Легко заметить 20 км должен иногда царить мороз около 200sup>oС. Температура когда кислород и азот, которые входят в состав воздуха, превращаются в жидкость. По законам природы в атмосфере должны были бы идти дожди из жидкого кислорода и азота. Если бы эти дожди, подобно обычному дождю, падали на поверхность Земли, то соприкасаясь с ней, капли азота и кислорода мгновенно испарялись, как на горячей сковороде испаряется упавшая на нее капля воды. Такова должна быть жизнь на Земле согласно неумолимым законам физики. Почему же этого не происходит? Дело в том, что на высоте 15—30 км существует тонкий слой с повышенным содержанием озона. Этот слой поглощает всего 5% излучения, приходящего от Солнца. Однако этого оказывается достаточно, чтобы возникла тропопауза, выше которой температура с высотой не падала, а росла. График зависимости изменения температуры от высоты над поверхностью земли изображен на рисунке. Именно, благодаря этому тонкому слою, температура в атмосфере даже на высоте 15—30 км не опускается ниже минус 60—80 градусов Цельсия, а на поверхности Земли цветут сады, и поют птицы.

Все атмосферные процессы — циклоны, грозы, антициклоны, смерчи, ураганы — упираются в этот озоновый потолок и возвращаются вниз в виде ветра, дождя, снега, града. Если разрушить этот потолок, то тропопауза исчезнет, тропосфера плавно перейдет в стратосферу, и температура здесь также будет падать на 10 градусов на каждый километр высоты. Все атмосферные процессы будут достигать больших высот, а мощность вихрей возрастет многократно. При этом температура сбрасываемых вниз масс дождя и града резко понизится. Это может привести к общему понижению температуры поверхности Земли. Наша озоновая крыша очень хрупкая. К великому сожалению, все, что делает человек, словно специально направлено на ее разрушение.

Что же кладет предел неудержимому росту мощности катастрофического смерча? В термодинамическом отношении он представляет собой гигантскую гравитационно-тепловую машину, в которой вниз падает холодный воздух, совершая работу A1, а вверх поднимается теплый воздух, и на его подъем требуется затратить работу A2. Ввиду большей плотности пада - ющего холодного воздуха A1 > A2. Избыток работы идет на увеличение кинетической энергии смерча DW. Положим, что высота смерча есть H, его сечение S0, a v0 скорость воздушного потока, который движется вверх внутри воронки. Тогда изменение кинетической энергии смерча за 1 с выразится соотношением:

DW = r0v0S0gHDT/T1

где r0=1,3 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях; DT - перепад температур между восходящим и нисходящим потоками; T1 = 300 К - температура у поверхности Земли. Прикинем, чему может равняться DW для конкретного смерча, у которого например, радиус R=100 м, высота Н=15 км, перепад DT=30 К, расход газа v0S0=2,8*106 м3/с. Тогда для DW получается значение 50 ГДж/с. Это гигантская мощность, в 10 раз превосходящая мощность Братской ГЭС, и всю ее смерч может потратить на разрушение. При этом, однако, он должен регулярно пополнять с земли запасы своего топлива — воды. Поскольку теплоемкость воздуха составляет 1кДж/кг*град, то для создания перепада температур DT=30 К между потоками, восходящий поток должен получать в секунду не менее 150 ГДж тепловой энергии. Теплота перехода вода — лед q = 335 кДж/кг, следовательно, смерч должен каждую секунду засасывать и превращать в лед не менее 450 т воды. При этом воду он должен засасывать достаточно равномерно, так как, захватив сразу слишком много воды, например 2—3 кг/м3, он сможет поднять свою добычу не выше 1—2 км, т. е. на высоту, где вода не сможет выделить теплоту перехода вода — лед. Поэтому там, где есть глубокие водоемы (моря, большие озера), смерчи относительно слабы. Наоборот, если воды мало, то перепад температуры между потоками уменьшается и смерч чахнет от жажды. Поэтому в засушливых районах катастрофических смерчей тоже не бывает.

Здесь следует сделать одно замечание. В восходящем и нисходящем потоках количество воды примерно одинаково, и, следовательно, работа, которая тратится на подъем воды, полностью возвращается потоку при падении воды вниз. Поэтому в смерче могут длительно циркулировать потоки с очень высокой концентрацией воды (2—3 кг/м3 и более). Однако резкие изменения концентрации воды приводят к возникновению перетяжек и, как следствие, к разрушению смерча. Таким образом, естественным пределом увеличения мощности смерча является потеря воды из стенок во время его движения.