Смерчи. — Под названием смерчей (также — тромбы или торнадо) известен особый род вихрей, наблюдаемых в теплое время года в нижних слоях атмосферы и отличающихся особыми разрушительными действиями. С. образуются в присутствии особых темных и низких облаков, по своему внешнему виду очень сходных с грозовыми тучами. На нижнем крае такого облака наблюдаются обыкновенно опускающиеся вниз хоботообразные выступы, или придатки, вихреобразно крутимые сильным ветром. Перед возникновением смерча или тромба один из таких придатков начинает удлиняться и вытягивается книзу. Если такое облако проходит над морем или другими водами, поверхность воды под таким удлиняющимся придатком начинает волноваться, море как бы приходит в кипение, уровень воды здесь поднимается, и в поднимаемой воде наблюдается вихреобразное движение; столб воды растет вверх и, наконец, соединяется с опускающимся из облака выступом в одно целое. Образовавшийся таким образом смерч представляет собой как бы две туманные, слившиеся своими узкими концами воронки, обращенные отверстиями одна — вверх, другая — вниз. Смерч на суше по внешнему виду не отличается от образовавшегося на море; только нижняя его часть в таком случае состоит из поднятой вихрем на большую высоту почвы, пыли и различных мелких предметов, встреченных на пути вихрем. Поступательное движение такого вихря сравнительно медленно: он следует всегда за облаком, из которого образовался. Размеры вихря зависят от того, где смерч образовался; на море С. имеют обыкновенно диаметр нижней части не больше нескольких метров, на суше же они достигают диаметра в 100—200 м и даже больше. Кроме сравнительно медленного поступательного движения, С. еще обнаруживают гораздо более сильное, вихревое, вращательное движение масс воздуха вокруг оси вихря. Движение это — так же как и в вихрях, более крупных по своим размерам, — циклонах, совершается в сев. полушарии обратно часовой стрелке, в южном — наоборот, хотя изредка наблюдаются и исключения из этого правила. Скорости такого вихревого движения вообще очень велики; иногда вблизи центра вихря они достигают 40—50 м в секунду, а некоторые наблюдения в Америке дали скорости свыше 100 м в секунду. По мере удаления от центра вихря скорости вращательного движения быстро убывают. Разрушительные действия, вызываемые такими огромными скоростями движения воздуха около центра вихря, наблюдаются обыкновенно в сравнительно неширокой полосе, на суше не превосходящей 100—200 м. На море С. не сопровождаются, по большей части, ни дождем, ни электрическими явлениями; на суше иногда наблюдается вместе со смерчем и то, и другое. Наблюдения метеорологических станций, снабженных самопишущими приборами, дали возможность констатировать, что прохождение смерча через место наблюдения сопровождается весьма быстрым падением барометра, который затем не менее быстро снова повышается до прежней высоты; все колебание барометра длится несколько секунд. Колебание барометра может достигать весьма значительной величины: так, 18 июня 1897 г. в Аньере (Asnières), близ Парижа, при прохождении смерча, барометр в несколько секунд упал на 9,5 мм и затем также быстро вернулся к прежней высоте; но, так как через Аньер прошел не центр вихря, то есть основание думать, что действительное колебание барометра в центре вихря было еще более. Ни на температуру, ни на влажность воздуха, судя по записям самопишущих приборов, С. не оказывают заметного действия. На суше обыкновенно С. наклонены верхней частью вперед по направлению движения. С. сопровождаются шумом, напоминающим грохот железнодорожного поезда или тяжелой повозки с камнями по плохой мостовой. Вырванные с корнем и разломанные в щепы деревья, сорванные крыши, разрушенные дома — обычное следствие прохождения смерча. Нередко наблюдаются явления переноса весьма тяжелых предметов на довольно значительные расстояния, притом иногда без разрушения. Так, одним смерчем в Соедин. Штатах жилой дом оказался сорванным с фундамента и перенесенным на расстояние 100 м; в другом случае повозка, весом в 1600 кг, поднята на воздух и через изгородь, высотой в 1,8 м, перенесена без повреждения на 18 м расстояния. Наблюдались также случаи переноса людей, без вреда для них, на значительные расстояния. Явления разрушения или срывания крыш легко могут быть еще объяснены силой ветра или очень быстрым уменьшениям давления; явления же поднятия на воздух и переноса тяжелых предметов и людей до сих пор вполне объяснены быть не могут. Не подлежит сомнению, что вихри эти — явление местное, наблюдаемое на ограниченном пространстве — обыкновенно на окраинах более крупных вихрей — циклонов, или барометрических минимумов (см. Погода; также Бури). Так как образование подобных вихрей идет сверху вниз и постепенно распространяется до земной поверхности, то — вероятнее всего, что причиной возникновения С. является встреча двух воздушных потоков, обладающих различными скоростями. В этом случае, — особенно, если встреча происходит под очень острым углом, — всегда возможно возникновение вихревого движения; особенно легко образуются вихри там, где отделяющиеся от одного потока полосы или струи врезаются в другой. Раз зародившись, такой вихрь, или воздуховорот [1], может развиться далее и легко дойти до земной поверхности; условия, при которых наблюдаются С., будут только способствовать развитию вихря. В самом деле, образование облаков, подобных тем, из которых развиваются С., — облаков грозовых, — есть следствие возникновения весьма сильного восходящего потока очень теплого и влажного воздуха. Ниже такого облака мы найдем таким образом всегда очень теплый и влажный воздух. В самом облаке, вследствие быстрого поднятия и расширения, — а следовательно, и ненормально быстрого охлаждения воздуха, условия равновесия воздушных масс могут быть очень неустойчивыми и способствовать образованию всяких воздушных потоков. Если на нижней границе такого облака образуется вихревое движение, то уже и при слабом вихревом движении развивающиеся центробежные силы создадут разрежение воздуха близ центра вихря. Это уменьшение давления, в свою очередь, поведет к конденсации паров, близких к точке насыщения ниже облака. Этим процессом еще более будет уменьшено давление, и вихрь еще более усилится. Разрастаясь постепенно в вертикальном направлении и поднимая теплый и влажный воздух из более низких слоев вверх, вихрь будет быстро этот поднимаемый воздух приближать к точке насыщения; пары, перейдя точку росы, будут выделяться в капельно-жидком состоянии. Отсюда — тот туманный вид, который всегда имеет смерч издали; отсюда же и те потоки воды, которые изливаются всегда в момент разрушения или распадения смерча. Частицы воздуха при вихревом движении описывают спиралеобразные траектории, постепенно приближающиеся к оси вихря. По мере приближения к оси вихря, скорости движения воздушных частиц должны очень быстро возрастать, так как чем ближе массы воздуха подходят к оси вихря, тем меньше становится сечение последнего, а следовательно, и тем большие массы воздуха должны в единицу времени пройти через каждую единицу поверхности сечения вихря. Если принять еще во внимание те огромные величины барометрического градиента, какие наблюдаются при С. (на 100—200 м расстояния изменение барометра доходит до 15—20 мм) [2], то становятся понятными при этих условиях необычайные скорости ветра в С. Наконец, в быстром возрастании вертикальной слагающей движения воздушных масс по мере приближения к оси вихря лежит, может быть, причина тех трудно объяснимых действий С., о которых была речь выше. Опыты и наблюдения Вейера и Феттина, которым удалось искусственно воспроизвести в малых размерах образование С., подтверждают приведенные взгляды на происхождение этих вихрей.
От рассмотренных С. надо отличать песчаные С., наблюдаемые в пустынях (Египет, Сахара); в отличие от предыдущих, последние называются иногда тепловыми С. Сходные по внешнему своему виду с настоящими С., песчаные С. пустынь ни по размерам, ни по происхождению, ни по строению и действиям ничего общего с первыми не имеют. Возникая под влиянием местного накаливания песчаной поверхности солнечными лучами, песчаные С. представляют собой настоящий барометрический минимум в миниатюре. Уменьшение давления воздуха под влиянием нагревания, вызывающее приток воздуха с боков к нагретому месту, под влиянием вращения Земли, а еще более — неполной симметрии такого восходящего потока, образует вихрь, постепенно разрастающийся и иногда, при благоприятных условиях, принимающий довольно внушительные размеры. Увлекаемые вихревым движением, массы песка поднимаются восходящим движением в центре вихря на воздух, и таким образом создается песчаный столб, представляющий подобие смерча. В Египте наблюдались такие песчаные С. до 500 и даже до 1000 м высотой при диаметре до 2—3 м. При ветре С. эти могут перемещаться, увлекаемые общим движением воздуха. Продержавшись некоторое время (иногда — до 2 часов), такой вихрь постепенно ослабевает и рассыпается.
См. Angot, «Traité élémentaire de météorologie» (П., 1899); Sprung, «Lehrb. d. Meteorologie» (Гамб., 1885); Лачинов, «Основы метеорологии и климатологии» (СПб., 1895).