ЦИКЛОН

ЦИКЛОН (от греч. kyklon - кружащийся, вращающийся), атмосферное возмущение с пониженным давлением в центре и вихревым движением воздуха. Различают Ц. внетропические и тропические. Последние обладают особыми свойствами и возникают гораздо реже (см. Циклон тропический).

Миним. атм. давление в Ц. приходится на центр Ц. (рис. 1); к периферии оно растёт, т. е. горизонтальные барические градиенты направлены снаружи Ц. внутрь. В хорошо развитом Ц. давление в центре на уровне моря может понижаться до 950-960 мбар (1 бар = = 10 н/л²), а в отд. случаях до 930-920 мбар (при ср. давлении на ур. м. ок. 1012 мбар). Замкнутые изобары (тшнии равного давления) неправильной, но в общем овальной формы ограничивают область пониженного давления (барическую депрессию) поперечником от неск. сотен км до 2-3 тысяч км. В этой области воздух находится в вихревом движении. В свободной атмосфере, выше пограничного слоя атмосферы (ок. 1000 м) он движется приблизительно по изобарам, отклоняясь от барич, градиента на угол, близкий к прямому, вправо в Сев. полушарии и влево в Южном (вследствие влияния отклоняющей силы Кориолиса и центробежной силы, возникающей при движении по криволинейным траекториям). В пограничном слое ветер вследствие силы трения б. или м. значительно (в зависимости от высоты) отклоняется от изобар в сторону барич, градиента. У земной поверхности ветер образует с барич, градиентом угол порядка 60°, т. е. к вращат. движению воздуха присоединяется течение воздуха вовнутрь Ц. (рис. 1). Линии тока принимают форму спиралей, сходящихся к центру Ц. Скорости ветра в Ц. сильнее, чем в смежных областях атмосферы; иногда они достигают более 20 м/сек (шторм) и даже более 30 м/сек (ураган).

Рис. 1. Схема циклона в Северном полушарии: линии -приземные изобары, стрелки-направление ветра. Н -центр циклона.

В связи с восходящими составляющими движения воздуха, особенно вблизи фронтов атмосферных, в Ц. преобладает облачная погода. Осн. часть атм. осадков во внетропич. широтах выпадает именно в Ц. Вследствие вихревого движения воздуха в область Ц. втягиваются различные по темп-ре воздушные массы из. разных широт Земли. С этим связана температурная асимметрия Ц.: в разных его секторах темп-ры воздуха различны. Это относится в особенности к подвижным циклонам, возникающим на главных фронтах тропосферы (арктических, антарктических, полярных). Наблюдаются, однако, слабые ("размытые") Ц. над тёплыми участками земной поверхности (пустыни, внутр. моря)- т. н. терм и-ческие депрессии - малоподвижные, с достаточно равномерным распределением темп-ры.

С высотой изобары Ц. постепенно теряют замкнутую форму. Это происходит по-разному, в зависимости от стадии развития Ц. и от распределения темп-ры в нём. В начальной стадии развития подвижной (фронтальный) Ц. охватывает лишь нижнюю часть тропосферы. В ста--дни наибольшего развития Ц. может распространяться на всю высоту тропосферы и даже простираться в нижнюю стратосферу. Термич. депрессии всегда ограничиваются нижней тропосферой.

Подвижные Ц. перемещаются в атмосфере в общем с 3. на В. В каждом отд. случае направление перемещения определяется направлением общего переноса воздуха в верхней тропосфере. Противоположные (с В. на 3.) перемещения редки. Средние скорости перемещения Ц. порядка 30-45 км/ч, но встречаются Ц., к-рые движутся быстрее (до 100 км/ч), особенно в начальных стадиях развития; в заключит, стадии Ц. могут подолгу не менять положения. Перемещение Ц. через к.-л. район вызывает резкие и значит.мест-ные (локальные) изменения не только атм. давления и ветра, но также темп-ры и влажности воздуха, облачности, осадков.

Рис. 2. Схема развития циклона: а -распределение давления и воздушных течений в средней тропосфере (на вые. 4- 6 км)‘, 6 - распределение давления, ветров и воздушных масс вблизи земной поверхности; в - вертикальный разрез по линии А-А. 1 - до возникновения циклона (на вертикальном разрезе, параллельном линии фронта, холодный воздух течёт под тёплым); 2 - циклон в стадии волны; 3 - молодой циклон; 4 - циклон в стадии окклюзии; 5 - старый, термически симметричный циклон. Н - низкое давление; В - высокое давление; ТВ - тёплый воздух; ХВ - холодный воздух.

Подвижные Ц. развиваются обычно на ранее возникших главных фронтах тропосферы, как волновые возмущения при переносе воздуха по обе стороны фронта (рис. 2,2). Неустойчивые фронтальные волны растут и превращаются в циклонич. вихри. Перемещаясь вдоль фронта (обычно вытянутого по широте), Ц., в свою очередь, деформирует его, создавая меридиональные составляющие ветра и тем способствуя переносу тёплого воздуха в передней (восточной) части Ц. к высоким широтам и холодного воздуха в тыловой (западной) части Ц.-к низким широтам. В южной части Ц в нижних слоях создаётся т. н. тёплый сектор, ограниченный тёплым и холодным фрснтами (стадия молодого Ц.- рис. 2, 3). В последующем, при смыкании холодного и тёплого фронтов (окклюзия Ц.), тёплый воздух оттесняется холодным воздухом от земной поверхности в высокие слои, тёплый сектор ликвидируется, и в Ц. устанавливается более равномерное распределение темп-ры (стадия окклюдированного Ц.- рис. 2, 4). Запас энергии, способной превратиться в кинетическую, в Ц. иссякает; Ц. затухает или объединяется с другим Ц.

На главном фронте обычно развивается серия (семейство) Ц., состоящая из неск. Ц., перемещающихся один за другим. В конце развития серии отдельные ещё не затухшие Ц., объединяясь, образуют обширный, малоподвижный, глубокий и высокий центральный Ц., состоящий из холодного воздуха во всей своей толще. Постепенно и он затухает. Одновременно с образованием Ц. возникают между ними промежуточные антициклоны с высоким давлением в центре. Весь процесс эволюции отдельного Ц. занимает неск. дней; серия Ц. и центральный Ц. могут существовать одну-две недели. В каждом полушарии в каждый момент можно обнаружить несколько главных фронтов и связанных с ними серий Ц.; общее число Ц. за год составляет много сотен над каждым полушарием.

Есть определ. широты и области, в к-рых образование главных фронтов и фронтальных возмущений происходит относительно регулярно (см. Фронты климатологические). В результате существуют определ. географич. закономерности в повторяемости возникновения и перемещения Ц. и антициклонов и их серий, т. е. в т. н. циклонической деятельности. Однако влияния суши и моря, топографии, орографии и др. географич. факторов на образование и перемещение Ц. и антициклонов и их взаимодействие делают общую картину циклонич. деятельности очень сложной и быстро меняющейся. Циклонич. деятельность приводит к междуширотному обмену воздухом, кол-вом движения, тепла, влаги, что делает её важнейшим фактором в общей циркуляции атмосферы.

Лит.: П а л ь м е н Э., Ньютон Ч., Циркуляционные системы атмосферы, пер. с англ., Л., 1973; Петерсен С., Анализ и прогноз погоды, пер. с англ., Л., 1961; Хромов С. П., Основы синоптической метеорологии, Л., 1948; Зверев А. С., Синоптическая метеорология и основы предвы-числения погоды. Л., 1968; Погосян X. П., Циклоны, Л., 1976. С. П. Хромов.

ЦИКЛОН в промышленности, аппарат для очистки воздуха (газа) от взвешенных в нём твёрдых частиц (капель) под действием центробежной силы (рис.)- Запылённый газовый поток обычно вводится со значит, скоростью в верх, часть корпуса Ц. через патрубок, расположенный по касательной или по спирали к окружности цилиндрич. поверхности Ц.; в результате газ приобретает вращат. движение и движется по спирали сверху вниз, образуя внеш. вихрь. При этом под действием центробежной силы инерции взвешенные частицы отбрасываются к стенкам Ц., опускаются вместе с газом в низ корпуса Ц. и затем выносятся через пылеотводящий патрубок. Очищенный от пыли газ поднимается кверху через выходную трубу, образуя внутр. вихрь, и выходит наружу. Получили распространение также Ц. с осевым вводом газа, в к-рых вращат. движение газовому потоку придаётся с помощью т. н. направляющего аппарата, выполненного в виде винтообразных лопастей (винта) или розетки с наклонными лопатками. Степень очистки газа от пыли в Ц. зависит от геометрич. размеров и формы аппарата, свойств пыли, скорости потока газа и т. д. Улавливание частиц в Ц. улучшается с повышением скорости газового потока (наиболее эффективные скорости находятся в интервале 20-25 м/сек), а также с уменьшением диаметра Ц. Поэтому для получения высокого кпд при большом кол-ве очищаемого газа применяют неск. параллельно установленных Ц. В Ц. наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером 5 мкм и более. См. также Гидроциклон.

Циклон: а - общий вид; б - схема; 1 - коническая часть корпуса; 2 - цилиндрическая часть корпуса, образующая кольцевое пространство; 3 - выходная труба; 4 - металлический зонт.