竜巻の内部はなぜ極寒になり、空気があえぎそうになるのか

コロラド州カンポ近郊で撮影された竜巻が、野生の花畑に着陸する様子を撮影。

1955 年の 6 月の午後、巨大な竜巻がネブラスカ州中部を襲いました。ノースプラット川を下ってスコッツブラフの町に向かってズームインしました。気象出版物「月刊ウェザー・レビュー」の記事によると、ラジオ局の移動放送局の記者3人が町のすぐ北で漏斗を発見し、地元の墓地を車で通り抜けて逃げようとしたが、反対側で施錠された門に遭遇したという。逃げ場を絶たれた彼らは車を捨て、嵐の猛威を公衆に知らせるため無線送信機は作動させたままにして、石造りの建物の地下に避難した。

3人の放送者は地下炉の周りに群がり、竜巻が彼らに到達するのを待った。すぐに、奇妙なことが起こり始めました。まず彼らは、シャベル、クワ、熊手、その他の道具が地下室の入り口のスロープに吸い込まれているのを目撃しました。それから完全な暗闇と深い轟音がやって来て、炉はねじれ、うねりました。その後、どうやら数分間、男性たちは竜巻の渦の中にいたようです。突然、穏やかな初夏の暖かさから季節外れの涼しさへ気温が低下したのを感じ、呼吸するのに十分な空気を見つけるのに苦労しました。幸いなことに、竜巻の轟音は数分以内に遠くへ消え、彼らは建物から外に出ることができました。奇跡的に建物は軽微な被害しか受けず、周囲の他の建物も倒壊していました。以下はまさにそのツイスターのビンテージ映像です。

これは幸運と生存についての非常に驚くべき物語ですが、何十年もの間、そのいくつかの詳細が科学者たちを困惑させていました。竜巻の渦の中の空気はなぜ周囲の空気よりも冷たくて薄いのでしょうか?

60 年以上が経ち、モントリオールのコンコルディア大学の機械工学および産業工学の教授である と最近の大学院生 2 名による研究により、説明が得られました。

ヴァティスタス氏は、四半世紀以上にわたり、自然界と人工の両方の激しい渦を研究しており、近年、密度の変化や乱流の影響などの要因を考慮して数学モデルをアップグレードしたと述べています。 。

「理論的な結果を検証する目的で、類似の現象を探していたところ、1955 年の竜巻に遭遇しました」と彼は電子メールで書いています。

で説明されているように、科学者は新しいモデルを使用して、エア ポケット (周囲の大気よりも圧力が低い局所的な空気の領域) が渦の端から中心に向かって移動するにつれて、ポケットが拡大することを解明することができました。この膨張により空気の温度が下がり、空気が薄くなります。ポケットが広がるほど寒くなり、空気が薄くなります。 1955 年の竜巻の場合、気温は 80.6 度から 53.6 度 (摂氏 27 度から 12 度) まで低下しました。空気の密度は、登山者が呼吸するために特別な装備を着用する必要がある山腹の高地で見られるものよりも20パーセント低かった。閉じ込められた配信者たちが寒気を感じ、呼吸困難を感じた理由はこれで説明がつく。

「幸いなことに、竜巻はすぐに通り過ぎました」とヴァティスタスさんは言う。 「その中心は嵐の最高潮時に避難所から100フィート離れたところにあったため、放送局は生理学的に有害な影響を回避できた。実際に竜巻から生き残った人もいるが、[同様の]詳細な証言を見つけることができなかった。」

ヴァティスタス氏は、研究者らが米国航空宇宙研究所のジャーナル・オブ・エアクラフトに発表した新しいモデル化アプローチは、科学者が竜巻や噴出などの激しい大気の渦を研究するのに役立つだろうと述べている。また、工業プロセスで使用される渦冷却管を最適化したり、電子部品を冷却したりするためのエンジニアリングツールとしても役立つことが証明されるはずです。

「竜巻については学ぶべきことがたくさんある」と彼は書いている。 「現在のツールが私たちや他の人たちに関連する秘密をさらに暴露するのに役立つことを願っています。」

カンザス州ハルステッドの町は、2015 年の夏にこの竜巻を経験しました。 トラヴィス・ヘイイング/ウィチタ・イーグル/TNS/ゲッティイメージズ
今、それは興味深いです

1955 年のネブラスカ州の竜巻は当時広範囲に撮影されていたため、研究者らはその規模を正確に推定することができました。月刊ウェザーレビューの記事によると、その高さは5,687フィート(1,733.4メートル)、幅は741フィート(225.9メートル)でした。