Никола Тесла - Статьи
Давнишняя идея расстреливания смерчей на воде была в принципе верной, но не соответствующей по силе [применяемых средств]. Да, согласно приводимым здесь расчетам, силу смерча можно преодолеть с помощью современных взрывчатых веществ, которые можно было бы эффективно и без риска применять указанными способами
Следует помнить, что эти действия происходят за очень короткое время и что постоянный ветер, имей он такую скорость, несомненно, произвел бы страшные разрушения. Он мгновенно выветрил бы и измельчил самые твердые вещества, силой трения и удара расплавил бы металлы и сжег бы всё, что может гореть. Предметы, какими бы большими и тяжелыми они ни были, оказались бы подхваченными и унесенными, словно перышки, и даже горная гряда не смогла бы противостоять ветру какое-либо значительное время, так как давление на поверхность, перпендикулярную направлению потока сжатого воздуха, составило бы около трех тысяч фунтов на квадратный фут. Обитатели нашей планеты, несомненно, имеют все основания поздравить себя с тем, что такие ураганы невозможны, но и те смерчи, что происходят в настоящее время, достаточно вредоносны.
Дело в том, что относительно невысокая скорость ветра вполне способна произвести означенные действия, хотя они, на первый взгляд, и могут вызывать изумление и приводить в замешательство. В качестве примера рассмотрим механический эффект, который может произойти, если стебель высохшей травинки или соломинку с силой метнуть перпендикулярно в деревянную планку со скоростью лишь 150 футов в секунду (см. примечание В). Сила 2 929,5 фунта на квадратный дюйм намного превышает порог прочности планки, при этом компрессионное сопротивление дубовой доски, перпендикулярное структуре дерева, составляет менее половины этой величины. Отсюда очевидно, что эффект такого рода можно с уверенностью ожидать при гораздо меньшей скорости, особенно если стебель заострен.
В этой связи представляет интерес классический эксперимент, который обычно демонстрировали студентам в некоторых европейских учебных заведениях. Он заключался в том, что из ружья выстреливали сальной или стеариновой свечой в доску толщиной 0,4 дюйма. К изумлению зрителей мягкий снаряд не только проходил сквозь древесину, но и не производил впечатления неподходящего предмета для выстрела. Секрет успеха объяснялся скоростью прохождения, не оставляющей свече времени для изгиба. Вывод очевиден: воздействие урагана всегда чревато опасностью для жизни, так как куски летящих предметов, не исключая и фрагментов соломы, могут глубоко проникать в тело. Если моя память служит мне исправно, я читал о серьезных травмах такого рода. Но самые высокие скорости воздушных потоков, наблюдаемых в ураганах, сами по себе недостаточны, чтобы объяснить некоторые потрясающие трюки в исполнении ветра, например, поднимание в воздух груженых вагонов и локомотивов и отбрасывание их на большое расстояние. Когда я много лет тому назад впервые прочитал такие сообщения, они позабавили меня, так как я принял их за очередную американскую газетную утку, какие часто преподносятся простодушным иностранцам. Когда же, к своему несказанному изумлению, обнаружил, что они достоверны, я снова и снова пытался объяснить их с точки зрения теории и подтвердить расчетами, но лишь недавно решил эту давнишнюю загадку.
Вверху показано, как формируется смерч; он вращается так же, как сточные воды и верхняя часть [водной воронки]. Огромная скорость вращения дает смерчу возможность совершать многие из описанных аномальных действий, например, когда мягкая свеча, не повреждаясь, простреливает твердую доску
Вихревые движения атмосферы известны и наводят ужас с незапамятных времен, но кроме отчетов об их разрушительных действиях, большей частью сомнительных, нет почти никакой точной информации. В 1862 году Г.-В. Дове опубликовал работу под названием «Закон урагана», рассматривая в ней, главным образом, циклоны, которые часто охватывают значительные территории земного шара и перемещаются на тысячи миль, пока не растратят свою энергию. Их изучение не составляет большого труда, и связанные с ними основные факты теперь общеизвестны. Не таковы несравнимо более опасные локализованные ураганы, истинные смерчи, внезапные, блуждающие, скоротечные, чрезвычайно опасные и трудные для исследований.
В последние годы Бюро погоды и Смитсоновское общество Соединённых Штатов дают заслуживающую доверия информацию в связи с этой проблемой, тем не менее наши познания о смерчах всё еще фрагментарны. Не придавая особого значения газетным описаниям событий, которые бывают не вполне достоверными, и опираясь на проверенные факты, я пришел к определенным выводам относительно этих явлений, которые можно суммировать следующим образом:
1. Максимальная скорость воздуха, образующего воронку, вероятно, никогда не превысит, скажем, 235 футов в секунду, или около 160 миль в час, что, полагаю, вполне достаточно, чтобы объяснить все наблюдаемые явления. В своем «Руководстве по метеорологии», исчерпывающем труде, недавно опубликованном, сэр Уильям Напьер Шоу утверждает, что возможны скорости 300 миль в час, или 440 футов в секунду, и даже более, но в действительности это маловероятно. Следует помнить, что воздушный поток, имеющий скорость 150 футов в секунду, без труда уносит кирпичи и другие такие же тяжелые предметы.
2. Вопреки распространенному представлению, приписывающему смерчу огромную энергию, он имеет немало характерных особенностей взрыва. Его мощность велика вследствие концентрации и быстроты действия, но энергия удивительно невелика. Итак, чтобы получить приблизительное соответствие, рассмотрим вихрь с наружным диаметром 1 200 футов в верхней части, примерно с такой же высотой и диаметром 300 футов в основании (см. примечание С). Для получения такой же энергии потребовалось бы 1,24 тонны бензина, или 5,74 тонны динамита. Следует, однако, заметить, что эта оценка значительно завышена, так как воронка не заполнена целиком воздухом одинаковой плотности, и не вся она вращается с максимальной скоростью.
3. Вихревое движение смерча — своего рода огромный насос, втягивающий воздух через отверстие в верхней части и выпускающий его в противоположном конце с постоянной скоростью, одновременно вызывая разрежение во внутренней части. В этом отношении его действие может быть уподоблено работе многоступенчатого вакуумного насоса, ибо когда воздух устремляется из верхней части к основанию, всё больше и больше его увлекается к периферии окружности, увеличивая постепенно вакуум, который может таким образом достигать верхних значений вблизи земли. Этим объясняется последовательное сжатие вихря. Какова степень фактически достигаемого разрежения внутри этого чудовищного изобретения природы, можно примерно представить, если принять во внимание, что в каждом горизонтальном сечении воронки центробежная сила воздуха уравновешивается противоположно направленным дифференциальным давлением снаружи и изнутри вихря. При равенстве прочих показателей центробежная сила обратно пропорциональна радиусу круговращательного движения (среднее расстояние массы от центра), следовательно, сжатие воронки — это хотя бы какое-то приблизительное мерило разрежения.
К примеру, если диаметр вблизи земли составляет одну четвертую диаметра у вершины, то можно с уверенностью сделать вывод, что разрежение в нижней части должно примерно в четыре раза превышать оное в верхней зоне, где не происходит существенного сжатия.
Поскольку измеренная разность давлений в насосах несколько больше, чем вычисленная по формуле (примечание D), то вполне допустимо предположить, что в рассматриваемом случае разрежение может составлять не менее четырех дюймов.
4. Как правило, бóльшая часть механических воздействий смерча в значительной степени усиливается участием воды, пыли, песка и других предметов, несомых воздушным потоком. Хотя процентное содержание этих веществ в общем объеме может быть очень небольшим, они в сотни тысяч раз тяжелее воздуха и могут в огромной степени увеличить количество движения и усилить мощь удара.
5. Поступательное движение воронки, как обычно считают, происходит скорее наперерез, а не в направлении ветра. Это объясняется ее быстрым вращением, которое является причиной так называемого эффекта Бернулли, или Магнуса, только гораздо более интенсивного. Сила, толкающая ее наперерез ветру, может многократно превышать другую, побуждающую ее перемещаться по ветру. Вихрь движется от зоны более высокого статического давления, где вращение происходит против ветра, и вихрь наклоняется в сторону, куда дует ветер. Об этом нельзя забывать во время такого урагана. Если наблюдатель видит наклоненную воронку, непосредственная опасность ему не угрожает, но если воронка находится в вертикальном положении, он должен немедленно спасаться бегством в поисках укрытия.
