Hur Tornadoes fungerar

En tornado träffar Pampa, Texas. Se fler bilder på naturkatastrofer. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

Myter är fulla av fantastiska och destruktiva varelser. Om det inte är en stadsnivåande ängel, så är det jättar som vacklar våldsamt in i intet ont om städer. I verkligheten beror alla olyckor vi kan stöta på naturfenomen och människans vilja. Men av alla de destruktiva krafterna i vår värld, liknar ingen grymhet och form av dessa mytiska monster ganska som tornadon. Dessa stormar stiger som en dolk från molnen. De tornar över de högsta byggnaderna som titaner. Och när de snurrar ut i omgivningen verkar de ofta agera med ondsinnad, medveten avsikt.

-Ställ in asi-de rädsla och vidskepelse, och du står fortfarande inför en av de mest fantastiska sevärdheterna i naturen. Dessa vridande stormkolonner kan nå vindhastigheter på 318 mph (512 kp-h) och mäta miles över, ärr jorden och decimera hem och byggnader under processen. Men i vissa delar av världen är dessa kraftiga stormar regelbundet. Enbart USA upplever mer än 1 000 tornadoer per år, och stormarna har rapporterats på alla kontinenter utom Antarktis [källa: Tarbuck].

Medan de flesta stormar är svaga och förekommer i glest befolkade områden, har tornadoer varit kända för att träffa stora storstadsområden, och de har orsakat stora olyckor i många städer och städer. 1925 träffade den ökända amerikanska tristate twister delar av Missouri, Illinois och Indiana och hävdade 695 liv.

Innehåll

1. Vad ditt badkar kan lära dig om tornadoer
2. Tornadoes och åskväder
3. Tornado-betyg

Mekaniken i en enkel badkar-bubbelpool liknar mycket en tornados virvel. Darryl Torckler / The Image Bank / Getty Images

Om du någonsin har sett en bubbelpool bildas i ditt badkar eller sjunka medan du tappar vattnet, så har du bevittnat grundläggandet av en tornado på jobbet. En avloppsvirvel, även känd som en virvel, bildas på grund av neddragningen som avloppet skapar i vattnet. Det nedåtgående flödet av vattnet in i avloppet börjar rotera, och när rotationen ökar, bildas en virvel.

Varför börjar vattnet rotera? Det finns många förklaringar, men här är ett sätt att tänka på det. Föreställ dig själv som en partikel i vattnet, plötsligt dras mot sug som avloppet skapar. Till att börja med skulle du finna att du accelererar mot avloppet. Då, bokstavligen, finns det en vridning. På grund av ditt föregående momentum och antalet andra partiklar som rusar mot avloppet samtidigt, är chansen stor att du kommer att skjutas bort till en sida av sugpunkten när du anländer. Denna avböjning sätter dig på en spiralväg till sugpunkten, som en mal som snurrar in mot ett ljus. När spiralen har börjat i en riktning tenderar den att påverka alla andra partiklar när de anländer. En mycket stark spiral tendens skapas. Så småningom finns det tillräckligt med spiral energi för att skapa en virvel.

Vortices är uppenbarligen ett vanligt fenomen. När allt kommer omkring ser du dem i badkar och sjunker hela tiden. Små damm djävlar ibland bildas när vindar flödar över heta öknar, och det har varit känt att eldbränder producerar klättrande virvlar av låga och ask som kallas eld virvlar. Forskare har till och med observerat dammjävlar på Mars och upptäckt soltornadoer piska ut från solen.

I en tornado händer samma sort som med vårt badkarexempel, utom med luft istället för vatten. En stor del av jordens vindmönster dikteras av lågtryckscentra, som drar in svalare, högtrycksluft från det omgivande området. Detta luftflöde pressar lågtrycksluften upp till högre höjder, men sedan värms luften upp och trycks också uppåt av all luften bakom den. Lufttrycket i en tornado är så mycket som 10 procent lägre än det för den omgivande luften, vilket får den omgivande luften att rusa in ännu snabbare.

En tornado kommer ner från mesocyklonen i åskväder över New Mexico. A. T. Willett / The Image Bank / -Getty Images

-Tornadoer dyker inte bara upp - de utvecklas av åskväder, där det redan finns ett stadigt, uppåtflöde av varm lågtrycksluft för att få saker igång. Det är lite som när en rockkonsert bryter ut i ett upplopp. Förhållandena var redan flyktiga; de eskalerade bara till något ännu farligare.

-Åskväder själva bildas som många andra moln: En varm, fuktig luftmassa stiger och kyls, vilket får vattenångan att kondensera till moln. Men om uppdateringen fortsätter, kommer denna molnmassa att fortsätta växa och stiga 40 000 fot (12 192 m) eller mer upp i troposfär, det undre lagret i atmosfären som vi lever i. Ett typiskt åskmoln kan samla en enorm mängd energi. Om förhållandena är rätt, skapar denna energi en enorm uppdatering i molnet, men var kommer energin ifrån?

Moln bildas när vattenånga kondenserar i luften. Denna förändring i fysiskt tillstånd frigör värme, och värme är en form av energi. En hel del av åska stormens energi är ett resultat av kondensen som bildar molnet. Varje gram kondenserat vatten resulterar i cirka 600 kalorier värme - och ytterligare 80 kalorier värme per gram vatten resulterar från frysning i den övre atmosfären. Denna energi ökar uppgraderingstemperaturen såväl som den kinetiska energin för upp- och nedåtgående luftrörelse. Den genomsnittliga åskväder släpper cirka 10 000 000 kilowattimmar energi - motsvarande ett 20 kiloton kärnvapenhuvud [källa: Britannica].

I supercell åskväder, uppdateringarna är särskilt starka. Om de är tillräckligt starka kan en virvel av luft utvecklas precis som en virvel av vatten bildas i en diskbänk. Denna föregångare till tornadomen kallas a mesocyclone, och är vanligtvis 3 till 10 mil bred. En av en mesocyklon bildas, det finns ungefär 50 procent chans att stormen eskalerar till en tornado på cirka 30 minuter.

Vissa tornadon består av en enda virvel, men andra gånger flera sughvirvlar kretsar kring en tornados centrum. Dessa stormar inom stormen kan vara mindre med en diameter på cirka 9 fot, men de upplever extremt kraftfulla rotationshastigheter.

Tornadoen sträcker sig ner från ett åskväder som ett stort, virvlande luftrep. Vindhastigheter i området 200 till 300 mph (322 till 483 km / tim) är inte ovanliga. Om virveln berör marken, kan hastigheten på den virvlande vinden (såväl som uppgraderingen och tryckskillnaderna) orsaka enorma skador, riva ihop hem och kasta potentiellt dödligt skräp.

Tornadoen följer en väg som styrs av rutten för dess föräldra åskväder, och det verkar ofta hoppa. Humlen inträffar när virvelen störs. Du har förmodligen sett att det är lätt att störa en virvel i badkaret, men sedan kommer det att reformera. Samma sak kan hända med en tornados virvel, vilket får den att kollapsa och reformera längs sin väg.

Mindre tornadon kanske bara trivs under några minuter och täcker mindre än en mil mark. Större stormar kan dock förbli på marken i timmar, täcka mer än 150 mil (150 km) och orsaka nära kontinuerliga skador på vägen.

Vid den här punkten kanske du undrar hur tornadoer så småningom sprids. Forskare debatterar fortfarande exakt hur dessa dödliga stormar dör, men en av de främsta misstänkta är ingen annan än föräldret åskväder: den roterande mesocyklonen. Tornadoes behöver instabilitet och rotation. Störa luftflödet, ta bort dess fukt eller förstöra dess instabila balans mellan varm och kall luft, och den kan inte fungera. Ofta kommer en tornado att dö på grund av kylan utflöde av luft från fallande nederbörd upprör balans.

Tornadoer är bland de farligaste stormarna på jorden och eftersom meteorologer strävar efter att skydda utsatta befolkningar genom tidig varning hjälper det att klassificera stormar efter allvarlighet och potentiell skada. Tornadoes var ursprungligt rankade på Fujita-skala, uppkallad efter sin uppfinnare, University of Chicago meteorolog T. Theodore Fujita. Meteorologen skapade skalan 1971 baserat på vindhastigheten och typen av da-mage orsakad av en tornado. Det fanns sex nivåer på den ursprungliga skalan.-

F0

• Vindhastighet: 64-116 km / h
• Ljusskada: Riva grenar från träd; rippar grunt rotade träd från marken; kan skada skyltar, trafiksignaler och skorstenar

F1

• Vindhastighet: 117 - 180 mph (117 - 180 km / h)
• Måttlig skada: Takmaterial och vinylsidor kan förskjutas; husbilar är mycket sårbara och kan lätt slås från grunden eller kastas; bilister kan skickas vårdande på väg och eventuellt släppas över

F2

• Vindhastighet: 113 - 157 mph (181 - 253 km / h)
• Betydande skador: Väl etablerade träd kan lätt ryckas ut; husbilar decimeras; hela tak kan rivas av hus; tågbilar och lastbilstransporter slås över; små föremål blir farliga missiler

F3

• Vindhastighet: 158 - 206 mph (254 - 332 km / h)
• Allvarlig skada: Skogarna förstörs eftersom majoriteten av träden slås ur marken. hela tågen avsporas och slås över; väggar och tak rivs från hus

F4

• Vindhastighet: 207 - 260 mph (333 - 418 km / h)
• Förödande skador: Hus och andra små strukturer kan rasas helt; bilar drivs genom luften

F5

• Vindhastighet: 261 - 318 mph (419 - 512 km / h)
• Otrolig skada: Bilar blir projektiler när de kastas genom luften; hela hus förstörs fullständigt efter att ha lurats från stiftelsen och skickats tumlande i fjärran; stålarmerade betongkonstruktioner kan skadas allvarligt [källa: NOAA]

I februari 2007 ersattes Fujita-skalan av Enhanced Fujita-skalan. Den nya EF-skalan liknar sin föregångare. Den klassificerar tornadon i sex olika kategorier (EF0 till EF5 istället för F0 till F5). Där EF-skalan skiljer sig emellertid i antalet kriterier som används för att bedöma en tornados skada. För det första finns det skadaindikatorer - föremål som kan skadas i tornadot. Dessa klassificeras från 1 (små lador) till 28 (barrträd). Varje skadaindikator kan också uppleva varierande grader av skada (Dods). Varje DOD motsvarar uppskattade vindhastigheter.-

-Till exempel har ett motell 10 skadegrader, från trasiga fönster (3) till kollapsen av större delen av taket (6) till fullständig förstörelse av byggnaden (10). Om ett motels fönster är trasiga, men det inte har mer omfattande skador, är den uppskattade lägsta möjliga vindhastigheten 74 mph (119 km / h), medan den uppskattade högsta möjliga hastigheten är 107 mph (172 km / h). Meteorologer genomsnitt dessa hastigheter, vilket innebär att den förväntade vindhastigheten är 89 mph (143 km / h). En undersökning av EF-skalan visar att 89 km / h faller i EF1-kategorin, så att tornadomen klassificeras som en EF1. För mer information om EF-skalan, se den officiella NOAA-webbplatsen.

Tornadoes och exploderande hus

Har du någonsin hört att en tornado kan få ditt hus att explodera? Denna speciella myt låter trovärdigt till en början. Tanken är att tornadon medför en sådan minskning av atmosfärstrycket att det högre trycket i ditt hem kommer att få det att explodera om du inte öppnar alla fönster. Lyckligtvis för husägare finns det ingen sanning till detta. Om du inte bor i ett tappat rymdskepp, har ditt hus förmodligen tillräckligt med luftning för att undvika explosion. Allt genom att öppna fönstren kommer att göra det lite lättare för skräp att träffa dig medan stormen rullar igenom.

relaterade artiklar

• Hur är det i ögonen på en tornado?
• Finns det verkligen "en lugn före en storm"?
• Hur Storm Chasers fungerar
• Hur fungerade Totable Tornado Observatory
• Hur Tornado-fångar fordonet fungerar
• 15 Tornado-säkerhetstips-
• Hur orkaner fungerar
• 5 mest destruktiva stormar
• Hur vädret fungerar
• Hur vädervarningar fungerar
• Hur översvämningar fungerar
• Hur Wildfires fungerar

Fler bra länkar

• FEMA Tornado Säkerhetstips
• Discovery's Online Storm Chasers Game

källor

• Davis, T. Neil. "Dust Devils Artikel # 227." Alaska Science Forum. 2 juni 1978. (26 september 2008) http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF2/227.html
• Edwards, Roger. "Online Tornado FAQ." NOAA. 26 maj 2008. (2 oktober 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• "Överraskningar från SOHO inkluderar tornadon på solen." Science Daily. 20 april 1998. (26 september 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob och Doyle Rice. "Brandvirvel uppstår under Kalifornien eld." USA Today. 13 juli 2006. (26 september 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward och Frederick Lutgens. "Jordvetenskap: elfte upplagan." Pearson Prentice Hall. 2006.
• "Tornado." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (26 september 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• "Tornado vetenskap, fakta och historia." Levande vetenskap. (26 september 2008) -http: //www.livescience.com/miljö/050322_tornado_season.html