց Երկիրը կշրջվի և A կետը կտեղափոխվի B կետ: Օդի հոսքը կշեղվի դեպի աջ, և անկյունը կփոխվի; քամին կլինի արևմտյան-հարավ-արևմտյան. Որոշ ժամանակ անց B կետը կտեղափոխվի C կետ, և քամին կդառնա արևմտյան, այսինքն՝ ավելի աջ թեքվելու:

Եթե ​​ցիկլոնի շրջանում գծված են հավասար ճնշման գծեր, այսինքն՝ իզոբարներ, ապա ստացվում է, որ դրանք շրջապատում են ցիկլոնի կենտրոնը (նկ. 15, գ)։ Ահա թե ինչպիսի տեսք ունի ցիկլոնն իր կյանքի առաջին օրերին. Ի՞նչ կլինի նրա հետ հետո:

Ցիկլոնի լեզուն ավելի ու ավելի է ձգվում դեպի հյուսիս, սրվում և դառնում մեծ տաք հատված (նկ. 17): Այն սովորաբար գտնվում է ցիկլոնի հարավային մասում, քանի որ տաք հոսանքները առավել հաճախ գալիս են հարավից և հարավ-արևմուտքից։ Ոլորտը երկու կողմից շրջապատված է սառը օդով։ Նայեք, թե ինչպես են տաք և սառը հոսանքները անցնում ցիկլոնի մեջ, և կտեսնեք, որ կան երկու ճակատ, որոնք դուք արդեն գիտեք: Տաք հատվածի աջ սահմանը ցիկլոնի տաք ճակատն է՝ տեղումների լայն շերտով, իսկ ձախը՝ ցուրտ; տեղումների գոտին նեղ է.

Ցիկլոնը միշտ շարժվում է այն ուղղությամբ, որը ցույց է տալիս սլաքը (ջերմ հատվածի իզոբարներին զուգահեռ):

Եկեք նորից դիմենք մեր եղանակային քարտեզին և գտնենք ցիկլոն Ֆինլանդիայում: Նրա կենտրոնը նշվում է H տառով (ցածր ճնշում): Աջ կողմում տաք ճակատ է; Ծովային բևեռային օդը հոսում է մայրցամաքային օդ, ձյուն է գալիս:

Ձախ կողմում - սառը ճակատ. Արկտիկայի ծովային օդը, շրջանցելով հատվածը, կոտրվում է հարավ-արևմտյան տաք հոսանքի մեջ. ձնաբքի նեղ շերտ. Սա արդեն լավ զարգացած ցիկլոն է։

Այժմ փորձենք «կանխատեսել» ցիկլոնի հետագա ճակատագիրը։ Դժվար չէ։ Ի վերջո, մենք արդեն ասել ենք, որ սառը ճակատն ավելի արագ է շարժվում, քան տաքը։ Սա նշանակում է, որ ժամանակի ընթացքում օդի տաք ալիքն էլ ավելի կտրուկ կդառնա, ցիկլոնի հատվածն աստիճանաբար կսահմանափակվի, և, վերջապես, երկու ճակատները կփակվեն, խցանումներ կառաջանան։ Սա մահ է ցիկլոնի համար։ Մինչ խցանումը ցիկլոնը կարող էր «սնվել» տաք օդային զանգվածով։ Պահպանվել է սառը հոսքերի և տաք հատվածի ջերմաստիճանի տարբերությունը։ Ցիկլոնն ապրել և զարգացել է։ Բայց երկու ճակատների փակվելուց հետո ցիկլոնի «սնուցումը» կտրվում է։ Տաք օդը բարձրանում է, և ցիկլոնը սկսում է մարել։ Տեղումները թուլանում են, ամպերն աստիճանաբար ցրվում են, քամին մարում է,
ճնշումը հավասարվում է, և մի փոքր պտտվող գոտի մնում է ահեղ ցիկլոնից: Այսպիսի մեռնող ցիկլոն կա մեր քարտեզի վրա՝ Վոլգայից այն կողմ։

Ցիկլոնները տարբերվում են չափերով: Երբեմն դա ընդամենը մի քանի հարյուր կիլոմետր տրամագծով պտտահողմ է։ Բայց պատահում է նաև, որ մրրիկը գրավում է մինչև 4-5 հազար կիլոմետր տրամագծով տարածք՝ մի ամբողջ մայրցամաք: Տարբեր օդային զանգվածներ կարող են հոսել հսկայական ցիկլոնային հորձանուտների կենտրոններ՝ տաք և խոնավ, սառը և չոր: Հետևաբար, ցիկլոնի վերևում գտնվող երկինքը ամենից հաճախ ամպամած է, իսկ քամին ուժեղ է, երբեմն՝ փոթորկոտ:

Օդային զանգվածների սահմանին կարող են մի քանի ալիքներ առաջանալ։ Հետեւաբար, ցիկլոնները սովորաբար զարգանում են ոչ թե մեկ առ մեկ, այլ հաջորդաբար՝ չորս կամ ավելի։ Մինչ առաջինն արդեն մարում է, երկրորդի մեջ տաք լեզուն նոր է սկսում ձգվել: Ցիկլոնն ապրում է 5-6 օր, և այս ընթացքում կարող է հսկայական տարածություն ծածկել։ Օրվա ընթացքում ցիկլոնը անցնում է միջինը մոտ 800 կիլոմետր, իսկ երբեմն՝ մինչև 2000 կիլոմետր։

Ցիկլոնները մեզ մոտ ամենից հաճախ գալիս են արևմուտքից։ Դա պայմանավորված է օդային զանգվածների ընդհանուր տեղաշարժով արևմուտքից արևելք։ Մեր տարածքում ուժեղ ցիկլոնները շատ հազվադեպ են։ Երկարատև անձրև կամ ձյուն, սուր բուռն քամի՝ սա մեր ցիկլոնի սովորական պատկերն է։ Բայց արևադարձային շրջաններում երբեմն լինում են արտասովոր ուժգնության ցիկլոններ՝ սաստիկ անձրևներով և ուժեղ քամիներով։ Սրանք փոթորիկներ և թայֆուններ են:

Մենք արդեն գիտենք, որ երբ երկու օդային հոսանքների միջև առաջնագիծը թուլանում է, տաք լեզուն սեղմվում է սառը զանգվածի մեջ, և այդպիսով ցիկլոն է ծնվում։ Բայց առաջնագիծը կարող է թեքվել տաք օդի ուղղությամբ։ Այս դեպքում հորձանուտ է առաջանում բոլորովին այլ հատկություններով, քան ցիկլոնը։ Այն կոչվում է անտիցիկլոն։ Սա արդեն ոչ թե խոռոչ է, այլ օդային լեռ։

Նման հորձանուտի կենտրոնում ճնշումն ավելի բարձր է, քան եզրերին, և օդը տարածվում է կենտրոնից դեպի ծայրամասերը։ Իր տեղում օդը իջնում ​​է ավելի բարձր շերտերից։ Իջնելիս այն կծկվում է, տաքանում, և նրա մեջ եղած ամպամածությունը աստիճանաբար ցրվում է։ Հետևաբար, անտիցիկլոնում եղանակը սովորաբար ամպամած է և չոր; հարթավայրերում ամառը շոգ է, ձմռանը՝ ցուրտ։ Միայն անտիցիկլոնի ծայրամասերում կարող են առաջանալ մառախուղներ և ցածր շերտավոր ամպեր: Քանի որ անտիցիկլոնում ճնշումների այնքան մեծ տարբերություն չկա, որքան ցիկլոնում, այստեղ քամիները շատ ավելի թույլ են։ Նրանք շարժվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (նկ. 18):

Երբ հորձանուտը զարգանում է, նրա վերին շերտերը տաքանում են: Սա հատկապես նկատելի է, երբ սառը լեզուն ծագում է.

Այն կտրվում է, և մրրիկը դադարում է «սնվել» ցրտից կամ երբ անտիցիկլոնը լճանում է մեկ տեղում։ Հետո եղանակը դրանում դառնում է ավելի կայուն։

Ընդհանրապես, անտիցիկլոններն ավելի հանգիստ պտույտներ են, քան ցիկլոնները: Նրանք ավելի դանդաղ են շարժվում՝ օրական մոտ 500 կիլոմետր; հաճախ կանգ են առնում և կանգնում մի հատվածում շաբաթներով, իսկ հետո նորից շարունակում ճանապարհը: Նրանց չափերը հսկայական են: Հակացիկլոնը հաճախ, հատկապես ձմռանը, ընդգրկում է ամբողջ Եվրոպան և Ասիայի մի մասը։ Բայց ցիկլոնների առանձին շարքերում կարող են առաջանալ նաև փոքր, շարժական և կարճատև անտիցիկլոններ։

Այս հորձանուտները մեզ մոտ սովորաբար գալիս են հյուսիս-արևմուտքից, ավելի հազվադեպ՝ արևմուտքից: Եղանակային քարտեզներում անտիցիկլոնների կենտրոնները նշվում են B տառով (բարձր ճնշում):

Գտեք անտիցիկլոնը մեր քարտեզի վրա և տեսեք, թե ինչպես են իզոբարները գտնվում նրա կենտրոնի շուրջ:

Սրանք մթնոլորտային հորձանուտներ են։ Նրանք ամեն օր անցնում են մեր երկրի վրայով։ Դրանք կարելի է գտնել ցանկացած եղանակային քարտեզի վրա:

Այժմ մեր քարտեզի վրա ամեն ինչ արդեն ծանոթ է ձեզ, և մենք կարող ենք անցնել մեր գրքի երկրորդ հիմնական թողարկմանը՝ եղանակի կանխատեսմանը: