Kirill Pankratov (neznaika_nalune) wrote,
Kirill Pankratov
neznaika_nalune

Category:

Куда идут ураганы?



Учим матчасть (немного физики)



Следя за траекториями всё более многочисленных в последнее время ураганов, нельзя не обратить внимание на то что они движутся в основном на северо-запад (в северном полушарии), причём идут скорее на запад в наиболее сильном состоянии, и на север (или даже северо-восток) - когда ослабевают. Вот здесь, например, показаны все траектории ураганов за 1999 год. В то же время превалирующее направление ветров - восточное, т.е. ураганы движутся относительно окружающего воздуха. Почему это происходит?

Основную роль в их движении играет вращение Земли (сила Кориолиса), а точнее - изменение силы Кориолиса с широтой. Для крупномаштабных движений воздушных масс (которые в основном горизонтальны) определяющей величиной является проекция угловой скорости Земли на горизонтальную поверхность в данном месте, т.е. sin(phi), где phi - географическая широта. Движение каждой частицы воздушной массы можно обьяснить из закона сохранения абсолютного углового момента. Пренебрегая вязкостью, его горизонтальная проекция должна сохраняться. Эта проекция состоит из двух компонент: собственной угловой скорости (завихренности, или ротора поля скоростей для разбирающихся в математике), плюс проекции вращения Земли на горизонталь:
W*sin(phi) + U = const

где W - угловая скорость вращения Земли, U - собственная завихренность частицы воздуха.

Исходя из этого, если частица воздуха перемещается к северу, у неё становится больше "земной" и меньше "собственой" завихренности, т.е. она вращается чуть более по часовой стрелке, а когда она перемещается к экватору, на юг - вращается чуть больше против часовой стрелки (туда же куда и сам ураган). Близко к центру урагана "собственная" завихренность во много раз больше "земной", но за много сотен километров от него эти величины могут быть сравнимы. При этом каждая "завихренная" частица наводит вокруг себя поле скоростей которое спадает пропорционально квадрату расстояния (подобно закону гравитации). Таким образом, при вращении воздуха вокруг центра урагана те частицы воздуха которые находятся к северу наводят вращение по часовой стрелке (т.е. на запад) в области центра урагана (относительно "нейтрального" положения), а когда они оказываются к югу от центра - против часовой стрелки, т.е. опять же на запад (эффект "дипольного момента").

Для частиц воздуха которые всё время вращаются в орбите урагана подобные эффекты в направлении запад-восток скомпенсированы, т.е. получается только западное движение, без широтной компоненты. Откуда берётся северное движение? Это несколько более сложный механизм, но упрощённо его можно обьяснить теми частицами воздуха которые только на короткое время оказываются захваченными в орбиту урагана, а затем сносятся окружающим ветром. При этом, поскольку ураган сам вращается против часовой стрелки (в северном полушарии), временно захваченные частицы воздуха с восточной стороны от центра урагана движутся с юга на север перед тем как уйти вдаль, а с западной стороны - с севера на юг. Таким образом похожий "дипольный момент" создаётся в западно-восточном направлении, который "толкает" ураган на север.

Подытоживая, получаем следующий результат: западный дрейф урагана вызывается в основном центральными к нему воздушными массами, которые вращаются почти по круговой траектории. А северный дрейф (а скорее "полярный", в южном полушарии - к югу) вызывается периферийными воздушными массами которые только временно оказываются вблизи урагана. Когда ураган очень силён, центральные массы играют бОльшую роль, т.к. больше воздуха оказывается вовлечённым в круговое вращение, и ураган движется в основном на запад. Когда он ослабевает, всё бОльшую часть его периферийные слоёв "сносит" окружающим ветром, центральная часть играет меньшую роль и ураган поворачивает больше на север.

Кроме того, ураган в целом "сносится по течению" общим потоком ветра и может взаимодействовать с другими ураганами (например, два урагана могут вращаться друг вокруг друга, хотя это наблюдается довольно редко). Практически же траекторию предсказать очень трудно, так как она зависит от его собственной меняющейся силы (на которую влияют много факторов, например температура поверхоности океана в его центре), и окружающие ветру, тоже весьма изменчивые.
Subscribe

  • Пермь больного человека

    Заметка в "Ленте" Добыча нефти в США обернулась экологической катастрофой по мотивам статьи в "Гардиан" How Texas’s zombie oil wells are creating…

  • "Going postal" - Кучно пошло

    Очередные пострелушки - теперь в Индианаполисе, в офисе Fedex, 8 убитых.…

  • Апрельская зима по расписанию

    16 апреля 2021 - более 10 см снега. Повторяется прошлогодняя история почти день в день, тогда было 18 апреля. И примерно так почти каждый год в…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 38 comments

  • Пермь больного человека

    Заметка в "Ленте" Добыча нефти в США обернулась экологической катастрофой по мотивам статьи в "Гардиан" How Texas’s zombie oil wells are creating…

  • "Going postal" - Кучно пошло

    Очередные пострелушки - теперь в Индианаполисе, в офисе Fedex, 8 убитых.…

  • Апрельская зима по расписанию

    16 апреля 2021 - более 10 см снега. Повторяется прошлогодняя история почти день в день, тогда было 18 апреля. И примерно так почти каждый год в…