龍卷風/臺風的形成和觀測--科技館展品展項方案

展示內容

展項通過互動操作，展臺內各裝置協同作用，模擬龍卷風的運動形態。在展項底部平臺，設有水霧發生器、水位監測儀等設備。展項的3根立柱兼具支撐和側風風口的功能。科技館展品制作生產源頭工廠-上海慣量自動化有限公司提示大家參與時，觀眾按下啟動按鈕，當展項被啟動后，水霧發生器、龍卷風發生器等同時工作，從裝置底部制造霧氣，并在工業風機和側風作用的驅使下，霧氣的運動軌跡漸漸形成旋轉上升的趨勢最終被吸入排風系統，如此往復，便形成了觀眾眼中所見的龍卷風形態的現場模擬。

科學原理

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

主要設備與材料清單

主要設備：開關電源、燈、軸流風機、鼓風機、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”按鈕，觀看龍卷風形成的過程和形態。

表現形式

機電互動

展品拓展內容

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

現在我們知道，龍卷風是一個猛烈旋轉著的圓形空氣柱，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，一邊向前移動。科技館展品制作生產源頭工廠-上海慣量自動化有限公司提示大家發生在海上，猶如“龍吸水”的現象，稱為“水龍卷”;出現在陸上，卷揚塵土，卷走房屋、樹木等的龍卷，稱為“陸龍卷”。遠遠看去，它不僅很象吊在空中晃晃悠悠的一條巨蟒，而且很象一個擺動不停的大象鼻子。

這個大“象鼻”究竟是怎樣形成的呢?

大自然里的龍卷風誕生在雷雨云里。在雷雨云里，空氣擾動十分厲害，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。上升氣流到達高空時，如果遇到很大的水平方向的風，就會迫使上升氣流“倒掛”(向下旋轉運動)。由于上層空氣交替擾動，產生旋轉作用，形成許多小渦旋。這些小渦旋逐漸擴大。科技館展品制作生產源頭工廠-上海慣量自動化有限公司提示大家上下激蕩越發強烈，終于形成大渦旋。大渦旋先是繞水平軸旋轉，形成了一個呈水平方向的空氣旋轉柱。然后，這個空氣旋轉柱的兩端漸漸彎曲，并且從云底慢慢垂了下來。對積雨云前進的方向來說，從左邊伸出云體的叫“左龍卷”，從右邊伸出云體的叫“右龍卷”;前者順時針旋轉，后者反時針旋轉。伸到地面的一般是右龍卷，左龍卷伸下來的機會不多。

另外，龍卷風也容易在兩條颮線的交點上發生。颮線經常出現在炎熱季節強冷空氣的最“前哨”。

龍卷風出現時，往往不只一個。有時從同一塊積雨云中可以出現兩個，甚至兩個以上的“象鼻”--漏斗云柱。只是有的“象鼻”剛剛開始下伸，有的“象鼻”下端卻已經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。

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

龍卷風的脾氣極其粗暴。在它所到之處，吼聲如雷，強的猶如飛機機群在低空掠過。這可能是由于渦旋的某些部分風速超過聲速，因而產生小振幅的沖擊波。科技館展品制作生產源頭工廠-上海慣量自動化有限公司提示大家龍卷風里的風速究競有多大?人們還無法測定，因為任何風速計都經受不住它的摧毀。一般情況，風速可能在每秒50-150米，極端情況下，甚至達到每秒300米或超過聲速。

形成龍卷風必須具備一定的溫度與濕度等氣象條件，并需要側向氣旋。上海慣量自動化有限公司生產的科技館展品-“龍卷風”根據了龍卷風的形成機制，人工制造側向旋轉氣流，由大功率煙霧發生器提供演示載體，逼真地模擬了龍卷風的形成過程。