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龙卷风为什么能“支持”几百米甚至上千米的水柱

投稿时间:2016-10-01 22:10 投稿人:韩永全 【字号: 访问量:

我们知道,水龙卷其实就是龙卷风发生在水面(湖、河、海等等)上的龙卷风的别称,它相对应着发生在陆地上的陆龙卷风,水龙卷风与陆龙卷风最大的差别就是其中心内部会多出一个通天水柱!这个通天水柱一般都在百米左右、甚至更高,据资料记载最高一次发生在前苏联境内高度大约近千米。为什么会有如此高的通天水柱?龙卷风中间接近真空,按照大气压的作用原理,水龙卷的高度应该在10米左右,为什么水龙卷的高度远大于10米呢?

 宇宙间任何实物体及实物粒子都自转、辐射,自转、辐射是引力形成必须具备的条件,我在科学智慧火花栏目发表的《地球重力场是由于地球的辐射和自转形成的》有详细论述,敬请参阅。我们详细分析水龙卷的形成之前,先分析一下形成水龙卷的龙卷风的空气的特点。标准状态下,1mol任何气体的体积都是V=22.4L,除以阿伏加德罗常数(6.02×1023)就得每个气体分子平均占有的空间,该空间的大小是相邻气体分子间平均距离D的立方。D=3×10-9 m。气体分子的直径约是10-10米,也就是说,气体之间的距离是纳米级的。通常情况下,辐射粒子能顺利通过或衍射、散射通过气体的空隙,但是在气体旋转的情况下,辐射粒子就不会顺利通过气体分子之间的间隙。打个比方,比如打靶。如果“靶”是静止的,枪法好的命中率会很高,如果“靶”是运动的,即使原来(靶静止的情况)命中率很高,其命中率也会大大降低,如果运动速度极大,命中率会几乎趋于零。水龙卷的形成与这个道理相似,通常情况下,气体分子之间的距离大约是10-9 m,地球的辐射绝大多数能顺利通过或衍射、散射通过气体分子间的空隙,我们知道,龙卷风的旋转速度较大,一般来说,龙卷风中心的速度(这里指龙卷风的旋转速度,以下同)在100米/秒——200米/秒之间。

龙卷风为什么能“支持”几百米甚至上千米的水柱?1、在通常情况下,气体分子的间隙是10-9 m,由于龙卷风中心的速度在100米/秒以上,我们就按龙卷风的速度是100米/秒计算,通常情况下气体分子的间隙——10-9 m,除以龙卷风的速度,气体的分子间隙即变成10-11m——相当于没有龙卷风时气体分子之间的间隙,即缩小了100倍。地球的辐射情况没有变化,即地球的辐射通过龙卷风外围进入龙卷风中心,缩小为原来的100倍。根据我在本名栏目发表的《地球重力场是由于地球的辐射和自转形成的》可以得出,辐射强度减少到原来的百分之一,引力也必然减少到原来的百分之一。也就是说,龙卷风内部的引力减小到原来的百分之一,即水龙卷受到地球的引力变成原来的百分之一。这样,理论计算的结果,水龙卷的高度应为大气压支持水柱高度的100倍,即水龙卷的高度能达到近千米。2、我们知道,宇宙间的所有物体都是辐射的,但是辐射的强弱不同。气体的辐射强度较弱,水龙卷是被密度很小的空气包围着,地球大气层的辐射和地球的辐射相比较小,即高速旋转的气体屏蔽了大部分的地球辐射,而包围着水龙卷高速旋转的空气辐射又很小,不能平衡被高速旋转的空气屏蔽地球的辐射对水龙卷重力的影响,即虽然高速旋转的空气辐射也会随着地球的自转,对水龙卷形成引力,但是远小于屏蔽地球辐射形成的引力,导致被包围的水龙卷的重力大大减小。也就是说,假如水龙卷是让高速旋转的水银蒸汽包围着,由于水银蒸汽的辐射大于空气的辐射,同一级别的龙卷风形成的水龙卷的高度,水银蒸汽包围着的水龙卷远低于空气包围着的水龙卷。

由于地球辐射通过龙卷风“屏障”减少,并且高速旋转的空气的辐射远小于地球的辐射。所以水龙卷才能上升到几百米,甚至上千米,而不是10米左右。解析一下,为什么不能是无限高——龙卷风的旋转速度限制。在高空空气的密度较小——气体稀疏,即使高速旋转的气体,也不能很好地屏蔽辐射,真空的程度低一些,再加上在龙卷风的上部,气体的旋转速度也小一些,所以地球的辐射能进入龙卷风内部多一些,弯曲的地球辐射会造成引力比龙卷风底部较大的引力,吸引水龙卷向下使水龙卷不能无限高。所以水龙卷的高度一般是几百米,而不是近千米,除非龙卷风的速度比100米/秒大,如果龙卷风的旋转速度达到200米/秒,才有可能达到近千米或更高,由于龙卷风的速度达到200米/秒,很少见,所以水龙卷达到近千米或更高的情况较为少见。

由水龙卷我们可以得出推论:引力是由弯曲的辐射形成的,还可以进一步推断,引力主要是由波长极短的辐射形成的,物体形成引力的辐射有效波长主要是10-14m以下,即形成引力的辐射主要是波长是10-14m以下辐射。

其实,真空力是引力变小。真空是相对的,引力变小也是相对的,真空力的作用大小决定“真空”空间的真空程度。

小结:大气压是控制变量的实验,即在不自觉地控制地球的引力大小的实验结果;真空力没有控制变量的实验,例如,水龙卷就是龙卷风形成龙卷风内部引力变小,形成相对的真空,大气压不变的情况下,形成几百米甚至上千米的水龙卷。也就是说,没有大气压一定不能形成水龙卷现象,有了大气压没有相对的真空空间也不能形成水龙卷现象,水龙卷是大气压和真空力(引力减小)共同作用的结果。大气压的值是恒定的,“真空”空间的真空程度是相对的,“真空”空间的程度决定真空力的大小。换句话说,引力减小的程度越大,真空力越大,大气压不变,所以水龙卷的高度决定“真空”空间的程度。