O smrštích - Lidové noviny

Začátkem července oznamovaly denní listy zprávy o strašné větrné smršti, která si vyžádala četných lidských obětí v sutinách rozbořených domů. Větrné smršti patří k oněm úkazům povětrnostním, jejichž vznik je dosti záhadný. Náhlostí jíž překvapují připomínají zemětřesení. někdy již za půl minuty je dílo zkázy dokonáno. Pro informaci podáme nástin toho, co je vědě známo o smrštích. Několik meteorologů sebralo za celá století záznamy o smrštích a ve většině popisů nalezla jednu příznačnou známku zjevu, podle níž má tato vichřice též jméno tromba (chobot, trouba). Smršť bývá totiž někdy zdaleka viditelná jako mrakový sloup na způsob chobotu (sloního) visící s ostatních oblak k zemi. V Americe (Spojené Státy) jsou tromby nejčastější a nejsilnější a známy jsou tam pode jménem tornado (název španělský, přenesený ze západní Afriky, kde jsou jim označovány bouřkové vichřice) Německý název je Windhose nebo vyskytne li se úkaz na moři Wasserhose.

Vývoj tromby je popsán asi takto: Za dusného a klidného počasí bezprostředně před bouřkou, viděti je nejednou, kterák se spouští z hrozivých mračen nejnižších rychle se otáčející mrak podoby velmi úzkého kornoutu (se špičkou dolů) připominající sloní chobot, neboť se vine jako nějaká hadice. Když se chobot přiblíží povrchu země, zvedá se mu naproti sloup prachu a prsti, na moři voda jako vodotrysk. Celý vír připomíná pak velké přesýpací hodiny. Horní základna zasazena je v mracích. Jakmile chobot dospěje k půdě, začne ničivé dílo a smete, odhází a vymrští vše nač přijde. Silná tromba zpustoší prý krajinu jako po ostřelování děly nebo zemětřesení. Na štěstí je oblast katastrofy dost úzká a krátká. O síle vichřice ve smršti možno si učiniti představu z výtahu popisu jejž uveřejnil John R. Musick o tornádu ve Kirksville (Missoury) v dubnu 1899: ... Vichřice trhala vrata, střechy i celé domy byly uneseny a vířily ve výšce 100 až 300 metrů. Z jednoho potahu byli uchváceni do výšky do chobotu mraku dva lidé a kolo od vozu. Jeden dům vyzdvižen do výšky asi 30 metrů explodoval na tisíc kousků. Tři osoby byly odmrštěny na 400 metrů daleko, zůstaly však na živu, zvířata (koně) zanesena až 3 km daleko náhodou bez úrazu. Velké stromy i s kořeny vyrvány ze země. Půda vypadala jak po výbuchu prachárny.

Meteorologové nemohou nalézti pro smršti tohoto druhu úplného logického spoje s jinými systémy vzdušného proudění. Pokud rozměrů se týče, jsou nejmenší z vírů vzdušných známé prachové víry vídané na silnicích za letních parních dnů bezvětrných. na rozpálené půdě vytvoří se někde znenadání vír větrný nesoucí prach ve sloupu rychle se točícím do výše. Sloup prachu běží několik vteřin a zase se náhle rozpadá. Naproti těmto mikro-vírům jsou makro-zjevy, barometrické níže (deprese) našich šířek anebo tropické cyklóny, trvající několik dnů nežli se rozplynou. Mezi ně možno složiti tromby a tornada trvající několik minut, až nanejvýš několik hodin. Šířkové rozměry udávají se takto: prachové víry asi 1 m, tromby a tornáda šířky 100 až 400 metrů, tropické cyklony (tajfuny a hurikány) 300 až 2000 km, deprese našich šířek 1000 až 3000 km.

Domovem jsou tromby všude v mírných pásmech země. Statistikou je však doloženo, že nejprudší tromby zasahují Severní Ameriku. Někteří meteorologové proto dělí smršti tohoto druhu na tromby (menší) a tornada. Avšak původ i průvodní zjevy jsou u obou malých i velkých smrští (tromb i tornad) stejné. Na ukázku podáváme statistická čísla o obou druzích smrští, vesměs podle Wegenerova souborného díla o trombách: Šířka tromb (evropských) zjištěna podle šířky zasaženého území 6 až 2300 metrů (mezné případy z 30 tromb, z toho průměrná šířka 190 m) Šířka tornád (amerických): 3 až 3200 m. (Počet případů není udán, jen střední šířka 420 m). Délka zpustošeného území: Tromby: střední délka (39 případů) 36 km. Výstřední případy: 400 km a jen několik metrů. Tornáda: střední délka 41 km. Extrémy: nejkratší dráha 300 m, nejdelší 480 km. Evropské tromby měly v polovici všech případů dráhu 1 až 10 km dloudou. Této dráze odpovídají na příklad jen nejkratší trati místních bouřek, kdežto bouřky tažné projdou někdy trať 1000 km dlouhou.rychlost tahu tromb i tornad je taktéž nestejná. Střední rychlost tornad činí asi 70 km za hodinu (mezné případy: 11 km za hodinu a 161 km za hodinu). Průměrná rychlost postupná u tromb evropských činí podle Wegenra (30 případů) 23 km za hodinu. Délka trvání zjevu evropoských smrští z 57 případů 5 až 30 minut (61 procent případů), největší trvání 3 hodiny 20 minut, nejkratší život smršti 1 minuta. Povětrnost tromb, velkých i malých, vyskytne se v Evropě ročně asi 50, v Severní Americe asi 20krát více. Jediný stát Kansas je zasažen tolika tornady(různych intenzit) jak celá Evropa. Katastrofální tornada jako byla smršť červnová, bývají ve Spojených Státech ročně 3, při čemž jdou škody do milionu dolarů jako letos. V Evropě připadá značnější počet tromb na Francii a Německo. I na území naší repupliky byly tyto zjevy již vícekráte pozorovány, zejména v Čechách. (Poslední zpráva je na příklad v tisku z července t. r. o smršti u Jičína). Často se ovšem zaměňuje označení vichřice a smršti. Zimní vichřice , které také způsobí někdy katastrofální škody (v horách, v lesích) a vichřice na horách jsou obyčejné zesílené proudy vzdušné, kdežto tornada a tromby jsou víry orkánové síly. Rozlišení mezi vichřicemi a smrštěmi je možné na příklad podle kruhovitého seředění trosek nebo stromů vyvrácených anebo podle chobotu mrakového u smršti. Pisatel těchto řádek viděl spousty trombou způsobené na Moravě u Břeclavě. Vichřice natropila v minutě mnoho škod na domech, stromech, zahradách a v lese a měla vířívý ráz. Šla před velkou tažnou bouří od jihozápadu po velkém dusnu a přinesla náhlé ochlazení podobně jak se děje při obvyklých tažných bouřkách, před nimiž šla bouřlivá vichřice obyčejná.

Zajímavá jsou čísla určující rychlost větru jaká bývá dosažena v trombách nebo vyšším jejich stupni - v amerických tornadech. Nevyskytl se ještě případ, aby se přehnalo nejkritičtější pásmo právě přes místo, kde je observatoř se zapisujícími větroměry, určujícími rychlost větru. Proto stanoví se rychlost větru (a tím jeho síla, jež jest v určitém vztahu k rychlosti) nepříme podle účinků (tlaků větru) jichž bylo třeba, aby byly nějaké překážky povaleny, zvednuty nebo neseny. Tímto zpusobem počítali Lalanne a Mohorovičič rychlost větru v trombách na 70 až 100 m za vteřinu. Tak na příklad podle zvednutí vagonu 13 tun těžkého a přenesení na jiné místo s plochou 32 čtverečních metrů vystavenou větru odvozuje Mohorovičič tlak 410 kg na čtvereční metr. Takovou sílu vyvine vítr o rychlosti asi 80 až 100 m za vteřinu podle empirického vzorce, že tlak větru je úměrný čtverci rychlosti větru (vyjádřeného v metrech za vteřinu) a při čemž konstantou úměrnosti je číslo 0,08. V amerických tornadech předpokladají se rychlosti větru ještě větší. Nárazy vichřic v našich krajinách činí asi 30 m za vteřinu.

Ráz proudění větru ve smrštích - ať už prachových vírech nebo tornadech - jsou podle fysikálních poznatků vířivé pohyby. ty mohou vzniknouti ve vzduchu právě tak jako ve vodě (na př. u pilířů mostních, nad překážkami ve dnu řečiště) ale za krátko zase se rozplývají (definici vírů viz na př. v Novákově fysice kap. 149). Při každém víru vytvoří se osa kolem níž kapalina víří, vznikne odstředivá síla (neboť pohybové rychlosti úhlové směrem od osy přibývá). Když je délka osy, jejíž poloha může být jakákoliv, podstatně větší než šířka, mluvíme o vláknu vírovém. Tornado a tromby jsou spíše kužely s vrcholem obráceným k zemi. Uvnitř víru nastává působením odstřdivé síly zředění. Snížením tlaku vzduchu uvnitř tromb podařilo se již vícekráte zachytiti záznamy zapisujících tlakoměrů z míst, kudy tromba přešla. Barogramy ukazují význačné okamžité klesnutí křivky (příčná čárka dolů) a zase okamžité vyrovnání poruchy. Největší snížení tlaku v trombě zaznamenané činilo 20 mm. Ale i tu jak popis doplňuje, nepřešel střed (osa) zjevu přes stanoviště, kde byl přístroj. Theoreticky lze stanoviti z klesnutí tlaku (zředění vzduchu), jak velká byla postupná rychlost částeček vzdušných odstředivou silou vyvolána v určité vzdálenosti od středu. Snížení 20 mm odpovídá maximální rychlost větru asi 60 m za vteřinu. To však nebylo přímo na ose. Voielland pozoroval na rtuťovém tlakoměru na moři v trombě klesnutí 35 mm. To by odpovídalo rychlosti 80 m za vteřinu. Na mořských trombách bývá pozorováno vzdedmutí vody v ose tromby až o 1 m, ssáním vzniklé. Z toho usuzuje Wegener, že snížení tlaku činí 76 mm, rychlost kolem 100 m za vteřinu. Na zředění vzduchu uvnitř tromby poukazoval již Ferrel podle explosivních účinků na předmětech. Také v našem příkladu je zmínka o tom. Ferrel na př. uvádí, že bylo pozorováno, kterak vyletovaly zátky z uzavřených prázdných lahví. Snížení tlaku zároveň vysvětluje podivný vzhled mrakového pláště tromby. Ve víru nastává náhlé ochlazení proto, že tam tlak klesá. za každých 10 mm snížení tlaku ochladí se vzduch v tom asi o 1 stupeň C. Vzduch nenasycený vodními parami se přesytí, byl-li překročen rosný bod, vznikne mlha, mrak. Podle hodnot snížení tlaku právě uvedených lze čekati, že teplota klesne náhle o 5 i víc stupňů a tak se podél pláště tromby prodlouží kondensační obor z ostatních mraků až k zemi a vírové vlákno stává se viditelné jako chobot. Ježto je někdy tromba méně vyvinutá s menším snížením tlaku (menší rychlost větru) tedy i menším ochlazením anebo když je vzduch velmi suchý, nevytvoří se mrakový chobot a přežene se jen smršť bez mrakového pláště.

Hlavní otázka původu tromb zůstává ještě do značné míry tajemstvím. Tromby nejsou ani toho řádu jako orkány tropické, ani jako prachové silniční víry v zákoutí domů pozorované. Prachové víry na příklad stoupají jsouce tvořeny přehřátím přízemních vrstev vzdušných. Tromby jsou víry klesající s oblak k zemi. Přesně vzato je ve svislém směru tromby dvojí postup uvnitř podél osy klesání, na obvodě stoupání. Část stoupající kondensuje v chobot, uvnitř bývá místo světlejší, slabší kondensace vlivem sestupného proudu. Sandström považuje tromby za pobočné zjevy vírů s vodorovnou osou, které táhnou v průčelí přeháňkových oblak anebo tažných bouřek, tvoříce jejich límec. Z nějakých dosud neznámých příčin zahýbá prý se vodorovná osa přeháňky, představující frontu chladného vzduchu, v osu svislou. Statistika výskytu tromb v oblastech barometrických níží, dosti by nasvědčovala názoru Sandströmovu. Největší počet tromb je na přední straně níže poblíž kritického pásma, zvaného osa deprese, kde hraničí chladný vzduch na teplý (teplý vítr jihovýchodní zde náhle přechází v chladný západní). Proto by byla pravděpodobnost víru největší na příklad před příchodem tažné bouřky.

Zajímavý pokus napodobení tromby podařil se Vettinovi. V skleněné vaničce uzavřené a kouřem naplněné způsobil oběh vzduchu položiv do jednoho rohu kousek ledu. Když vaničku ohřál v určitém bodu dna, vznikla poruch v oběhu vzduchu. Nad ohřátým místem vytvořil se hříbek stoupajícího vzduchu (srvn. s tvarem bouřkového mraku, popsaným v mém článku o bouřkách). Na dvou stranách stříšky tohoto hříbku v horní části vaničky vznikly dva víry s vodorovnou osou: Na straně po proudu směřující se záhy rozplynul, vír proti proudu strhl najednou vzduch proti němu plynoucí dolů a vytvořil takto postranní vírové vlákno podobné trombě. Kolotání tohoto víru se zvětšilo stržením vzduchu dolů. Na přírodu přenesen předpokládal by zjev silný vzrůst (bouřkového) mraku z příčin známých z řečeného článku o bouřkách a náhle rozhraní směru větru.

V Severní Americe dochází vlivem terénu nejčastěji k ostrému rozhraní vzdušných proudů zcela různých vlastností, pročež i k náhlému jejich střetnutí, tam se tedy mohou nejspíše vyvinouti víry úžasné síly. Podle pokusu Vettinova nebyly by tromby nic jiného než vyšší stupeň vývoje výstupného vzdušného proudu označeného postupně těmit zjevy: 1. stupeň: obyčejná letní kupa mraková, 2. stupeň bouřkový hrad, 3. stupeň rychle vytvořený bouřkový hrad působící průtrž mračen nebo krupobití, 4. stupeň tromba, 5 stupeň tornado.S tornadem často souvisí krupobití. Statistika bouřek (denní i roční perioda) je téměř stejná jako u tornad. Zdá se tedy že je značná souvislost mezi tornadem a bouřkovým mrakem ve smyslu pokusu Vettinova i názoru Sandströmova.

Dr. Alois Gregor