Vai esat pazīstams ar superšūnas definīciju? Man šķita, ka tas ir kaut kas no matemātikas vai kodolfizikas jomas. Varbūt ir tāda lieta, bet mēs tagad runāsim par dabas parādībām.
Šādu parādību cēlonis kā pērkona negaiss, stiprs lietus un brāzmains vēja pastiprināšanās iemesls ir vienšūnu un daudzšūnu gubu mākoņu mākoņi, kas vasaras sezonā diezgan bieži uzkrājas debesīs. Vienšūna ir viens atsevišķs kumulonimbusa mākonis, kas pastāv neatkarīgi no pārējiem. Daudzšūna jau ir mono šūnu kopums (uzkrāšanās), kuras vieno viens laks. Tas ir, kad viena šūna sabrūk, tad tās tuvumā atrodas cits kodols vai arī kodolēšana notiek vienlaikus. Šie kompleksi var aizņemt teritoriju no vairākiem desmitiem līdz vairākiem simtiem tūkstošu km2.
Pēdējos sauc par mezoscale konvekcijas kopām (MCC). Viņi spēj izraisīt spēcīgu klīstu, smagu krusu un spēcīgas lietavas. Tomēr tie nav nekas īpašs - tikai spēcīgu gubu mākoņu uzkrāšanās. Bet ir atmosfēras veidojums, kas rada vēl smagākus laika apstākļus, ieskaitot viesuļvētru, un to sauc par superšūnu. To veidošanās apstākļi un struktūra būtiski atšķiras no parastajiem gubu mākoņiem. Un šis raksts ir tikai par šiem pārsteidzošajiem, retajiem un aizraujošajiem atmosfēras objektiem.
Vienšūnas un daudzšūnas
Sākumā apsveriet parasto vienšūnu veidošanās procesus. Skaidrā vasaras dienā saule silda pamatvirsmu. Tā rezultātā notiek termiskā konvekcija, kas noved pie nākotnes negaisa "embriju" parādīšanās - plakaniem gubu mākoņiem (Cu hum.), Kuru augstums nepārsniedz 1 km. Parasti tos rada haotiski augoši apsildāmo gaisa daudzumu termiski burbuļi. Šajā gadījumā iegūtais mākonis ilgs kādu laiku (desmitiem minūšu) un galu galā izšķīst, nepārsniedzot citu attīstības pakāpi. Cita lieta, kad topošais termiskais process izpaužas nevis kā burbulis, bet gan ar nepārtrauktu gaisa plūsmu. Tajā pašā laikā vietās, no kurām ir pieaudzis gaiss, veidojas retums. No sāniem tas ir piepildīts ar gaisu. Virs, gluži pretēji, gaisa pārpalikumam ir tendence izplatīties uz sāniem. Kādā attālumā gaisa satiksme tiek slēgta. Tā rezultātā veidojas konvektīva šūna.
Turklāt Cu hum. nokļūst gubveida vai gubu mākonī spēcīgos mākoņos (Cu med., Cu cong.), kuru augstums jau ir līdz 4 km. Gumijas gluds mākonis pāries vidējā mākonī un pēc tam spēcīgā mākonī, vai arī tas beigsies ar tā attīstību, paliekot pirmajā posmā, atkarīgs tikai no atmosfēras stāvokļa dotajā vietā un noteiktā laikā. Galvenie faktori, kas veicina konvektīvo mākoņu augšanu, ir straujš temperatūras kritums ar augstumu fona atmosfērā, kā arī siltuma izdalīšanās mitruma fāzes pāreju laikā (kondensācija, sasalšana, sublimācija), kas prasa pietiekami augstu ūdens tvaiku saturu gaisā. Ierobežojošais faktors ir slāņu klātbūtne atmosfērā, kurā temperatūra nedaudz pazeminās līdz ar augstumu, līdz izotermai (temperatūra nemainās ar augstumu) vai inversijai (sasilšana ar augstumu). Labvēlīgos apstākļos Cu kong.pārvēršas par cumulonimbus Cb mākoni, kas rada lietusgāzes, pērkona negaisu un krusu. Bet jebkurā gadījumā cumulonimbus mākonis sākotnēji parādās kā Cu hum, nevis spontāni.
Reklāmas video:
Šī mākoņa atšķirīga iezīme ir apledojuma virsotne, kas sasniegusi inversijas slāni (augstumu Cb nosaka kondensācijas līmenis un konvekcijas līmenis - attiecīgi, mākoņa apakšējās un augšējās robežas. Tropu platuma grādos šo mākoņu augstums var sasniegt 20 km un izlauzties cauri tropopauzei). To sauc par laktu un ir blīvu cirkšņu mākoņu slānis, kas izveidots horizontālajā plaknē. Šajā laikā mākonis sasniedza maksimālo attīstību. Tajā pašā laikā līdz ar augšupejošām straumēm mākonī nokrišņu rezultātā veidojas dilstošas straumes. Kritušie nokrišņi atdzesē apkārtējo gaisu, tas kļūst blīvāks un sāk nolaisties līdz virsmai (mēs šo procesu novērojam uz zemes kā laukums), arvien vairāk un vairāk bloķējot augšupceļus, kas ir ļoti nepieciešami mākoņa pastāvēšanai. Un jebkuram kritienam ir kaitīga ietekme uz mākoņu ģenēzi.
Tādējādi mākonis, kas izaudzis līdz Cb pakāpei, nekavējoties paraksta pats savu nāves orderi. Pētījumi rāda, ka īpaši spēcīgu efektu dod downdrafts tā apakšējā daļā un apakš-mākoņa slānī - no zem mākoņa, tēlaini izsakoties, pamats tiek izsists. Rezultātā sākas Cb eksistences pēdējais posms - tā izkliede. Šajā posmā zem mākoņa tiek novēroti tikai downdrafts, pilnībā aizstājot augošos; nokrišņi pakāpeniski vājina un apstājas, mākonis kļūst mazāk blīvs, pakāpeniski pārejot uz blīvu cirkšņainu mākoņu slāni. Šeit beidzas viņa eksistence. Tādējādi mākonis iziet cauri visiem evolūcijas posmiem aptuveni stundā: mākonis aug 10 minūtēs, brieduma pakāpe ilgst apmēram 20 - 25 minūtes, un izkliede notiek apmēram 30 minūtēs.
Monošūna ir mākonis, kas sastāv no vienas konvekcijas šūnas, taču visbiežāk (aptuveni 80% gadījumu) tiek novērotas daudzšūnas - konvekcijas šūnu grupa dažādos attīstības posmos, apvienojot vienu lakstu. Daudzšūnu negaisa aktivitātes laikā "vecāku" mākoņa dilstošās aukstā gaisa straumes rada augšupejošas straumes, kas veido "meitas" pērkona mākoņus. Tomēr jāatceras, ka visas šūnas nekad nevar atrasties vienlaikus tajā pašā attīstības stadijā! Vairāku elementu kalpošanas laiks ir daudz ilgāks - pēc dažām stundām.
Superšūna. Pamatjēdzieni
Superšūna ir ļoti spēcīgs konvektīvs vienšūnis. Tās veidošanās process un struktūra ir ļoti atšķirīga no parastajiem gubu mākoņiem. Tāpēc šī parādība zinātniekus ļoti interesē. Interese ir tāda, ka parasts vienšūnis noteiktos apstākļos pārvēršas par sava veida "briesmoni", kurš var pastāvēt apmēram 4 - 5 stundas praktiski nemainīgs, ir gandrīz stāvošs un rada visas bīstamās laika parādības. Superšūnas diametrs var sasniegt 50 km vai vairāk, un tā augstums bieži pārsniedz 10 km. Augošais ātrums superšūnas iekšpusē sasniedz 50 m / s un pat vairāk. Tā rezultātā bieži veidojas krusa ar diametru 10 cm vai vairāk. Zemāk mēs apskatīsim superšūnas veidošanās apstākļus, dinamiku un struktūru.
Galvenie faktori, kas nepieciešami superšūnas veidošanai, ir vēja nobīde (vēja ātruma un virziena izmaiņas ar augstumu slānī 0 - 6 km), strūklas plūsmas klātbūtne zemā līmenī un spēcīga nestabilitāte atmosfērā, kad tiek novērota "sprādzienbīstama konvekcija". Sākotnēji mākonim piemīt monocela īpašības ar tiešām augšupejošām silta un mitra gaisa plūsmām, bet pēc tam noteiktā augstumā tiek novērota vēja nobīde un / vai strūklas straume, kas sāk spirālīt augošo straumi un nedaudz noliec to no vertikālās ass. Pirmajā attēlā ar sarkanu, plānu bultiņu tiek parādīta vēja nobīde (strūklas straume), ar plašu bultu - augšupvērsta bultiņa.
Saskaroties ar strūklas straumi, tas sāk spirālēt horizontālā plaknē. Tad augošā straume, rotējot spirālē, pakāpeniski pārveidojas no horizontālas uz vertikālu. To var redzēt otrajā attēlā. Galu galā augšupcelšanās notiek gandrīz vertikāli. Tajā pašā laikā rotācija turpinās, un tā ir tik spēcīga, ka galu galā izlaužas caur laktu, virs tā veidojot kupolu - augošu vainagu. Šī kupola izskats norāda uz spēcīgiem augšupvērsumiem, kas spēj izlauzties cauri inversijas slānim. Šī rotējošā kolonna ir superšūnas "sirds", un to sauc par mezociklonu. Tās diametrs var būt no 2 līdz 10 km. Augošais kronis tikai norāda uz mezociklona klātbūtni.
Superšūnas ilgs kalpošanas laiks un stabilitāte ir saistīta ar sekojošo. Mezociklona dēļ nokrišņi notiek nedaudz prom no augšupcelšanās, un tāpēc downdrafts tiek novēroti arī uz sāniem (galvenokārt abās mezociklona pusēs). Šajā gadījumā abas straumes (dilstoši un augoši) pastāv viena ar otru - viņi ir draugi: dodoties lejā, bijušie izspiež siltu gaisu uz augšu un netraucē tā piekļuvi šūnai, tādējādi vēl vairāk uzlabojot augšupvērsto plūsmu. Un jo jaudīgāks ir augšupceļš, jo spēcīgāki ir nokrišņi, kas izraisa vēl lielākus downdrafts, kas arvien vairāk un vairāk piespiež virszemes gaisu. Un, ja šūna tiek pielīdzināta ritenim, izrādās, ka nokrišņi šādā situācijā it kā pagriež šo riteni. Tā rezultātā superšūna spēj pastāvēt daudzas stundas,šajā laikā paplašinās par desmitiem kilometru platumā un garumā, radot lielu krusu, spēcīgas lietavas un bieži viesuļvētrus. Šajā laikā zemes virspusē parādās 3 minifronti: 2 auksti - pazeminošo plūsmu apgabalā un silti - augšup celšanās zonā (sk. 1. att.). Tas ir, parādās miniatūrs ciklons, kura "embrijs" ir tieši tas pats mezociklons.
Kā minēts iepriekš, tornado rodas ne tikai superšūnās, bet arī parastajās vienšūnās un daudzšūnās. Tomēr pastāv ievērojama atšķirība: superšūnā nokrišņi un viesuļvētri tiek novēroti vienlaicīgi, un vienšūnās un daudzšūnās - vispirms viesuļvētra, pēc tam nokrišņi, un apgabalā, kur novērots viesuļvētra. Tas ir saistīts ar to, ka mākoņa augšējās "kristalogēnās" daļas telpā un apakšējā daļā, kurā plūst silts gaiss, nav acīmredzamas nobīdes. Turklāt superšūnās virs virsotnes parasti ir strūklas straume, kas aizvada pārvietoto gaisu prom no mākoņa, kā rezultātā tiek novērota ļoti iegarena lakta (sk. 1. att.), Savukārt parastā kamerā auksts gaiss, ko silts pārvieto papildus bloķē "jaudu". Tāpēc tornado šādās šūnās ir īslaicīgas, vājas,un reti atrodas posmā, kas ir lielāks par piltuves mākoni.
Jāatzīmē, ka superšūnas ir gan lielas, gan mazas, ar zemu vai augstu augošu vainagu un var veidoties jebkur, bet galvenokārt ASV centrālajos štatos - Lielajos līdzenumos. Eiropā un Krievijā tās ir ārkārtīgi reti sastopamas, un ir tikai viens tips - HP superšūnas. Klasifikācija tiks apskatīta turpmāk. Superšūnas vienmēr ir saistītas ar ievērojamu vēja nobīdi un augstām CAPE vērtībām - nestabilitātes rādītāju. Superšūnām vertikālā bīdes robeža sākas ar ātrumu 20 m / s 0–6 km slānī.
Visi superšūnas rada skarbus laika apstākļus (krusa, putekļi, lietusgāzes), bet tikai 30% vai mazāk no tiem rada tornado, tāpēc jācenšas atšķirt tornado ģenerējošos superšūnas no “mierīgākiem”.
Spēcīga mezociklona veidošanai ir nepieciešama spēcīga nobīde 0–6 km slānī (garš hodogrāfs) un pietiekama peldspēja. Superšūnas veidošanās apstākļos ar ievērojamu hodogrāfu izliekumu 0–2 km slānī veicina tornado attīstību. Tomēr tornado attīstība ir atkarīga no vētras dinamiskās struktūras. Spēcīga mezociklona un tornado attīstībai ir jābūt spēcīgai augšupcelšanai un vertikālai rotācijai. Mezociklona veidošanā noteicošā ir vertikālā bīdes radītā horizontālā virpuļa.
Superšūnas parasti klasificē 3 veidos. Bet ne visi superšūnas skaidri atbilst noteiktai sugai un evolūcijas gaitā bieži pāriet no vienas sugas uz otru. Visu veidu šūnas rada skarbus laika apstākļus.
Klasiskais superšūna - tas ir, tas ir ideāls superšūna, kurā ir gandrīz visi iepriekš minētie elementi - gan uz radara, gan vizuāli. Nestabilitātes indeksi šim tipam ir: CAPE: 1500 - 3500 J / kg, Li no -4 līdz -10. Bet dabā šādas šūnas ir diezgan reti; biežāk tiek novēroti pārējie divi veidi.
LP (zema nokrišņu līmeņa) superšūna. Šai superšūnu klasei ir maza zona ar nelielu nokrišņu daudzumu (lietus, krusa), kas atdalīta no augšupcelšanās. Šo tipu var viegli atpazīt pēc skulpturālām mākoņu rievām augšupcelšanās pamatnē, un dažreiz tas izskatās “izsalcis” salīdzinājumā ar klasisko superšūnu. Tas ir tāpēc, ka tie veidojas tā saukto. sausas līnijas (kad virs zemes tiek novērots silts un mitrs gaiss, kas ķīļ, piemēram, ar aukstu fronti, zem karstāka un sausāka gaisa, jo pēdējais ir mazāk blīvs), kam ir mazs pieejamais mitrums tā attīstībai, neskatoties uz spēcīgu vēja nobīdi … Šādas šūnas parasti ātri sabrūk, nemainoties citos veidos. Parasti tie rada vājus tornado un krusa ir mazāka par 1 collu. Spēcīgu nokrišņu trūkuma dēļšāda veida šūnām ir vāji radara atstarojumi bez skaidra āķa atbalss, kaut arī tajā laikā faktiski tiek novērots tornado. Šādas šūnas negaisa aktivitāte ir ievērojami zemāka nekā citiem tipiem, un zibens pārsvarā notiek mākoņu iekšienē (IC), nevis starp mākoni un zemi (CG). Šie superšūnas veidojas pie CAPE, kas vienāds ar 500 - 3500 J / kg un Li: -2 - (-8). Šādas šūnas ir atrodamas galvenokārt Amerikas Savienoto Valstu centrālajos štatos pavasara un vasaras mēnešos. Tie novēroti arī Austrālijā. Šādas šūnas ir atrodamas galvenokārt Amerikas Savienoto Valstu centrālajos štatos pavasara un vasaras mēnešos. Tie novēroti arī Austrālijā. Šādas šūnas ir atrodamas galvenokārt Amerikas Savienoto Valstu centrālajos štatos pavasara un vasaras mēnešos. Tie novēroti arī Austrālijā.
Superšūnu tipa HP (augsts nokrišņu daudzums). Šāda veida superšūnā ir daudz lielāks nokrišņu daudzums nekā citos veidos, kas var pilnībā ieskauj mezociklonu. Šāda kamera ir īpaši bīstama, jo tajā var būt spēcīgs viesuļvētra, kas vizuāli ir paslēpta aiz nokrišņu sienas. HP superšūnas bieži izraisa plūdus un nopietnu lejupslīdi, taču mazāka iespējamība, ka tās veidos lielu krusu nekā citi veidi. Tika atzīmēts, ka šie superšūnas rada vairāk IC un CG izlādes nekā citi veidi. Šo superšūnu CAPE indekss ir 2000 - 7000 J / kg vai vairāk, un Li jābūt zem -6. Šādas šūnas pārvietojas salīdzinoši lēni.
Pēc 4 gadus neveiksmīgiem meklējumiem fotogrāfs Maiks Olbinskis atrada meklēto. 3. jūnijā netālu no Booker, Teksasā, viņš ieraudzīja šo ļoti reto rotējošo superšūnu.
Skatieties pilnekrāna režīmā HD kvalitātē:
Šeit ir vēl viens video: