| 词条 | 龙卷风是怎样形成的 |
| 释义 | 什么是龙卷风? 龙卷风是一种涡旋：空气绕龙卷的轴快速旋转，受龙卷中心气压极度减小的吸引，近地面几十米厚的一薄层空气内，气流被从四面八方吸入涡旋的底部。并随即变为绕轴心向上的涡流，龙卷中的风总是气旋性的，其中心的气压可以比周围气压低百分之十。 龙卷风长期以来一直是个谜，正是因为这个理由，所以有必要去了解它。龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测。 龙卷风的形成 龙卷风是云层中雷暴的产物。具体的说，龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。龙卷风的形成可以分为四个阶段： （1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。 （2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。 （3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。 （4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。 龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的龙卷风是怎样形成的 探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。 龙卷风的危害 1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷，诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。 龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失。 破解世界未解之谜龙卷风的成因 北京 王一况 1、云的凝聚力：在大尺度范围内，云团内微小水滴、冰晶之间的万有引力要比它们与N2、O2分子之间的引力大，一个几十~几百万立方公里的云团所包含的液态水、固态水可能达到几百万~数亿吨，在空中这些水的万有引力仅次于地球的重力。水滴和水蒸气中的H2O分子处于相互交换的亲和状态，产生了凝聚力，云团表面就像被一层棉絮包裹，可以阻止N2、O2分子的任意侵入，凝聚力使云可以长时间聚而不散。在小尺度范围内，也许这些水滴、冰晶带有同性电荷相互排斥，或是缺乏凝结核、无法释放冷凝热，使大量的水汽不能凝聚成雨滴或雪花。 2、云体重力势能的转化：云团受浮力和垂直向上的阻力而漂浮移动，午后云团的顶部被阳光加热，使其有上升的趋势，底部遇到了低密度的暖湿空气，使其加快了下降的趋势，如果云团是由柔韧的物质组成，它可以收缩水平尺度、拉伸垂直尺度，但它不是，再加上惯性作用使其无法在水平方向收缩，于是在云团内部出现了负压，有了吸引气体进入的趋势，因为云顶气压低、密度小不易满足云团扩大体积的需要，所以从云团底部吸入空气的机会更多，一旦气流进入，云团的顶部上升、底部下降，就会释放出重力势能。进入云体内部气流的流速很小，其动能不足以表达重力势能，在科里奥利力——地转偏向力诱导下，气流盘旋而上，使大多数旋转轴都垂直于水平面，其线速度代表的动能恰好表达了云团释放的重力势能，以满足能量守恒定律。 3、旋转体的能量：旋转的气体在云团内部形成了形似纺锤的旋转体，旋转体壁的线速度和离心力最大，会阻止壁外的气体进入，使气体只能从旋转体的旋转轴进入。除去中部高度变化不大的液态水、固态水之外，顶部 、底部的液固态水的质量大约有几十万~上千万吨，借助亲合力它们随云顶上升、云低下降，升降的高差可达几百米~上千米，可释放几亿~上千亿千焦耳的势能，即相当于几百~几万吨TNT炸药——小于或大于1颗原子弹的能量交给了旋转体。 4、龙卷风：如果云团的底部比较低，在纺锤体旋转轴下出现伸出于云外的、末端呈尖角状的吸管，吸管内向上运动的气流蕴含着可观的动能，吸管壁积蓄和传递转动惯量，一旦尖角接触地面、进气口被封闭，吸入空气的质量骤减，转动惯量驱使吸管急剧增加转速，而惯性力使吸管上部的气流还在持续向上，吸管底部的压力差、风速在一瞬间达到了极大值，这很像水锤效应。 5、龙卷风的测算：龙卷风的尺度小、寿命短，出现的几率小，要想全面测量它的所有数据十分困难，至今可能还没有获得一个龙卷风的全部数据。一个新的物理学说会对龙卷风的精确观测起到决定性的作用，这就是“气体动能学”，请点击链接查阅有关公式。 |
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