书城科普读物探索神秘的大自然:风雨雷电的奥秘
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第6章 陆龙卷是如何形成的

天气现象之中,最奇特的就是陆龙卷——大雷暴中由天上伸下来的骇人旋风。这种风的寿命很短,很少超过1小时,但其威力无疑足以表明它是世上最凶猛的风。

科学家现在约略知道陆龙卷可以这么凶猛,以及如何产生。但可惜我们对一些比较基本的事项所知很少,研究工作仍然离不开猜测的阶段。因此,最了解陆龙卷的专家,还是那几位亲历其境而能生存的目击者。

亲身经历过陆龙卷侵袭的人都说,风来袭之前,天阴而无风,空气热而潮湿。有些人看到风暴云底下有涡旋的气流,又有些人见到两团缓缓旋动的云互相靠拢。大多数人都说,到漏斗状漩涡成形而逐渐移近时,声音非常唬人。前人把这种吼声与马车快速滚过鹅卵石路相聚,今人常把这种声音比作一队喷气式机低飞掠过。

这种吼声可能与飓风及台风所发的声音有关,可是有些亲历其境的人说,陆龙卷来时特有一种莫名其妙的声音,“像百万蜜蜂齐哼的嗡嗡声”。等陆龙卷真正袭来时,接近风眼路径的人常听到类似炸弹爆炸之声。

炸弹爆炸的比喻用得很恰当,因为陆龙卷过后,地面好像经过饱和轰炸一般。建筑物裂开,顶盖掀起,住宅东歪西倒,更有些屋舍片瓦不存,只剩地窖和底脚。汽车、飞机、住宿用的拖车都给风卷起带走,然后抛落坠毁,简直就像抛玩具一样。篱笆铁线或给扭成绳索样子,或卷成捆,火车头有时也给吹离铁轨而翻倒,可怕的风力可能连铁轨也扯起来。

陆龙卷除了力大无穷,还会耍把戏。例如不把一群鸡吹死,但把鸡毛拔光。陆龙卷曾把盖屋的铁皮紧缠在电线杆上,把一根根木头像长矛般插穿房屋和刺中家畜,还有一回插穿一辆货车的轮胎。陆龙卷另一种较为细致而同等惊人的本领,是把小棍和草秆像铁钉一般插入人体内。

这种风虽然寿命不长,但如此凶猛,所经之处,人命多有伤亡当然不足怪了。世界上每年死于陆龙卷的人,数以百计,伤者成千成万,财物损失要以百万美元计。

陆龙卷比其他类型的风暴猛烈得多,于是经常有人提出这样一个有趣的问题:“陆龙卷漏斗柱的风到底有多快呢?”没有人测量过,因此科学家只好根据所受的灾害来做间接估计。布鲁克斯博士是美国测量风速的权威人士,他的估计较为可靠。依他的计算,像1953年6月间闯过马萨诸塞州乌斯特市那个毁坏力特强的陆龙卷,既能把高压电缆的支架摧毁,风速必定在300英里/时左右(1英里=1.6093千米)。还有些科学家揣测,旋风风速可达500~600英里/时,又有人竟然估计超过音速。不过,这些高速之说目前仍有甚多争论,有些科学家认为,风速不会超过200英里/时。

风速只是问题的一部分。陆龙卷是什么东西造成的?让我们先看看已搜集的实地资料,然后研究有待解答的问题。

陆龙卷是旋风族的一员,其他成员有小至微型的尘卷,大至吹过半个大洲的冬季风暴。陆龙卷归于旋风族中较小成员之类。与那些在晴天形成、较为有力的大尘卷及温和的海龙卷不同,陆龙卷显然只在大雷暴的时候出现。幸而平均大约1000个雷暴才生出一个陆龙卷。

甚至在漏斗状的涡旋出现之前,已可看到母云底部打旋。上升空气就在那里渐渐形成陆龙卷。涡旋越来越大,速度也越来越快,漏斗柱从云中向地面垂下来,有如一条象鼻。有时不是一直垂下到地面,而是勾回云端,这种情形的陆龙卷便只会危及飞机。

倘若漏斗柱到地,气旋就搅起一团尘云。常有人说在这团尘云里见到雀鸟绕着漏斗飞翔;事实上,所见的“雀鸟”当然是在旋风中飞舞的屋顶、房屋被吹毁后的零星瓦砾以及其他杂物等。陆龙卷只在漏斗柱所经之处造成灾害,因此,也许一座房屋荡然无存,而隔壁一座却安然无恙。

雷暴生旋风之事,虽在热带也有所闻,但以温带为多,大概是由于温带地区温度差异大,冷暖气团相遇时就产生猛烈雷暴。北美中部有世界上受陆龙卷蹂躏最强烈的地区之称,这无疑是当地人不欢迎的一项“世界之最”。那个地区的雷暴通常都很猛烈,尤以春季为然。在墨西哥湾一带,陆龙卷季节始于2月,春夏两季移向北方。

陆龙卷多在下午3时左右形成,这时太阳把空气温度热至全日最高点。可是夜里也不是绝对没有陆龙卷。不论何时发生,漏斗柱通常以母云的速度移动,慢时等于我们步行的速度,快时可达112千米/时。一般来说,在一地为患不会超过1分钟,有时仅数秒而已。

目前解释陆龙卷成因最普遍的说法,认为大气中下层空气又暖又湿,上层空气又冷又干,到这两层空气的温度相差极大时,就会造成陆龙卷,因为暖空气上升进入冷空气时,水分凝结,放出热同时产生一般足以造成陆龙卷的强烈涡旋上升气流。但这个说法解释雷雨云比解释陆龙卷好得多。单单是温差,似乎仍不能产生那么强烈的陆龙卷风力,甚至连威力不及一半的风也难产生。温差也无法解释何以只有最大、最猛的雷暴才产生陆龙卷。另外有一种说法则认为,陆龙卷附近常见到落下的大雹块,是这种风的成因。可是气象学家多半认为,冰雹无法引发陆龙卷的上升气流,何况,陆龙卷又不一定有冰雹。

那么,陆龙卷的成因是什么呢?180多年前,电气说一度甚为流行。1830年末,美国有位科学家黑尔说:“我研究过所有事实后,认为陆龙卷是一股代替通常闪电,而使地面与云之间放电的带电气流所造成。”大约同一时间,法国物理学家贝奇埃写了一整本书,辩说陆龙卷确有电气本质。

陆龙卷的电气说当时显然有相当多人接纳,直到1887年,美国陆军通讯队的芬德利上校举出不下143个理由,说明陆龙卷不可能由电气造成。自此以后,电气说便失去了科学界的支持,这个概念也几乎给人完全遗忘了。

美国白艾思先生是一个科学家,研究大气已有25年余。由1953年陆龙卷摧残乌斯特市时开始,艾思才对陆龙卷的电气说发生兴趣。那晚,艾思从剑桥市的一个研究室下班回到家里,接到友人电话,说在大西洋上空东南方,有很不寻常的闪电。艾思去到岸边,见到平生所见最壮观的闪电。闪电与6小时前在乌斯特市出现的陆龙卷,俱是同一风景造成,艾思那时看见几乎恒定的亮光——每秒钟起码有20道闪光。据当时相距约50千米所摄得的照片,艾思能推算出闪电来自雷雨云的云堤,云顶距海面约20千米。艾思于是估计产生这样一个景象所需的电力,得出一个难以置信的数字。

艾思随即忽发奇想,也许这样的电能与陆龙卷的形成会有点关系吧。随便计算一下,就知道这样大的力量可能足以推动陆龙卷的风。艾思于是着手翻查陆龙卷的资料,调查两件事:这类风暴是否经常有闪电相随?目击者观察到任何不寻常电气现象吗?两个问题都有肯定答案。

艾思查阅《美国的陆龙卷》一书,读到一位曾在航空公司担任气象工作的人说,陆龙卷大抵都有一种特殊而强烈的闪电相随。该书又录了一位目击者的话:“有一种嘶嘶尖叫之声,直接从漏斗柱尽头传来。我抬头倾望,直望到陆龙卷的中心,真难以置信。漏斗柱中央有个圆洞,依我在那种环境所能作出的估量,直径大约15~30米,一直向上伸展,起码有250米高,洞壁都是旋动的云,整个洞给闪电照得通明,闪电不断显现,由一边到另一边,成‘之’字形。若无闪电,我也看不见洞口和任何洞内情景。”

艾思在翻阅资料时发现,陆龙卷与发光闪电相随之事,人类早已知道,所以拉丁文有“普雷斯特龙卷”一词,意为“一种火样旋风降落地上,形如火柱”。显然,艾思常以为很新的电气说,也许应当称为古老的正统解释。