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探索試驗漩渦龍捲風

活動器材:一個連接器,自備2個寶特瓶空瓶600ml

1. 裝水:瓶子裡大約裝四分之三的水。可加入顏色。
2. 連接:把兩個瓶子透過連接器連接起來。
3. 試驗:有水的瓶子在上面,握住下面的空瓶,轉圈的晃動,直到瓶子裡的水出現漩渦,並且流到下面的空瓶子裡。搖動瓶體,觀察龍捲風及漩渦的形成。

我們來模擬一下龍捲風的形成吧!裝有水的瓶子相當於積雨雲,連接器相當於風眼,空瓶子相當於地面的暖濕氣流,手的水平搖動相當於大氣的水平流動,此時瓶子裡的水就會旋轉下降形成旋渦。水流形成的旋渦真實的模擬演示了龍捲風的形成過程。

知識認知:
1.龍捲風的形狀:漏斗形,中心即風眼。
2.龍捲風形成條件:暴風雨來臨之前,悶熱的地面有暖濕氣流,高空有積雨雲。
3.龍捲風形成原因:龍捲風容易出現在悶熱的,有積雨雲的天氣裡。悶熱的地面有暖濕氣流,高空有積雨雲,溫差比較大。在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的一種伴隨著高速旋轉的漏斗狀雲柱的強風渦旋。

【維基百科】龍捲風

導致龍捲風出現的一種情況是,地面上的水吸熱變成水蒸氣上升到溫度較低的天空蒸汽層上層後,水蒸氣體積縮小比重增大,繼而下降。由於蒸汽層下面溫度高,下降過程中吸熱,再度上升,遇冷後再下降。在如此反覆的過程中,氣體分子逐漸縮小[需要解釋],最後集中在蒸汽層底層並在此形成低溫區。水蒸氣向低溫區集中,形成雲。雲團逐漸變大,雲內部上下雲團上下溫差越來越小,水蒸氣分子升降幅度越來越大,雲內部上下對流越來越激烈,而雲下氣體分子也不斷補充空間,導致大風的出現。由於與在垂直方向上速度和方向均有切變的風相互作用,上升氣流開始旋轉,形成氣旋。氣旋不斷增強並向地面延伸,出現雲柱。當雲柱到達地面高度時,地面風速急劇上升,龍捲風形成。
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