Come funzionano i tornado

Un tornado colpisce Pampa, in Texas. Guarda altre foto di disastri naturali. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

I miti sono pieni di creature fantastiche e distruttive. Se non è un angelo che livella la città, allora sono giganti che si aggirano vendicativamente in città ignare. In realtà, tutte le calamità che siamo soggetti a incontrare sono dovute a fenomeni naturali e alla volontà umana. Ma di tutti i poteri distruttivi del nostro mondo, nessuno assomiglia alla ferocia e alla forma di quei mostri mitici come i tornado. Queste tempeste scendono come un pugnale dalle nuvole. Torreggiano sugli edifici più alti come titani. E quando si scagliano contro ciò che li circonda, spesso sembrano agire con intento malizioso e consapevole.

-Metti insieme paura e superstizione e sei ancora di fronte a uno dei luoghi più incredibili del mondo naturale. Queste colonne tortuose possono raggiungere velocità del vento di 512 km / h (512 kp-h) e misurare miglia di diametro, sfregiando la Terra e decimando case ed edifici nel processo. Eppure, in alcune parti del mondo, queste potenti tempeste si verificano regolarmente. Solo gli Stati Uniti subiscono più di 1.000 tornado all'anno e le tempeste sono state segnalate in tutti i continenti tranne l'Antartide [fonte: Tarbuck].

Mentre la maggior parte delle tempeste sono deboli e si verificano in aree scarsamente popolate, è noto che i tornado hanno colpito grandi aree metropolitane e hanno inflitto pesanti perdite a molte città. Nel 1925, il famigerato tristate degli Stati Uniti colpì parti del Missouri, Illinois e Indiana, provocando 695 vittime.

Contenuti

1. Cosa può insegnarti la tua vasca da bagno sui tornado
2. Tornado e temporali
3. Valutazioni di tornado

La meccanica di una semplice vasca idromassaggio è molto simile al vortice di un tornado. Darryl Torckler / The Image Bank / Getty Images

Se hai mai visto un vortice formarsi nella tua vasca da bagno o nel lavandino mentre scarichi l'acqua, allora sei stato testimone dei fondamenti di un tornado al lavoro. Un idromassaggio di scarico, noto anche come a vortice, si forma a causa del downdraft che lo scarico crea nel corpo idrico. Il flusso dell'acqua verso il basso nello scarico inizia a ruotare e, mentre la rotazione accelera, si forma un vortice.

Perché l'acqua inizia a ruotare? Ci sono molte spiegazioni, ma ecco un modo per pensarci. Immagina di essere una particella nell'acqua, improvvisamente tirata verso l'aspirazione che crea lo scarico. All'inizio, ti ritroveresti ad accelerare verso lo scarico. Quindi, letteralmente, c'è una svolta. A causa del tuo slancio precedente e del numero di altre particelle che si precipitano verso lo scarico allo stesso tempo, è probabile che sarai spinto su un lato del punto di aspirazione quando arrivi. Quella deflessione ti porta su un percorso a spirale nel punto di aspirazione, come una falena che si muove a spirale verso una luce. Una volta che la spirale è iniziata in una direzione, tende ad influenzare tutte le altre particelle al loro arrivo. Si crea una tendenza a spirale molto forte. Alla fine, c'è abbastanza energia a spirale per creare un vortice.

I vortici sono ovviamente un fenomeno comune. Dopotutto, li vedi sempre nelle vasche e nei lavandini. Piccolo diavoli della polvere a volte si formano quando i venti scorrono sui deserti caldi e gli incendi sono noti per produrre vortici rampicanti di fiamme e cenere chiamati vortici di fuoco. Gli scienziati hanno persino osservato i diavoli della polvere su Marte e individuati tornado solari che esce dal sole.

In un tornado, accade lo stesso genere di cose del nostro esempio di vasca da bagno, tranne che con l'aria invece dell'acqua. Gran parte dei modelli di vento della Terra sono dettati da centri di bassa pressione, che aspirano aria più fresca e ad alta pressione dall'area circostante. Questo flusso d'aria spinge l'aria a bassa pressione fino ad altitudini più elevate, ma poi l'aria si riscalda e viene spinta verso l'alto anche da tutta l'aria dietro di essa. La pressione dell'aria all'interno di un tornado è fino al 10 percento inferiore a quella dell'aria circostante, facendo sì che l'aria circostante entri ancora più velocemente.

Un tornado discende dal mesociclone di un temporale sul New Mexico. A. T. Willett / The Image Bank / -Getty Images

-I tornado non si limitano all'esistenza: si sviluppano dai temporali, dove c'è già un flusso costante e ascendente di aria calda a bassa pressione per iniziare le cose. È un po 'come quando un concerto rock esplode in una rivolta. Le condizioni erano già instabili; si sono semplicemente trasformati in qualcosa di ancora più pericoloso.

-I temporali stessi si formano come molte altre nuvole: una massa d'aria calda e umida si alza e si raffredda, causando la condensazione del vapore acqueo in nuvole. Tuttavia, se la corrente ascensionale continua, questa massa di nuvole continuerà a crescere e salire di 40.000 piedi (12.192 m) o più verso l'alto nel troposfera, lo strato più basso dell'atmosfera in cui viviamo. Una tipica nube temporalesca può accumulare un'enorme quantità di energia. Se le condizioni sono giuste, questa energia crea un'enorme corrente ascensionale nella nuvola, ma da dove viene l'energia?

Le nuvole si formano quando il vapore acqueo si condensa nell'aria. Questo cambiamento nello stato fisico rilascia calore e il calore è una forma di energia. Buona parte dell'energia di un temporale è il risultato della condensa che forma la nuvola. Ogni grammo di acqua condensata produce circa 600 calorie di calore e altre 80 calorie di calore per grammo di acqua derivano dal congelamento nell'atmosfera superiore. Questa energia aumenta la temperatura della corrente ascensionale, così come l'energia cinetica del movimento dell'aria verso l'alto e verso il basso. Il temporale medio rilascia circa 10.000.000 di chilowattora di energia, l'equivalente di una testata nucleare da 20 chilotoni [fonte: Britannica].

Nel temporali supercell, le correnti ascensionali sono particolarmente forti. Se sono abbastanza forti, può svilupparsi un vortice d'aria proprio come un vortice d'acqua si forma in un lavandino. Questo precursore del tornado è chiamato a mesociclone, ed è generalmente largo da 2 a 6 miglia (da 3 a 10 chilometri). Se si forma un mesociclone, c'è una probabilità del 50% circa che la tempesta si trasformi in un tornado in circa 30 minuti.

Alcuni tornado sono costituiti da un singolo vortice, ma altre volte multiplo vortici di aspirazione ruotano attorno al centro di un tornado. Queste tempeste all'interno di una tempesta possono essere più piccole, con un diametro di circa 30 piedi (9 metri), ma sperimentano velocità di rotazione estremamente potenti.

Il tornado scende da una nube temporalesca come un'enorme corda d'aria turbinante. Le velocità del vento comprese tra 200 e 300 mph (da 322 a 483 km / h) non sono rare. Se il vortice tocca terra, la velocità del vento vorticoso (così come la corrente ascensionale e le differenze di pressione) può causare danni enormi, lacerando le case e lanciando detriti potenzialmente letali.

Il tornado segue un percorso controllato dal percorso della sua nube temporalesca madre e spesso sembrerà saltare. Il luppolo si verifica quando il vortice è disturbato. Probabilmente hai visto che è facile disturbare un vortice nella vasca, ma poi si riformerà. La stessa cosa può accadere al vortice di un tornado, facendolo collassare e riformarsi lungo il suo percorso.

I tornado più piccoli possono prosperare solo per pochi minuti, coprendo meno di un miglio di terreno. Le tempeste più grandi, tuttavia, possono rimanere a terra per ore, coprendo più di 90 miglia (150 km) e infliggendo danni quasi continui lungo il percorso.

A questo punto, ti starai chiedendo come alla fine i tornado si dissipino. Gli scienziati discutono ancora esattamente come muoiono queste tempeste mortali, ma uno dei principali sospettati non è altro che il temporale genitore: il mesociclone rotante. I tornado hanno bisogno di instabilità e rotazione. Interrompi il flusso d'aria, togli la sua umidità o distruggi il suo equilibrio instabile di aria calda e fredda e non può funzionare. Spesso un tornado morirà a causa del freddo deflusso di aria dalle precipitazioni in caduta sconvolge l'equilibrio.

I tornado sono tra le tempeste più pericolose sulla Terra e, poiché i meteorologi si sforzano di proteggere le popolazioni vulnerabili attraverso il preallarme, aiuta a classificare le tempeste in base alla gravità e ai potenziali danni. I tornado erano originariamente valutati sul Scala Fujita, prende il nome dal suo inventore, il meteorologo dell'Università di Chicago T. Theodore Fujita. Il meteorologo ha creato la scala nel 1971 in base alla velocità del vento e al tipo di danno causato da un tornado. C'erano sei livelli sulla scala originale.-

F0

• Velocità del vento: 40-72 mph (64-116 kph)
• Danno leggero: strappa i rami dagli alberi; strappa alberi con radici poco profonde dal terreno; può danneggiare la segnaletica, i segnali stradali e le ciminiere

F1

• Velocità del vento: 73-112 mph (117-180 kph)
• Danno moderato: materiali di copertura e rivestimenti in vinile possono essere spostati; le case mobili sono molto vulnerabili e possono essere facilmente fatte cadere dalle fondamenta o rovesciate; gli automobilisti possono essere scaraventati fuori strada ed eventualmente ribaltati

F2

• Velocità del vento: 113-157 mph (181-253 kph)
• Danno considerevole: gli alberi ben consolidati sono facilmente sradicati; le case mobili vengono decimate; interi tetti possono essere strappati via dalle case; i vagoni dei treni e le casse dei camion vengono rovesciati; piccoli oggetti diventano pericolosi missili

F3

• Velocità del vento: 158-206 mph (254-332 kph)
• Gravi danni: le foreste vengono distrutte poiché la maggior parte degli alberi viene strappata dal terreno; interi treni sono deragliati e rovesciati; muri e tetti vengono strappati dalle case

F4

• Velocità del vento: 207-260 mph (333-418 kph)
• Danni devastanti: le case e altre piccole strutture possono essere completamente rase al suolo; le automobili sono spinte in aria

F5

• Velocità del vento: 261-318 mph (419-512 kph)
• Danno incredibile: le auto diventano proiettili quando vengono lanciate in aria; intere case vengono completamente distrutte dopo essere state strappate dalle fondamenta e fatte precipitare in lontananza; le strutture in cemento armato possono essere seriamente danneggiate [fonte: NOAA]

Nel febbraio 2007, la scala Fujita è stata sostituita dalla scala Fujita avanzata. La nuova scala "EF" è simile al suo predecessore. Classifica i tornado in sei diverse categorie (da EF0 a EF5 invece di da F0 a F5). Dove la scala EF differisce, tuttavia, è nel numero di criteri utilizzati per valutare il livello di danno di un tornado. Innanzitutto, ci sono gli indicatori di danno: oggetti che possono essere danneggiati nel tornado. Questi sono classificati da 1 (piccoli fienili) a 28 (alberi di conifere). Ogni indicatore di danno può anche subire variazioni gradi di danno (DOD). Ogni DOD corrisponde alla velocità del vento stimata.-

-Ad esempio, un motel ha 10 gradi di danno, che vanno dalla rottura di finestre (3) al crollo della maggior parte del tetto (6) fino alla completa distruzione dell'edificio (10). Se le finestre di un motel sono rotte, ma non subisce danni più estesi, la velocità del vento più bassa possibile stimata è di 74 mph (119 km / h), mentre la velocità massima stimata è di 172 km / h. I meteorologi fanno la media di queste velocità, il che significa che la velocità del vento prevista è di 89 mph (143 km / h). Un esame della scala EF rivela che 89 mph rientra nella categoria EF1, quindi il tornado è classificato come EF1. Per ulteriori informazioni sulla scala EF, vedere il sito Web ufficiale NOAA.

Tornado e case che esplodono

Hai mai sentito che un tornado può far esplodere la tua casa? Questo particolare mito suona inizialmente credibile. L'idea è che i tornado portano un tale calo della pressione atmosferica che la pressione più alta all'interno della tua casa la farà esplodere a meno che non apri tutte le finestre. Fortunatamente per i proprietari di casa, non c'è verità in questo. A meno che tu non viva in un'astronave abbattuta, la tua casa probabilmente ha abbastanza ventilazione per evitare l'esplosione. Tutto ciò che serve per aprire le finestre è rendere un po 'più facile che i detriti ti colpiscano mentre la tempesta sta attraversando.

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Altri ottimi link

• Suggerimenti per la sicurezza FEMA Tornado
• Gioco online Storm Chasers di Discovery

fonti

• Davis, T. Neil. "Dust Devils articolo # 227". Alaska Science Forum. 2 giugno 1978 (26 settembre 2008) http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF2/227.html
• Edwards, Roger. "Domande frequenti sul Tornado in linea." NOAA. 26 maggio 2008. (2 ottobre 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• "Le sorprese da SOHO includono i tornado sul sole". Science Daily. 20 aprile 1998 (26 settembre 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob e Doyle Rice. "Il vortice di fuoco esplode durante l'incendio della California." USA Today. 13 luglio 2006 (26 settembre 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward e Frederick Lutgens. "Earth Science: Eleventh Edition". Pearson Prentice Hall. 2006.
• "Tornado." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (26 settembre 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• "Tornado Science, Facts and History". Scienza dal vivo. (26 settembre 2008) -http: //www.livescience.com/environment/050322_tornado_season.html