Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

Происходит это приблизительно следующим образом: с севера к экватору течет холодный и тяжелый воздух, который, достигая низких широт, нагревается и поднимается вверх, после чего снова поворачивает на север. Так формируются два потока — один над другим, образуя нечто вроде клетки (известной под названием «клетка Хадли»). Следовало бы ожидать, что эта клетка замкнется где-то в области полюса. Однако она не замыкается, а распадается в зоне умеренных широт. Причиной этого оказываются динамические силы, возникающие при вращении Земли и возрастающие к сороковой параллели. В умеренных широтах постоянно происходит струйное течение, которое, будучи достаточно извилистым, в общем направлено с запада на восток.

Такова картина глобальных атмосферных движений. Однако вблизи земной поверхности эта картина гораздо сложнее и почти не поддается какой-либо систематизации. Помимо трения воздушных струй о земную поверхность большое значение здесь имеет также характер рельефа — его неровности, которые становятся причиной своеобразных и в известной степени специфических для данного района ветров. Столь же важным является соотношение между водой и сушей. Контактирующие с морями и океанами зоны систематически продуваются местными ветрами, которые в различных районах земного шара даже имеют свои имена. В конечном счете именно эти низкие ветры оказывают непосредственное воздействие на здания и сооружения. Но мы должны еще немного рассказать о том, как они превращаются в нагрузку.

Тропические ураганы — наиболее драматичная форма атмосферной динамики. По существу, это колоссальный энергетический «транспорт», который движется со скоростью современного экспресса от тропиков к умеренным широтам, растрачивая по дороге свою пагубную энергию. А энергия эта может быть приравнена примерно к ста 20-мегатонным водородным бомбам! К счастью (если в данном случае уместно говорить о счастье), такая летящая супербомба не взрывается сразу, а отдает свою энергию медленно, постепенно, в течение нескольких дней, благодаря чему есть возможность в известной степени предсказать направление ее дальнейшего движения. В этом отличие ураганов от землетрясений. Сейчас существует сравнительно хорошо налаженная система обнаружения зарождающихся ураганов и прослеживания их движения, которая располагает множеством современных средств — самолетами и кораблями- лабораториями, искусственными спутниками и наземными станциями. Так что элемент неожиданности почти исключен.

И если жертвы и разрушения все же огромны, метеорологи в этом не виноваты. Нескольких часов или даже дней, которыми располагают предупрежденные районы, практически недостаточно для массовой эвакуации населения. Посевы, в сущности, обречены. Конструкции зданий и сооружений, однако, должны устоять любой ценой. Рушатся декоративные элементы, остекление, различные покрытия, но с точки зрения материальных затрат это минимальные и легковосполнимые потери.

Как возникают эти грозные атмосферные явления? Какие силы превращают почти невесомый и неощутимый воздух в неукротимую стихию?

Наука все еще не может полностью ответить на этот естественный вопрос. Известно, что ураганы возникают в области экватора, в полосе между 20° северной и 20° южной широты. Около зоны низкого атмосферного давления образуются быстровосходящие потоки воздушных масс, что обусловлено большой разницей давлений на периферии и в центре. Стремительно вращающееся образование имеет диаметр до 1000 км, высоту до 15 км, а скорость его может превышать 300 км/ч. При этом в центре царит … абсолютное спокойствие. В такой эллипсовидной зоне, названной «оком урагана», ярко светит солнце и на много квадратных километров вокруг погода тихая и ясная.

Ежегодно несколько десятков таких образований возникают в теплых морях и некоторые из них по сложному пути устремляются к суше. Сезон ураганов в Северном полушарии продолжается с августа до ноября, а в Южном — с декабря до апреля. В сущности, слова «ураган», «тайфун», «циклон», «харикейн» (от индейского «хуракан» — сильный ветер), которыми мы пользуемся в разных случаях, являются полными синонимами.

Всякое устойчивое завихрение со скоростью более 60 км/ч уже называется ураганом, а часто удостаивается и своего собственного имени. Эта интересная традиция родилась в 40-х годах нынешнего столетия, и ее основоположником стал американский писатель Джеймс Стюарт. В одном из своих романов он позволил себе такую авторскую вольность, а метеорологи быстро взяли ее на вооружение.

Сильные порывы ветра — это не только внушительное явление природы, но и источник серьезных технико-экономических проблем общечеловеческого значения. Почти бесплотный воздух может быть носителем колоссальной кинетической энергии. Будучи вовлеченными в циклоническое движение земной атмосферы, он превращается в могучий вал, оставляющий на своем пути многочисленные разрушения.

По сообщению секретариата Всемирной службы погоды, ураганные ветры ежегодно наносят ущерб, исчисляемый 1,5 млрд. долл, (на основании данных за последние сто лет). Почти 2/3 этой суммы составляет ущерб, причиняемый нашей градообразующей среде — зданиям и сооружениям. Сумма ущерба, в среднем причиняемого ежегодно землетрясениями, примерно на 40% меньше. Только в США ежегодные потери за период 1915 — 1924 гг. составили 63 млн. долл. С этого времени до наших дней они в среднем увеличиваются на 9,5%, что на 40% больше прироста национального дохода США. В Японии потери от ураганных ветров возросли с 273 млн. в 1945 г. до 600 млн. долл. В странах Карибского бассейна за последние десять лет эта сумма возросла втрое. Подобным же образом растут потери от ураганных ветров в странах юго-восточной Азии и на Филиппинах.

Разумеется, ветры не стали ни более сильными, ни более продолжительными, чем, например, в ХVIII в. Просто препятствия, которые человек ставит на их пути, т.е. все возвышающиеся над землей искусственные сооружения, в связи с нынешней ускоренной урбанизацией стали значительно выше.

Нет страны, которая была бы застрахована от внезапного воздействия ураганных ветров, и это создает необходимость в специальных конструктивных мерах для обеспечения надежности зданий и сооружений. Их несущие конструкции предназначены в первую очередь для восприятия вертикальных гравитационных нагрузок — собственной массы, массы людей, оборудования, снега и т.д., о чем мы уже говорили. Ветровые же нагрузки — горизонтальны, и именно это является причиной их специфического воздействия на конструкции. Механизм их «агрессии» коренным образом отличается от действия вертикальных гравитационных нагрузок. Создание устойчивости к ветровым нагрузкам обыкновенно требует дополнительных капиталовложений, и обеспечение необходимой надежности, в сущности, связано с удорожанием строительства.