竜巻はどのように発生するのでしょうか? 竜巻の強さはどのくらいですか?

映画では竜巻が通り過ぎるシーンをよく目にします。竜巻は非常に強力で、海水を巻き上げたり、家を吹き飛ばしたりすることもあります。竜巻に関する知識について、竜巻がどのように発生するか知っていますか？竜巻の威力はどのくらいですか？Interesting Historyの編集者が、以下の文章で上記の質問の答えを一つずつ明らかにしていきます。

かつて、米国オクラホマ州アードモアで不思議なことが起こりました。2頭の馬が荷馬車を引いて道を走っていて、荷馬車の中に御者が座っていました。暑さのせいで居眠りをしていたところ、突然大きな音がして目が覚めました。目を開けると、二頭の馬と馬車は跡形もなく消えていたが、彼と馬車は無事だった。

オクラホマ州の夫婦も同じ運命をたどった。 1950 年のある明るい夏の日、彼らはベッドに横になって休んでいました。彼らは大きな、甲高い音に驚いて目を覚ましました。起き上がって辺りを見回しましたが、何も見えませんでした。彼らは夢の中でその音を聞いたのだと思い、再び横になりました。しかし、突然、彼らのベッドが、家も建物も家畜も周りに何もない荒れ果てた荒野に運ばれていたことに気がつきました。彼らのそばには、折りたたまれた服がきちんと置かれたままの椅子が一つだけ残っていました。この奇妙な事件の原因は竜巻だと言われています。

竜巻は、基部が垂れ下がり、非常に強い回転風を伴う漏斗状の雲柱です。文献に記録されている銀貨の雨、蛙の雨、豆の雨、鉄の雨、エビの雨、血の牛の頭が空から落ちる現象は、すべて竜巻が地上や水中の物体を空に吸い上げ、遠くまで運び、雨と一緒に落ちることによって発生します。

竜巻の中心部の気圧は極めて低く、中心付近の圧力勾配は極めて大きいため、強い吸引効果が生じます。漏斗が陸地の表面まで伸びると、大量の砂、ほこり、その他の物質を空気中に吸い込み、ランドスパウトと呼ばれるほこりの柱を形成します。漏斗が海面まで伸びると、ウォータースパウトまたはシースパウトと呼ばれる高い水柱を吸い込みます。竜巻は突然激しく発生し、地上で最も強い風を生み出します。

強い竜巻に襲われると、家の屋根はハンググライダーのように舞い上がります。屋根が吹き飛ばされれば、家の残りの部分も崩壊するでしょう。竜巻の強力な気流は、何万トンもの重さの車両を空中に巻き上げたり、何千トンもの重さの船を海から岸に投げ出したりすることもできます。竜巻は、米国における年間の死者数において雷に次いで2番目に多い災害です。また、建物にも大きな損害を与え、壊滅的な被害となることも少なくありません。

1925年3月18日、有名な「三州竜巻」がアメリカのミズーリ州、イリノイ州、インディアナ州の3州に広がり、4000万ドルの損害をもたらし、695人が死亡、2027人が重傷を負いました。1967年3月26日、上海地区で強力な竜巻が発生し、1万軒以上の家屋が破壊され、22本の高圧送電鉄塔が根こそぎにされたりねじれたりしました。耐風性はレベル12の強風の2倍でした。1970年5月27日、湖南省で竜巻が発生し、風水河を通過しました。風水河の真ん中で巻き上がった水柱は高さ30メートル、大きさは数十平方メートルに及び、川底の水はすべて吸い上げられました。

竜巻は世界中で発生しています。中国ではまれですが、アメリカ、イギリス、ニュージーランド、オーストラリア、イタリア、日本で頻繁に発生しています。竜巻は米国では旋風とも呼ばれ、よく見られる自然現象です。

1879 年 5 月 30 日午後 4 時、カンザス州北部の空で 2 つの暗く厚い雲が融合し、15 分後には雲の底に渦が形成されました。渦は急速に成長し、空まで届く巨大な風柱に変化しました。3時間以内に、それはまるで凶暴な竜のように州全体に大混乱を引き起こし、その進路上にあるものはすべて無傷のままでした。

竜巻の渦は実際に、新しく建設された長さ75メートルの鉄道橋を石の橋脚から「引きずり」、数回ねじ曲げてから水中に投げ込んだ。その後、専門家たちは、この竜巻の渦壁内の気流速度は音速よりも速く、その威力は絶大であったと考えた。雷雲が形成され、大量のエネルギーが急速に放出されると、破壊的な竜巻が発生し、海水が空高く舞い上がり、激しい雷が伴います。

1896年、アメリカのセントルイスで竜巻が発生し、松の棒が厚さ約1センチの鋼板を簡単に貫通しました。アメリカのミネソタ州でも1919年に竜巻が発生し、細い草の茎が厚い木の板を突き刺し、クローバーの葉が土壁にカビのように深く埋め込まれた。

さらに不可解なのは、竜巻が家の中に座っていた夫婦とその長男と末息子を溝に吹き飛ばし、次男は吹き飛ばされて行方不明になり、翌日別の都市で発見されたことだ。彼は気が狂いそうなほど怖がっていたが、まったく怪我はしていなかった。不思議なのは、彼が風の方向に吹き飛ばされたのではなく、風に逆らってその街に吹き飛ばされたということだ。

竜巻が回転する気柱を地上に広げると、中心の気圧は通常の大気圧より数百ミリパスカル低くなります。竜巻が建物に近づくと、建物内の空気が一気に低圧部に向かって流れ込み、激しい爆発を引き起こします。この写真は、米国フロリダ州の小さな町で竜巻が発生した後の惨状を示しています。

竜巻が非常に強い熱的に不安定な大気中で発生することは古くから知られていますが、その発生の物理的メカニズムはまだ明確に理解されていません。一部の学者は、内部重力と熱過程に基づいた竜巻形成の新しい理論を提唱しているが、強い対流や雷雲がない冬や夜間に発生する竜巻を説明することはできない。

竜巻は、すべてを吹き飛ばすこともありますが、中心にあるものはすべてそのまま残ることもあります。馬を何千メートルも吹き飛ばすこともありますが、木の幹だけが倒れることもあります。鶏の片側の羽毛がすべてむしり取られても、反対側の羽毛はそのまま残ることもあります。竜巻によって引き起こされるこれらの奇妙な現象の原因はまだ明らかになっていません。

竜巻の風速はどれくらいでしょうか? 竜巻の発生から消滅までの時間は非常に短く、わずか数分、長くても数時間であるため、誰も正確には知りません。影響を受ける地域は非常に狭く、通常は直径25～100メートルに過ぎず、非常に稀に直径が1,000メートルを超える場合もあり、既存の検知機器では竜巻を正確に観測するのに十分な感度がありません。相対的に言えば、ドップラーレーダーはより効果的で、一般的に使用されている観測機器です。

ドップラーレーダーは竜巻に向かってマイクロ波ビームを発射します。マイクロ波信号は竜巻内の破片や雨滴によって反射され、レーダーによって受信されます。竜巻がレーダーから遠ざかると、反射されたマイクロ波信号の周波数は低周波方向に移動します。逆に、竜巻がレーダーに近づくと、反射信号は高周波方向に移動します。この現象はドップラーシフトと呼ばれます。信号を受信すると、レーダーオペレーターは周波数シフトデータを分析して竜巻の速度と移動方向を計算できます。竜巻を制御し予測するために、人々はこの自然の謎を解くために竜巻形成の法則を研究することに熱心に取り組んでいます。