Практически в любом учебнике по исследованию атмосферы написано, что ураганы и смерчи - это явление, непосредственно связанное с влагой: они обязательно подпитываются теплым, влажным воздухом. Но, как свидетельствуют результаты нового компьютерного моделирования, смерчи могут образовываться даже в очень холодном и сухом климате.
Пыльные бури на Марсе могут вести себя подобно сухим циклонам. © NASA / JPL / Malin Space Science Systems
Климат, столь же холодный и сухой, как тот, который рассматривался в проведенном исследовании, вероятно, никогда не станет нормой на Земле, в первую очередь потому, что изменение климата, которое наблюдается на нашей планете, делает мир теплее и влажнее. Но эти результаты вполне могут отражать ситуацию со смерчами на других планетах и изменить взгляды на природу самих ураганов, которая, впрочем, в настоящее время считается единственно правильной большинством исследователей.
«У нас есть теории о том, как смерчи функционируют при температурах, к которым мы привыкли на Земле, и теоретически они все еще должны быть применимы и тогда, если мы получим более прохладный, более сухой климат», - заявил Дэн Чавас, доцент кафедры геофизических, атмосферных и планетарных исследований Университета Пердью. - «Но мы хотели узнать, действительно ли смерчи нуждаются в воде. И нам удалось показать, что это не так - но уже в совершенно другом мире»
Смерчам и ураганам вода нужна в мире, в котором мы живем сейчас. Когда они достигают поверхности земли, они становятся слабее, потому что у них заканчивается вода, из которой они получают энергию за счет испарения. Но, как оказалось, это совсем не обязательно. «То, что нет ничего, что изменяет фазу между жидким и газообразным состоянием, совсем не означает, что урагана нет», - говорит Чавас. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Atmospheric Sciences.
В сотрудничестве с Тимоти Кронином, доцентом кафедры атмосферных исследований в Массачусетском технологическом институте, он использовал компьютерную модель, воссоздающую очень простую атмосферу и постоянно генерирующую смерчи и ураганы. В общем сценарии циклона это выглядит как куб с морем на его дне. Но Чавас изменил его так, чтобы высушить эту «морскую» поверхность или охладить ее ниже температурного диапазона, который обычно и является необходимым для зарождения смерчей.
Самые холодные модели были выполнены при температуре 240 Кельвинов (-33 градусов по Цельсию) и дали потрясающее количество циклонов. Эти холодные, сухие штормы, как правило, были меньше и слабее, чем ураганы и смерчи на Земле, но они формировались с большей скоростью.
Когда температура падает, воздух может поглощать меньше воды, что объясняет, почему низкие температуры и сухие поверхности дали аналогичные результаты в экспериментах. При температуре 240 Кельвинов воздух может удерживать примерно в 100 раз меньше водяного пара, чем при температурах, типичных для тропиков.
Примечательно и то, что существует ряд соотношений умеренных температур и влажностей, в которых вообще не образуются циклоны. В диапазоне температур между 250 и 270 Кельвинами (от -23 до -3 градусов по Цельсию) смерчи не возникают, и исследователи пока что не знают, почему. При 280 Кельвинах (чуть ниже 7 градусов по Цельсию) атмосфера снова наполняется циклонами.
«Возможно, это означает, что существуют некие идеальные условия для наличия ураганов, и мир, в котором мы живем, полностью им соответствует», - сказал Чавас. - «При этом вполне возможно представить себе другой мир, где нет воды, но который все еще способен порождать много смерчей и ураганов. И когда люди размышляют о том, сможем ли мы жить на такой сухой каменной планете, как Марс, это может оказаться одним из аспектов, который придется принимать во внимание».
И на такой планете может быть даже больше мощных смерчей и ураганов, чем на Земле. Но поскольку изучать атмосферы других планет крайне трудно, исследователи должны работать в этом направлении, опираясь исключительно на свои знания о Земле и на базовыми знания о том, как вообще функционируют атмосферы.
0
