Jak se staví tornádo

Jedním z nejpřitažlivějších exponátů Informačního centra Obnovitelné zdroje, které bylo právě před rokem otevřeno v Hradci Králové, je simulátor síly větru – funkční model tornáda. Tento model je jediným modelem tornáda v České republice. Informační centrum vybudovala a exponáty vybavovala firma M-Plus. Zeptali jsme proto jejího zástupce, jak se staví tornádo. Paní Kateřina Soukupová vypráví:

Když jsme v rámci projektování a tvorby scénáře expozice Informačního centra Hučák přišli s nápadem oživit prezentaci funkčním modelem tornáda, domnívali jsme se, že tornádo je úkaz v České republice výjimečný. Myslili jsme, že chceme-li inspiraci, musíme zamířit nejlépe do USA. Tam návod k sestrojení modelu údajně zná žák každé střední školy. Energii nám dávalo vědomí, že u nás jde o myšlenku originální a průkopnickou. Teprve po konzultacích s odborníkem na meteorologické jevy, RNDr. Milanem Šálkem z Hydrometeorologického ústavu ČR, jsme zjistili, že četnost tornád v ČR není vůbec zanedbatelná (www.chmi.cz/tornádo), i to, že naše představa modelu, tak jak ji máme v projektu, se dost vymyká ve světě existujícím řešením. Ta jsou robustní a koncepčně odlišná. Vzhledem k výtvarně-prostorové dispozici interaktivní expozice IC Hučák a s ohledem na snahu o estetické technicistní řešení jsme totiž projektovali model štíhlý, o nezvykle malém průměru válce, s atypickým počtem trubic foukajících vzduch a navíc uzavřený v plexisklovém pouzdru. To mělo omezit pokušení neukázněných návštěvníků ucpávat zdroje proudění vzduchu i „kouře“.

Upletli jsme si na sebe bič
Sami jsme si tedy úkol ztížili vlastním zadáním. Ani po konzultacích s doktorem Šálkem jsme totiž neobjevili cokoliv, co odpovídalo naší představě. Ale necouvli jsme. Klasické modely podle „americké předlohy“ mají totiž průměr 1 m i více, půdorys spíše čtvercový (sférický čtverec), 4 trubice s otvory pro foukání vzduchu a většinou žádné kryty, které by proudění vzduchu ovlivňovaly.

První český model tornáda, tak jak dnes funguje v IC Hučák, je unikátní kruhový prototyp o průměru 0,8 m, výšce 2,5 m, se třemi díly plexiskla, které zcela kryjí obvodové plochy mezi třemi trubicemi. Z důvodu neobvyklých rozměrů a nestandardního tvaru ho modeláři vyvíjeli metodou postupného odlaďování jednotlivých parametrů vzájemného působení prvků, tj. hustoty vyvíjeného kouře, síly, resp. kapacity nasávání sloupce kouře u stropu, a dále směru a síly foukání vzduchu z otvorů tří trubic po obvodu a až s milimetrovou přesností odladěné úhly nasazení tří dílů plexikrytů válcového modelu.

Klíčem je fyzika a experiment
K dosažení kýženého efektu – tzn. viditelného víru s přibližně svislou osou, který v přírodě tvoří spojnici mezi zemským povrchem a bouřkovým mrakem a v modelu pak spojnici mezi dnem a stropem válce – bylo třeba desítek hodin trpělivosti a postupného poznávání všech veličin, které vytvoření „víru“ ovlivňují. Výsledek, tedy štíhlý a efektní model tornáda s volbou jednotlivých komponentů o správném výkonu (ventilátory, vyvíječ kouře), hustotě média (kapalina, z níž se vyvíjí kouř), směru víru (po směru otáčení zeměkoule) a vhodném úhlu obvodových stěn pro proudění vzduchu (tři díly plexiskla – kryty válce), dokazuje, že stojí za to se vydat i cestami novými a nevyzkoušenými. Ostatně přijeďte a posuďte sami.

---

Tip na výlet
Udělejte si výlet do Hradce Králové. Informační centrum Obnovitelné zdroje je otevřeno denně od 9 do 16 hodin. Kromě tornáda se tu seznámíte i s historií i současností využívání obnovitelných zdrojů, s principy výroby elektřiny v těchto zdrojích, a po dohodě s pracovníky IC můžete navštívit i malou vodní elektrárnu Hučák, která letos slaví 100 let od zahájení výstavby.

Kontakt: Informační centrum Obnovitelné zdroje: Křižíkova 233, 500 03 Hradec Králové
Tel.: 492 110 160, 725 781 564, 725 781 565; e-mail: infocentrum.oze@cez.cz
Více o novém informačním centru jsme psali v 3pólu, červen 2008,
viz http://www.3pol.cz/index.asp?clanek&view&678

---

Co dělat, když uvidíte skutečné tornádo v přírodě?
Držte se v bezpečné vzdálenosti. Poznamenejte si co nejpřesněji dobu výskytu tornáda – kdy se poprvé objevilo a dobu trvání. Co nejpřesněji popište místo výskytu. Snažte se rozlišit směr rotace – zda při pohledu ze země rotuje zleva doprava či naopak. Dále si všímejte prostoru nad tornádem – zda je viditelně spojené se spodní základnou bouřkových mraků, či nikoliv, zda se „spouštělo" ze spodní základny mraků směrem k zemi, nebo zda se nejdříve objevil prašný vír na zemi. Pokud náhodou máte po ruce kameru nebo fotoaparát, snažte se pořídit co nejvíce záběrů. Můžete-li zaznamenat čas, udělejte to. Předejte své pozorování co nejdříve odborníkům v Českém hydrometeorologickém ústavu. Na http://www.chmu.cz/torn/tor5.html najdete další detaily, kontakty a formuláře pro záznam jevu.

---

web:
WW2010: A Look at Thunderstorms and their Severe Weather Potential
http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/svr/home.rxml
Základní informace o typech konvektivních bouří a jejich možném doprovodném počasí.

The Tornado Project
http://www.tornadoproject.com
Vše o tornádech na populární úrovni. Možnost koupě knih a videokazet, věnovaných tornádům.

Chuck Doswell: What is a tornado?
http://www.cimms.ou.edu/~doswell/a_tornado/atornado.html
Pravděpodobně nejpodrobnější odborné pojednání o tornádech, dostupné na internetu.
http://www.ceskatelevize.cz/program/port/fyzika/374-hurikan-v-lahvi-a-ohnive-tornado
Předvedení pokusu s demonstrací „vodního“ tornáda v lahvi a ohnivého tornáda.

---

Pokus:

Tornádo v láhvi

Úkol: Jak dostanete vodu dolů z horní PET láhve do druhé láhve, aniž byste láhve stlačovali?
Pomůcky: svařené (slepené) provrtané vršky od PET láhví, dvě stejné PET láhve, voda, barvivo.
Provedení: Jednu láhev zcela zaplníme vodou, našroubujeme na ni slepené vršky a do volného závitu našroubujeme druhou láhev (prázdnou). Sestavu otočíme plnou lahví nahoru. Trocha vody proteče do dolní láhve, poté však přestane téct. Vodu z horní do dolní láhve dostaneme tak, že rychlým krouživým pohybem roztočíme vodu v horní láhvi – středem vzniklého víru pronikne z dolní láhve „tornádo" vzduchu. Po chvíli steče všechna voda do dolní láhve.
Vysvětlení: Tlak vzduchu v dolní láhvi ve spojení s malým přechodovým otvorem zabraňuje stékání vody. Při vzniku víru se povrchová vrstva v přechodu naruší a středem vnikne tornádo vzduchu – cesta k výměně je otevřena.
Zdroj: http://fyzweb.cuni.cz/piskac/pokusy/www/mechtek/tornado.htm