竜巻のしくみ

神話は幻想的で破壊的な生き物でいっぱいです。それが都市を平準化する天使でなければ、それは無防備な町に復讐に挑む巨人です。実際、私たちが遭遇しがちなすべての災難は、自然現象と人間の意志によるものです。しかし、私たちの世界のすべての破壊的な力の中で、竜巻のような神話上のモンスターの凶暴性と形に似ているものはありません。これらの嵐は、雲から短剣のように降りてきます。彼らは巨人のような最も高い建物の上にそびえ立っています。そして、彼らが周囲を激しく非難するとき、彼らはしばしば悪意のある、注意深い意図で行動しているように見えます。

恐れと迷信を脇に置いてください、そしてあなたはまだ自然界で最も素晴らしい光景の1つに直面しています。これらのねじれた嵐の柱は、風速318 mph（512 kph）に達し、マイルを測定して、地球を傷つけ、その過程で家や建物を壊滅させる可能性があります。しかし、世界の一部の地域では、これらの強力な嵐が定期的に発生しています。米国だけでも年間1,000回以上の竜巻が発生しており、南極大陸を除くすべての大陸で嵐が報告されています[出典：Tarbuck ]。

ほとんどの嵐は弱く、人口の少ない地域で発生しますが、竜巻は大都市圏を襲うことが知られており、多くの町や都市で大きな犠牲者を出しました。1925年、悪名高い米国のトライステートツイスターがミズーリ州、イリノイ州、インディアナ州の一部を襲い、695人の命を奪った。

コンテンツ

1. あなたの浴槽が竜巻についてあなたに教えることができること
2. 竜巻と雷雨
3. 竜巻の評価

あなたが水を排水している間あなたがあなたの浴槽または流しで渦潮の形を見たことがあれば、あなたは仕事で竜巻の基本を目撃したことがあります。渦としても知られる排水管の渦は、排水管が水域に作り出す下降気流のために形成されます。排水管への水の下降流が回転し始め、回転が速くなると、渦が形成されます。

なぜ水が回転し始めるのですか？多くの説明がありますが、これはそれについて考える一つの方法です。自分が水中の粒子であると想像してみてください。突然、排水管が作り出す吸引力に向かって引っ張られます。最初は、排水口に向かって加速していることに気付くでしょう。次に、文字通り、ひねりがあります。以前の勢いと同時に排水管に向かって急いでいる他の粒子の数のために、到着したときに吸引点の片側に押し出される可能性があります。そのたわみは、光に向かって渦巻く蛾のように、吸引点への螺旋状の経路にあなたを設定します。スパイラルが一方向に開始されると、到着時に他のすべてのパーティクルに影響を与える傾向があります。非常に強いスパイラル傾向が生じます。最終的には、渦を発生させるのに十分な渦巻きエネルギー。

渦は明らかに一般的な現象です。結局のところ、あなたはそれらを浴槽や流しにいつも見ています。暑い砂漠の上を風が流れると、小さな塵旋風が発生することがあります。山火事は、火の渦と呼ばれる炎と灰の上昇渦を発生させることが知られています。科学者たちは火星で塵旋風を観察し、太陽から吹き出す太陽竜巻を発見しました。

竜巻では、水の代わりに空気を使用することを除いて、バスタブの例と同じようなことが起こります。地球の風のパターンの大部分は、低気圧の中心によって決定されます。低気圧の中心は、周囲の領域からより冷たい高圧の空気を引き込みます。この気流は低圧の空気をより高い高度まで押し上げますが、その後、空気は熱くなり、背後にあるすべての空気によって上向きに押し上げられます。竜巻の内部の気圧は周囲の空気の気圧よりも10％も低く、周囲の空気はさらに速く突入します。

竜巻は単に発生するだけでなく、雷雨から発生します。雷雨では、物事を開始するために、暖かく低圧の空気がすでに安定して上向きに流れています。ロックコンサートが暴動に巻き込まれたようなものです。条件はすでに不安定でした。彼らは単にさらに危険なものにエスカレートしただけです。

雷雨自体は、多くの他状クラウドAの暖かい湿った空気塊が上昇し、冷却する原因：水の雲の中に凝縮する蒸気を。しかし、上昇気流が続くと、この雲の塊は成長を続け、私たちが住んでいる大気の最下層である対流圏まで40,000フィート（12,192 m）以上上昇します。典型的な雷雨雲は膨大な量のエネルギー。条件が正しければ、このエネルギーは雲に大きな上昇気流を生み出しますが、エネルギーはどこから来るのでしょうか？

水蒸気が空気中で凝縮すると雲が形成されます。この物理的状態の変化は熱を放出し、熱はエネルギーの一形態です。雷雨のエネルギーのかなりの部分は、雲を形成する結露の結果です。凝縮した水1グラムごとに約600カロリーの熱が発生し、水1グラムあたりさらに80カロリーの熱が上層大気での凍結によって発生します。このエネルギーは、上昇気流の温度と、上下の空気の動きの運動エネルギーを増加させます。平均的な雷雨は約10,000,000キロワット時のエネルギーを放出します。これは20キロトンの核弾頭に相当します[出典：ブリタニカ]。

でスーパーセル雷雨、上昇気流が特に強いです。それらが十分に強い場合、空気の渦は、流しに水の渦が形成されるのと同じように発生する可能性があります。この竜巻の前兆はメソサイクロンと呼ばれ、通常、幅は2〜6マイル（3〜10 km）です。メソサイクロンが形成されると、嵐が約30分で竜巻にエスカレートする可能性が約50％あります。

一部の竜巻は単一の渦で構成されていますが、複数の吸引渦が竜巻の中心を中心に回転する場合もあります。これらの嵐の中の嵐は、直径が約30フィート（9メートル）と小さい場合がありますが、非常に強力な回転速度を経験します。

竜巻は、巨大な渦巻く空気のロープとして雷雲から降りてきます。200から300mph（322から483 kph）の範囲の風速は珍しいことではありません。渦が地面に触れると、渦巻く風の速度（および上昇気流と圧力差）が甚大な被害を引き起こし、家を引き裂き、致命的な破片を投げつける可能性があります。

竜巻は、その親の雷雲のルートによって制御されるパスをたどり、しばしば跳ねるように見えます。渦が乱されるとホップが発生します。浴槽内の渦を乱すのは簡単ですが、そうすると再形成されます。同じことが竜巻の渦にも起こり、竜巻は崩壊し、その経路に沿って再形成されます。

小さな竜巻はほんの数分で繁殖し、1マイル未満の地面を覆います。ただし、より大きな嵐は何時間も地面にとどまり、90マイル（150 km）以上をカバーし、途中でほぼ継続的な被害を与える可能性があります。

この時点で、竜巻が最終的にどのように消散するのか疑問に思われるかもしれません。科学者たちはまだこれらの致命的な嵐がどのように死ぬかを正確に議論していますが、主な容疑者の1人は親の雷雨に他なりません：回転するメソサイクロン。竜巻には不安定性と回転が必要です。空気の流れを乱したり、湿気を取り除いたり、熱気と冷気の不安定なバランスを崩したりすると、機能しなくなります。多くの場合、降雨量の減少による空気の冷たい流出がバランスを崩すため、竜巻は死にます。

竜巻は地球上で最も危険な嵐の1つであり、気象学者は早期警告を通じて脆弱な人口を保護しようと努めているため、嵐を重大度と潜在的な被害によって分類するのに役立ちます。竜巻は元々、その発明者であるシカゴ大学の気象学者T. TheodoreFujitaにちなんで名付けられた藤田スケールで評価されました。気象学者は、1971年に、風速と竜巻による被害の種類に基づいてスケールを作成しました。元のスケールには6つのレベルがありました。

F0

F1

F2

F3

F4

F5

2007年2月、藤田スケールは改良藤田スケールに置き換えられました。新しい「EF」スケールは、その前身と同様です。竜巻を6つの異なるカテゴリに分類します（F0からF5ではなくEF0からEF5）。ただし、EFスケールが異なるのは、竜巻の被害レベルを評価するために使用される基準の数です。まず、損傷インジケーターがあります。竜巻で損傷する可能性のあるオブジェクトです。これらは1（小さな納屋）から28（針葉樹）に分類されます。各損傷インジケータは、さまざまな程度の損傷（DOD）を経験する可能性もあります。各DODは、推定風速に対応しています。

たとえば、モーテルには、壊れた窓（3）からほとんどの屋根の崩壊（6）、建物の完全な破壊（10）まで、10度の被害があります。モーテルの窓が壊れていても、それ以上の被害がない場合、推定最低風速は74 mph（119 kph）であり、推定最高速度は107 mph（172 kph）です。気象学者はこれらの速度を平均します。つまり、予想される風速は89 mph（143 kph）です。EFスケールを調べると、時速89マイルがEF1カテゴリに分類されるため、竜巻はEF1に分類されます。EFスケールの詳細については、NOAAの公式Webサイトを参照してください。

竜巻と爆発する家

竜巻があなたの家を爆発させる可能性があると聞いたことがありますか？この特定の神話は、最初は信じられそうに聞こえます。竜巻は大気圧の低下をもたらすので、すべての窓を開けない限り、家の中の圧力が高くなると爆発するという考えです。住宅所有者にとって幸運なことに、これには真実がありません。あなたがダウンした宇宙船に住んでいない限り、あなたの家はおそらく爆発を避けるのに十分な通気口を持っています。窓を開けるだけで、嵐が吹き抜けているときに破片があなたにぶつかりやすくなります。

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