Никола Тесла - Статьи

Вверху показано, как формируется смерч; он вращается так же, как сточные воды и верхняя часть [водной воронки]. Огромная скорость вращения дает смерчу возможность совершать многие из описанных аномальных действий, например, когда мягкая свеча, не повреждаясь, простреливает твердую доску

Вихревые движения атмосферы известны и наводят ужас с незапамятных времен, но кроме отчетов об их разрушительных действиях, большей частью сомнительных, нет почти никакой точной информации. В 1862 году Г.-В. Дове опубликовал работу под названием «Закон урагана», рассматривая в ней, главным образом, циклоны, которые часто охватывают значительные территории земного шара и перемещаются на тысячи миль, пока не растратят свою энергию. Их изучение не составляет большого труда, и связанные с ними основные факты теперь общеизвестны. Не таковы несравнимо более опасные локализованные ураганы, истинные смерчи, внезапные, блуждающие, скоротечные , чрезвычайно опасные и трудные для исследований.

В последние годы Бюро погоды и Смитсоновское общество Соединённых Штатов дают заслуживающую доверия информацию в связи с этой проблемой, тем не менее наши познания о смерчах всё еще фрагментарны. Не придавая особого значения газетным описаниям событий, которые бывают не вполне достоверными, и опираясь на проверенные факты, я пришел к определенным выводам относительно этих явлений, которые можно суммировать следующим образом:

1. Максимальная скорость воздуха, образующего воронку, вероятно, никогда не превысит, скажем, 235 футов в секунду, или около 160 миль в час, что, полагаю, вполне достаточно, чтобы объяснить все наблюдаемые явления. В своем «Руководстве по метеорологии», исчерпывающем труде, недавно опубликованном, сэр Уильям Напьер Шоу утверждает, что возможны скорости 300 миль в час, или 440 футов в секунду, и даже более, но в действительности это маловероятно. Следует помнить, что воздушный поток, имеющий скорость 150 футов в секунду, без труда уносит кирпичи и другие такие же тяжелые предметы.

2. Вопреки распространенному представлению, приписывающему смерчу огромную энергию, он имеет немало характерных особенностей взрыва. Его мощность велика вследствие концентрации и быстроты действия, но энергия удивительно невелика. Итак, чтобы получить приблизительное соответствие, рассмотрим вихрь с наружным диаметром 1 200 футов в верхней части, примерно с такой же высотой и диаметром 300 футов в основании ( см. примечание С ). Для получения такой же энергии потребовалось бы 1,24 тонны бензина, или 5,74 тонны динамита. Следует, однако, заметить, что эта оценка значительно завышена, так как воронка не заполнена целиком воздухом одинаковой плотности, и не вся она вращается с максимальной скоростью.

3. Вихревое движение смерча — своего рода огромный насос, втягивающий воздух через отверстие в верхней части и выпускающий его в противоположном конце с постоянной скоростью, одновременно вызывая разрежение во внутренней части. В этом отношении его действие может быть уподоблено работе многоступенчатого вакуумного насоса, ибо когда воздух устремляется из верхней части к основанию, всё больше и больше его увлекается к периферии окружности, увеличивая постепенно вакуум, который может таким образом достигать верхних значений вблизи земли. Этим объясняется последовательное сжатие вихря. Какова степень фактически достигаемого разрежения внутри этого чудовищного изобретения природы, можно примерно представить, если принять во внимание, что в каждом горизонтальном сечении воронки центробежная сила воздуха уравновешивается противоположно направленным дифференциальным давлением снаружи и изнутри вихря. При равенстве прочих показателей центробежная сила обратно пропорциональна радиусу круговращательного движения (среднее расстояние массы от центра), следовательно, сжатие воронки — это хотя бы какое-то приблизительное мерило разрежения.

К примеру, если диаметр вблизи земли составляет одну четвертую диаметра у вершины, то можно с уверенностью сделать вывод, что разрежение в нижней части должно примерно в четыре раза превышать оное в верхней зоне, где не происходит существенного сжатия.

Поскольку измеренная разность давлений в насосах несколько больше, чем вычисленная по формуле ( примечание D ), то вполне допустимо предположить, что в рассматриваемом случае разрежение может составлять не менее четырех дюймов.

4. Как правило, бóльшая часть механических воздействий смерча в значительной степени усиливается участием воды, пыли, песка и других предметов, несомых воздушным потоком. Хотя процентное содержание этих веществ в общем объеме может быть очень небольшим, они в сотни тысяч раз тяжелее воздуха и могут в огромной степени увеличить количество движения и усилить мощь удара.

5. Поступательное движение воронки, как обычно считают, происходит скорее наперерез, а не в направлении ветра. Это объясняется ее быстрым вращением, которое является причиной так называемого эффекта Бернулли, или Магнуса, только гораздо более интенсивного. Сила, толкающая ее наперерез ветру, может многократно превышать другую, побуждающую ее перемещаться по ветру. Вихрь движется от зоны более высокого статического давления, где вращение происходит против ветра, и вихрь наклоняется в сторону, куда дует ветер. Об этом нельзя забывать во время такого урагана. Если наблюдатель видит наклоненную воронку, непосредственная опасность ему не угрожает, но если воронка находится в вертикальном положении, он должен немедленно спасаться бегством в поисках укрытия.

Теперь не составит труда доказать, как большое и очень тяжелое тело, например, груженый железнодорожный вагон или локомотив, могут быть подняты смерчем и перенесены на значительное расстояние. Американские локомотивы, самые большие в мире, могут иметь длину 66 и ширину 11½ фута, составляя, таким образом, 760 квадратных футов в горизонтальной проекции. В момент удара о транспортное средство образуется статическое давление 138 фунтов на квадратный фут в добавление к атмосферному. Но, как было сказано выше, вследствие разрежения разность давлений в четыре дюйма ртутного столба (то есть два фунта на квадратный дюйм, или 228 фунтов на квадратный фут) сохраняется, доводя в итоге разницу в давлении между пространством под и над локомотивом до величины 288 + 138 = 426 фунтов на квадратный фут. Суммарный восходящий толчок, произведенный на подставленную под удар поверхность площадью 760 квадратных футов, равен, таким образом, 323 760 фунтам, что намного превышает вес полностью подготовленного к работе локомотива (он может весить около 280 000 фунтов).