Торнадо — це швидко обертовий стовп повітря, що з'єднує купчасто-дощову хмару із землею. Симуляція моделює конвективний висхідний потік: поверхневий приплив закручується до центру (збереження моменту імпульсу), прискорюється догори через воронку і відноситься вгору. Тиск поблизу ядра може бути на 100 мбар нижче навколишнього.
Клікни будь-де, щоб ініціювати вихор. Повзунок швидкість вітру керує інтенсивністю притоку, а обертання — кутовим моментом. Параметр вологість впливає на видимість воронки конденсації. Стеж за траєкторіями частинок — внутрішні закручуються щільніше, зовнішні описують широкі дуги.
Найнебезпечніші торнадо (EF5) мають швидкість вітру понад 320 км/год. Шкала Фуджіта, розроблена у 1971 році, оцінює пошкодження від EF0 (незначні) до EF5 (катастрофічні). США реєструє близько 1 200 торнадо на рік — більше, ніж будь-яка інша країна, — переважно у "Коридорі Торнадо" на перетині холодних полярних і теплих мексиканських мас.
Ця симуляція моделює торнадо як спіральний вихор: тисячі частинок закручуються до центру та піднімаються крізь воронку, радіус якої звужується з висотою за степеневим законом. Кутова швидкість кожної частинки зростає біля ядра (збереження моменту імпульсу) і спадає до краю, а турбулентна радіальна складова та коливальний вітровий зсув хитають воронку вбік. Ви бачите поле частинок, відсортоване за глибиною, напівпрозорий силует воронки та пилове кільце на землі, які разом наближено відтворюють структуру конвергентного висхідного потоку справжнього торнадо.
Торнадо — це стовпи повітря, що швидко обертаються, з'єднуючи купчасто-дощову хмару із землею, спричинені обертовим мезоциклоном усередині суперкомірки грози. Дефіцит тиску поблизу ядра може перевищувати 100 мбар, а найпотужніші події категорії EF5 несуть вітри понад 480 км/год. Ті самі принципи гідродинаміки — розтягування завихреності, приплив під дією градієнта тиску та збереження моменту імпульсу — лежать в основі прогнозування погоди, вітроінженерії будівель та проєктування циклонних сепараторів у промисловості.
Що насправді показує ця симуляція торнадо?
Вона показує тисячі частинок, що рухаються спіральними траєкторіями всередині вихрової воронки. Частинки обертаються швидше біля ядра й повільніше на краю, дрейфують угору і переробляються нагорі, наближено відтворюючи конвергентний обертовий висхідний потік справжнього торнадо.
Чому внутрішні частинки обертаються швидше за зовнішні?
Тому що зберігається момент імпульсу: коли повітря закручується до меншого радіуса, його швидкість обертання має зростати. Симуляція моделює це кутовою швидкістю, яка масштабується обернено пропорційно радіальній відстані від ядра.
Чи це фізично точний розв'язувач рівнянь Нав'є-Стокса?
Ні. Це спрощена модель частинок, натхненна рівняннями Нав'є-Стокса, яка відтворює якісну поведінку вихору — спіральний приплив, звужувану воронку та вітровий дрейф — без розв'язування повних рівнянь гідродинаміки, тож вона залишається швидкою й інтерактивною у браузері.
Інтенсивність масштабує кутову швидкість (темп обертання), Ширина масштабує радіуси основи й вершини воронки, а Вітер задає горизонтальний дрейф, через який воронка нахиляється й блукає екраном. Швидкість масштабує загальний часовий крок.
«Пил і бруд» забарвлює частинки в коричневий, «Дощ і град» — у синій, а «Вогонь і дим» — у помаранчево-червоний. Вони лише змінюють колір і прозорість частинок, щоб натякнути, що піднімає вихор; рух при цьому однаковий.
За розширеною шкалою Фуджіта (EF) — від EF0 (вітри ~105-137 км/год) до EF5 (понад 320 км/год). Категорію присвоюють за спостереженими пошкодженнями, а не виміряним вітром, оскільки пряме вимірювання всередині торнадо рідкісне й небезпечне.
Найсильніший виміряний вітер торнадо, зафіксований доплерівським радаром поблизу Бридж-Крик–Мур, Оклахома, у 1999 році, сягнув приблизно 484 км/год (близько 301 миль/год) — одна з найвищих швидкостей вітру, коли-небудь зареєстрованих на Землі.
Видима воронка конденсації утворюється, коли падіння тиску в ядрі охолоджує повітря нижче точки роси, конденсуючи водяну пару в краплини хмари. Пил і уламки, підняті з поверхні, роблять видимою й нижню частину.
Так. Клацніть і перетягніть на полотні, щоб перемістити центр вихору, імітуючи те, як справжнє торнадо рухається ландшафтом разом із батьківською грозою.
Найбільше їх реєструють у США — близько 1 200 на рік, переважно у «Коридорі Торнадо», де тепле вологе повітря з Мексиканської затоки зіштовхується з холодним сухим континентальним повітрям, породжуючи суперкомірки, що породжують торнадо.