青少年科普知识枕边书:地理知识全知道-作恶多端的龙卷风
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    在变幻万千的天气现象中,常常会出现一些不同寻常的怪事,怪雨就是一例。1903年2月,在欧洲大陆许多国家,连续好几天降的是红色雨。1862年1月,在英国阿伯丁降了一场恐怖的黑色雨。此外,天上掉下青蛙、银币、谷粒等稀奇古怪的事情在世界上发生过多次。现在,随着科学技术的发展,许许多多怪雨现象都能得到科学的解释了。原来,这些大都是龙卷风的“杰作”。

    龙卷风是一种猛烈的旋风,在涡旋内部空气柱强烈地旋转着,其风力可达12级以上,最大可达200米/秒。当龙卷风发生时,一个像漏斗或象鼻似的空气柱从雷暴云底盘旋向下,这种空气柱叫漏斗云。漏斗云是龙卷现象最显著的特征。古代,人们对这种神秘的自然现象无法解释,都把它说成是“龙”,叫它“龙吸水”“龙摆尾”“龙倒挂”等,久而久之,气象学上也叫它龙卷风了。

    龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时,尤以下午至傍晚最为多见。它的直径一般在十几米到数百米之间,活动时间一般只有几分钟,最长也不超过数小时。但就是在这样短的时间里,它却能造成极大的破坏。当龙卷风经过水面时,可以卷起高高的水柱,就好像天龙低头吸水一样,被称为水龙卷。这种龙卷风能把海水、湖水卷上地面,遇到障碍物风力减小,夹杂在水中的生物也就掉下来了,形成了鱼雨、虾雨或龟雨、蛙雨;或是把这个地方的动植物或什么物件卷走落到另外一个地方,就形成了某某动植物或某某物件雨。发生在陆地上的龙卷风叫陆龙卷,风力强劲时,能拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物,甚至把人吸走。

    那么,龙卷风的巨大能量究竟来自何方?我们不妨先做一个小实验。在水池里放一些水,用手搅动,使水慢慢旋转,然后拔掉水池底的塞子,于是就可发现,在排泄口形成了一个旋涡。龙卷风的产生就与此相似。龙卷风的形成一般都与局部地区受热引起上下强对流有关,一旦出现强烈的上升运动,龙卷风就开始旋转;以后,云滴凝结时释放的热量等能源所提供的能量,使得旋转运动得以维持;当低层空气上升时,它的空缺位置就由迅速向内汇合的空气来填补,根据动量矩守恒定律,当向内汇合的空气越来越接近旋转中心时,气柱的旋转速度就越来越大,由此产生很大的风速。

    龙卷风巨大的破坏力,首先是由于强烈的旋风,它几乎可以刮走它所遇到的任何东西;其次是由于它的内部压力很低,使得邻近的建筑物和交通车辆发生爆炸,这是因为龙卷风的气压在几秒或十几秒的时间内可以下降8%的大气压力,假如在它旁边有一间屋子,屋内的气压是标准大气压,而且屋内的气压不降低,或者降低很慢,龙卷风经过时,外部气压突然下降,由于突然产生的内外压强差,使墙面或天花板受到0.66牛顿/平方厘米的力,如果天花板的面积为6米×12米,则作用在屋顶上的力可达475200牛顿!这种突然施加的力,足以将屋顶一下子掀掉,就像在屋内发生了爆炸一样。

    据统计,全世界每年的龙卷风大约1000次以上。美国是龙卷风“光顾”最频繁的国家。1879年5月30日下午4时,在堪萨斯州北方的上空有两块又黑又浓的乌云合并在一起,15分钟后在云层下端产生了旋涡。旋涡迅速增长,变成一根顶天立地的巨大风柱,在3个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为,所到之处无一幸免。但是,最奇怪的事是发生在刚开始的时候,龙卷风旋涡横过一条小河,遇上了一座峭壁,显然是无法超过这个障碍物,旋涡便折向西进,那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥。龙卷风旋涡竟将它从石桥墩上“拔”起,把它扭了几扭然后抛到水中。1925年3月18日,发生在美国密苏里州、伊利诺伊州、印第安纳州的龙卷风,造成695人死亡,2027人重伤。

    1987年,5股形状像粗大的象鼻子、上粗下细类似漏斗的龙卷风急速旋转着,横扫了宾夕法尼亚州和俄亥俄州、纽约部分地区以及加拿大的安大略省,龙卷风所到之处,犹如千百架喷气式飞机轰鸣,声如炸雷,惊心动魄。强劲的龙卷风把宾夕法尼亚惠特兰镇好几家工厂的波纹钢房顶撕成碎片,在俄亥俄州尼尔斯镇,3个各重34吨的丙烷罐被卷上了半空,然后像玻璃杯似的破碎了。更为神奇的是,龙卷风使一块木头戳穿了一只不锈钢锅,一个扫帚柄竟然刺穿了一根电线杆。龙卷风的能量由此可见一斑!

    我国也有龙卷风出现。1956年9月24日上午,一次强龙卷风袭击了上海浦东一带,一个110吨重、有三四层楼高的大储油罐被卷到15米高的空中,并甩到120米以外地方。龙卷风还吹塌了一座三层楼房,把一幢五层高的教学大楼卷去了一角。1967年3月26日,在上海出现的一次龙卷风,破坏了两座双座高压输电线铁塔,这种铁塔每座均有4根2.2米长的座锚,按承受65米/秒的风速设计制造,结果被这次强龙卷风扭断、拔起。这是我国出现的破坏性最强的龙卷风。

    龙卷风的范围很小,活动时间很短促,这给科学研究和预报带来了很大的困难。但是,龙卷风到来之前,只要留心观察,总会出现一些值得注意的天气现象和特征的。比如,龙卷生成前大气很不稳定、云系对流旺盛、气压明显降低、云的底部骚动特别厉害等。另外,气象雷达在发现和追踪龙卷风上起着很重要的作用,它可以测到300公里外的雷雨云,一旦在雷达中发现有龙卷风存在的钩状回波时,即可发出警报。气象卫星的出现给龙卷风预报增添了新的探测工具,尤其是用同步卫星拍摄的云层照片,在监视龙卷风的发生上起着更重大的作用。卫星昼夜都能观测,并且可以看到更小的目标。如果把卫星和雷达结合起来,就能连续观察龙卷风的变化,可在龙卷风发生前半小时发布警告。

    知识链接

    旋风是与龙卷风很相似的一种自然现象,它也是一种强烈旋转的空气柱,有些很强的旋风也像龙卷风一样可以把卡车等重物吹起。旋风与龙卷风最基本的差别在于它没有母云,因而也就没有从母云向下伸展的漏斗云。一般情况下,龙卷风和旋风的称呼是不分的。

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