Hvorfor det bliver superkoldt inde i en tornado,

En juni eftermiddag i 1955, en stor tornado ramte det centrale Nebraska. Det zoomede ned ad North Platte -floden mod byen Scottsbluff. Ifølge en artikel fra den meteorologiske publikation Monthly Weather Review, tre journalister fra en radiostations mobile radioenhed opdagede tragten lige nord for byen, og forsøgte at flygte ved at køre gennem en lokal kirkegård, kun for at støde på en låst port i den anden ende. Med deres flugt afbrudt, de droppede deres køretøj - men lod radiosenderen køre, så offentligheden kunne høre stormens raseri - og søgte tilflugt i kælderen i en stenbygning.

De tre tv -stationer slog sig sammen om kælderovnen, og ventede på, at tornadoen nåede dem. Meget snart, mærkelige ting begyndte at ske. Først, de så skovle, høje, river og andet værktøj sugede kælderens indgangsrampe op. Så kom totalt mørke og et dybt brøl, og ovnen snoede og hævede. Derefter, tilsyneladende, i et par minutter befandt mændene sig inde i hvirvelen af ​​en tornado. Pludselig, de følte temperaturen falde, fra en mild forsommervarme til en usædvanlig kølig, og de havde svært ved at finde nok luft til at trække vejret. Heldigvis, inden for få minutter, tornadoens brøl bevægede sig i det fjerne, og de var i stand til at træde ud af bygningen, som mirakuløst nok kun havde lidt skade, mens andre strukturer omkring det var blevet nivelleret. Her er nogle vintage optagelser af den meget twister:

Det er en ret fantastisk historie om held og overlevelse, men i årtier, et par detaljer om det undrede forskere. Hvorfor er luften inde i tornadoens hvirvel koldere og tyndere end luften omkring den?

Mere end seks årtier senere, forskning af Georgios Vatistas, en professor i maskin- og industriteknik ved Montreal's Concordia University, og to af hans nyuddannede studerende, Badwal Gurpreet Singh og Rahul Rampal, giver en forklaring.

Vatistas siger, at han har studeret intense hvirvler-både dem, der findes i naturen og menneskeskabte-i mere end et kvart århundrede, og i de senere år har han opgraderet sin matematiske model til at tage højde for faktorer som tæthedsvariation og virkningerne af turbulens.

"Vi stødte på tornadoen fra 1955 på jagt efter analoge fænomener med det formål at validere vores teoretiske resultater, "skriver han via e -mail.

Som forklaret i en Concordia pressemeddelelse, forskerne var i stand til at bruge den nye model til at finde ud af, at når luftlommer - lokaliserede områder af luft med lavere tryk end den omgivende atmosfære - bevæger sig fra hvirvelkanten mod midten, lommerne udvides. Denne ekspansion sænker luftens temperatur og gør den også tyndere. Jo mere lommerne udvides, jo koldere det bliver, så jo tyndere bliver luften. I tilfælde af tornado 1955, temperaturen faldt fra 80,6 til 53,6 grader F (27 til 12 grader C). Luftens tæthed var 20 procent mindre end hvad der findes i store højder på bjergsider, hvor klatrere skal bære specielt gear for at trække vejret. Det forklarer, hvorfor de fangede tv -selskaber følte sig kølige og havde problemer med at trække vejret.

"Heldigvis, tornadoen gik hurtigt, "siger Vatistas." Dens centrum var placeret 100 meter fra huslyet, på stormens højde, og dermed undgik tv -stationerne negative fysiologiske konsekvenser. Andre mennesker har faktisk overlevet tornadoer, men vi kunne ikke finde [tilsvarende] detaljerede vidnesbyrd. "

Vatistas siger, at den nye modelleringsmetode, som forskerne beskrev i en nylig artikel i Journal of Aircraft fra American Institute of Aeronautics and Astronautics, vil hjælpe forskere med at studere voldelige atmosfæriske hvirvler som tornadoer og vandløb. Det skulle også vise sig nyttigt som et konstruktionsværktøj til optimering af hvirvelkølerørene, der bruges i industrielle processer og til afkøling af elektroniske komponenter.

"Der er meget at lære om tornadoer, "skriver han." Jeg håber, at det nuværende værktøj vil hjælpe os eller andre med at afsløre flere af de hemmeligheder, der er forbundet med dem. "

Forskere kunne præcist estimere 1955 Nebraska -tornados størrelse, fordi den blev fotograferet omfattende på det tidspunkt. Det var 5, 687 fod (1, 733,4 meter) høj og 225,9 meter bred (741 fod), ifølge artiklen Monthly Weather Review.