Forskere afslører, hvorfor temperaturen falder inde i en hvirvel

Med vinteren over os i fuld kraft, udendørstemperaturerne styrtdykker. Men inde i en intens tornado, det er altid køligt – uanset årstiden. En ny undersøgelse fra Concordia beviser, hvorfor det er tilfældet.

I en kommende artikel i Journal of Aircraft fra American Institute of Aeronautics and Astronautics , professor i maskinteknik Georgios Vatistas ser på sagen om en voldsom tornado, der landede i 1955 i Scottsbluff, Nebraska.

Under stormen, tre udsendte fra en lokal radiostations mobile enhed rapporterede live på stedet og måtte søge ly i kælderen i en stenbygning. Der, da tornadoens tragt passerede over hovedet, de rapporterede mærkelige klimatiske ændringer. Temperaturen faldt fra et midsommergennemsnit, ned til køligt, indtil tv-selskaberne faktisk var kolde. De havde også svært ved at trække vejret.

I 61 år, årsagen til disse fænomener forblev uforklaret. Indtast Vatistas - en førende ekspert på emnet - som var i stand til at formulere en analytisk tilgang, der gjorde det muligt for ham at konstruere en ny matematisk model af en turbulent komprimerbar hvirvel.

At gøre dette, han udvidede sine tidligere teoretiske udviklinger om hvirvler til at omfatte virkningerne af turbulens og tæthedsvariation.

"Ved at bruge denne nye avancerede tilgang, vi var i stand til at identificere årsagen til temperaturfaldet inde i hvirvler for første gang nogensinde, " siger Vatistas, som udførte undersøgelsen med de seneste Concordia-masterstuderende Badwal Gurpreet Singh (MASc 14) og Rahul Rampal (MASc 14).

"Når luftlommer bevæger sig fra den ydre periferi af hvirvelen mod dens centrum, lommerne udvider sig, derved bringe temperaturen og tætheden ned. "

I tilfældet med Scottsbluff, Vatistas og hans team fandt ud af, at temperaturen inde i tornadoen ville være faldet fra en behagelig varm baggrundstemperatur på 27o C til kølige 12o C. Og i tornadoens centrum, forskerne vurderede, at lufttætheden ville have været 20 procent lavere end den, der findes i store højder.

"Det er det, der er kendt som 'dødszonen' ' kl 8, 000 meter i højden, ud over hvilket bjergbestigere ikke bør klatre uden åndedrætsudstyr, " forklarer Vatistas.

Det er derfor, journalisterne i Scottsbluff rapporterede, at de følte sig iltmangel. Heldigvis tornadoen gik hurtigt over, og de undgik kvælning.

"Det er mit håb, at denne vigtige opdagelse vil hjælpe forskere til bedre at forstå de mange mystiske manifestationer forbundet med voldsomme atmosfæriske hvirvler som tornadoer og vandtuder."

Undersøgelsen vil også hjælpe ingeniører med at forbedre driften af ​​kølehvirvelrør, som ofte bruges til afkøling af skærende værktøjer under bearbejdning, forskellige elektroniske komponenter, hot melts, gasprøver og varmeforseglinger.