龍卷風(fēng)/臺(tái)風(fēng)的形成和觀測(cè)--科技館展品展項(xiàng)方案

展示內(nèi)容

展項(xiàng)通過(guò)互動(dòng)操作，展臺(tái)內(nèi)各裝置協(xié)同作用，模擬龍卷風(fēng)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。在展項(xiàng)底部平臺(tái)，設(shè)有水霧發(fā)生器、水位監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備。展項(xiàng)的3根立柱兼具支撐和側(cè)風(fēng)風(fēng)口的功能。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家參與時(shí)，觀眾按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)展項(xiàng)被啟動(dòng)后，水霧發(fā)生器、龍卷風(fēng)發(fā)生器等同時(shí)工作，從裝置底部制造霧氣，并在工業(yè)風(fēng)機(jī)和側(cè)風(fēng)作用的驅(qū)使下，霧氣的運(yùn)動(dòng)軌跡漸漸形成旋轉(zhuǎn)上升的趨勢(shì)最終被吸入排風(fēng)系統(tǒng)，如此往復(fù)，便形成了觀眾眼中所見(jiàn)的龍卷風(fēng)形態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)模擬。

科學(xué)原理

龍卷風(fēng)是大氣中最強(qiáng)烈的渦旋的現(xiàn)象，是從雷雨云底伸向地面或水面的一種范圍很小而風(fēng)力極大的強(qiáng)風(fēng)旋渦。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家龍卷風(fēng)常發(fā)生于夏季的雷雨天氣時(shí)，尤以下午至傍晚最為多見(jiàn)，影響范圍雖小，但破壞力極大。

主要設(shè)備與材料清單

主要設(shè)備：開(kāi)關(guān)電源、燈、軸流風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、繼電器、霧化器

主要材料：方管、碳鋼板、不銹鋼、木工板、亞克力、人造石

參與方式

按下“啟動(dòng)”按鈕，觀看龍卷風(fēng)形成的過(guò)程和形態(tài)。

表現(xiàn)形式

機(jī)電互動(dòng)

展品拓展內(nèi)容

什么是龍卷風(fēng)？龍卷風(fēng)如何形成？龍卷風(fēng)，是一種非常猛烈天氣現(xiàn)象，它還有不少的別名，如“龍吸水”、“龍擺尾”、“倒掛龍”等等。

現(xiàn)在我們知道，龍卷風(fēng)是一個(gè)猛烈旋轉(zhuǎn)著的圓形空氣柱，它的上端與雷雨云相接，下端有的懸在半空中，有的直接延伸到地面或水面，一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向前移動(dòng)。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家發(fā)生在海上，猶如“龍吸水”的現(xiàn)象，稱為“水龍卷”;出現(xiàn)在陸上，卷?yè)P(yáng)塵土，卷走房屋、樹(shù)木等的龍卷，稱為“陸龍卷”。遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，它不僅很象吊在空中晃晃悠悠的一條巨蟒，而且很象一個(gè)擺動(dòng)不停的大象鼻子。

這個(gè)大“象鼻”究竟是怎樣形成的呢?

大自然里的龍卷風(fēng)誕生在雷雨云里。在雷雨云里，空氣擾動(dòng)十分厲害，上下溫差懸殊。在地面，氣溫是攝氏二十幾度，越往高空，溫度越低。在積雨云頂部八千多米的高空，溫度低到攝氏零下三十幾度。這樣，上面冷的氣流急速下降，下面熱的空氣猛烈上升。上升氣流到達(dá)高空時(shí)，如果遇到很大的水平方向的風(fēng)，就會(huì)迫使上升氣流“倒掛”(向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。由于上層空氣交替擾動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用，形成許多小渦旋。這些小渦旋逐漸擴(kuò)大。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家上下激蕩越發(fā)強(qiáng)烈，終于形成大渦旋。大渦旋先是繞水平軸旋轉(zhuǎn)，形成了一個(gè)呈水平方向的空氣旋轉(zhuǎn)柱。然后，這個(gè)空氣旋轉(zhuǎn)柱的兩端漸漸彎曲，并且從云底慢慢垂了下來(lái)。對(duì)積雨云前進(jìn)的方向來(lái)說(shuō)，從左邊伸出云體的叫“左龍卷”，從右邊伸出云體的叫“右龍卷”;前者順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后者反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。伸到地面的一般是右龍卷，左龍卷伸下來(lái)的機(jī)會(huì)不多。

另外，龍卷風(fēng)也容易在兩條颮線的交點(diǎn)上發(fā)生。颮線經(jīng)常出現(xiàn)在炎熱季節(jié)強(qiáng)冷空氣的最“前哨”。

龍卷風(fēng)出現(xiàn)時(shí)，往往不只一個(gè)。有時(shí)從同一塊積雨云中可以出現(xiàn)兩個(gè)，甚至兩個(gè)以上的“象鼻”--漏斗云柱。只是有的“象鼻”剛剛開(kāi)始下伸，有的“象鼻”下端卻已經(jīng)接地或在接地后正在縮回云中，也有的在云底伸伸縮縮、始終不垂到地面。

龍卷風(fēng)的范圍小，直徑平均為200-300米;直徑最小的不過(guò)幾十米，只有極少數(shù)直徑大的才達(dá)到1000米以上。它的壽命也很短促，往往只有幾分鐘到幾十分鐘，最多不超過(guò)幾小時(shí)。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家其移動(dòng)速度平均每秒15米，最快的可達(dá)70米;移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度大多在10公里左右，短的只有幾十米，長(zhǎng)的可達(dá)幾百公里以上。它造成破壞的地面寬度，一般只有l-2公里。

龍卷風(fēng)的脾氣極其粗暴。在它所到之處，吼聲如雷，強(qiáng)的猶如飛機(jī)機(jī)群在低空掠過(guò)。這可能是由于渦旋的某些部分風(fēng)速超過(guò)聲速，因而產(chǎn)生小振幅的沖擊波。科技館展品制作生產(chǎn)源頭工廠-上海慣量自動(dòng)化有限公司提示大家龍卷風(fēng)里的風(fēng)速究競(jìng)有多大?人們還無(wú)法測(cè)定，因?yàn)槿魏物L(fēng)速計(jì)都經(jīng)受不住它的摧毀。一般情況，風(fēng)速可能在每秒50-150米，極端情況下，甚至達(dá)到每秒300米或超過(guò)聲速。

形成龍卷風(fēng)必須具備一定的溫度與濕度等氣象條件，并需要側(cè)向氣旋。上海慣量自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的科技館展品-“龍卷風(fēng)”根據(jù)了龍卷風(fēng)的形成機(jī)制，人工制造側(cè)向旋轉(zhuǎn)氣流，由大功率煙霧發(fā)生器提供演示載體，逼真地模擬了龍卷風(fēng)的形成過(guò)程。