Пыльный дьявол - Dust devil

Пыльный дьявол
Пыль devil.jpg
Пыльный дьявол в Аризоне
Ареал появления Преимущественно умеренные и тропические регионы
Сезон Наиболее часто встречается летом
Эффект Пыль и мусор поднимаются в воздух, возможно повреждение ветром
Пыльный дьявол в Кракове , Польша

Дьявол пыли является сильным, хорошо сформировано, и относительно недолговечен вихрем , начиная от небольшого (полуметра ширины и несколько метров высоты) до больших (более 10 м в ширину и более 1 км в высоту). Основное вертикальное движение - вверх. Пылевые дьяволы обычно безвредны, но в редких случаях могут вырасти достаточно большими, чтобы представлять угрозу как для людей, так и для имущества.

Пыльный дьявол в Рамади , Ирак
Последовательность пыльных дьяволов

Они сравнимы с торнадо в том, что оба являются погодным явлением, включающим вертикально ориентированный вращающийся столб ветра. Большинство торнадо связано с более крупной родительской циркуляцией, мезоциклоном в задней части грозы суперячейки . Пыльные дьяволы образуются в виде вихревого восходящего потока в солнечных условиях в ясную погоду, редко приближаясь к силе торнадо.

Формирование

Пыльные дьяволы образуются, когда карман горячего воздуха у поверхности быстро поднимается через более прохладный воздух над ним, образуя восходящий поток. Если условия подходящие, восходящий поток может начать вращаться. Когда воздух быстро поднимается, столб горячего воздуха вытягивается вертикально, тем самым перемещая массу ближе к оси вращения, что вызывает усиление эффекта вращения за счет сохранения углового момента . Вторичный поток в дьяволе пыли приводит к другому горячему воздуху скорости горизонтально внутрь к нижней части новой образующей вихря. По мере того, как больше горячего воздуха устремляется к развивающемуся вихрю, чтобы заменить поднимающийся воздух, эффект вращения становится еще более интенсивным и самоподдерживающимся. Полностью сформированный пылевой дьявол представляет собой воронкообразный дымоход, по которому горячий воздух движется вверх и по кругу. Когда горячий воздух поднимается, он охлаждается, теряет плавучесть и в конце концов перестает подниматься. Поднимаясь, он вытесняет воздух, который опускается за пределы ядра вихря. Этот возвращающийся холодный воздух действует как баланс против вращающейся внешней стенки горячего воздуха и поддерживает стабильность системы.

Эффект вращения, наряду с поверхностным трением , обычно приводит к движению вперед. Пылевой дьявол может продержаться дольше, перемещаясь над близлежащими источниками горячего поверхностного воздуха.

Поскольку доступный горячий воздух у поверхности направляется вверх к пыльнику, в конечном итоге будет засасываться окружающий более прохладный воздух. Как только это происходит, эффект становится драматичным, и пыльный черт рассеивается за секунды. Обычно это происходит, когда пылевой дьявол движется недостаточно быстро (истощение) или начинает входить в местность, где температура поверхности ниже.

Определенные условия увеличивают вероятность образования пылевого дьявола.

  • Плоская бесплодная местность, пустыня или гудронированное шоссе: плоские условия увеличивают вероятность того, что «топливо» горячего воздуха будет почти постоянным. В пыльных или песчаных условиях частицы будут захватываться вихрем, что сделает пылевого дьявола легко видимым, но это не обязательно для образования вихря.
  • Ясное небо или слабая облачность: поверхность должна поглощать значительное количество солнечной энергии, чтобы нагреть воздух у поверхности и создать идеальные условия пыльного дьявола.
  • Легкий или нулевой ветер и прохладная атмосферная температура . Основным фактором устойчивости пылевого дьявола является огромная разница в температуре между приземным воздухом и атмосферой. Ветреная погода дестабилизирует вращающийся эффект пыльного дьявола.

Интенсивность и продолжительность

На Земле многие пылевые дьяволы обычно маленькие и слабые, часто менее 3 футов (0,9 м) в диаметре с максимальной скоростью ветра в среднем около 45 миль в час (70 км / ч), и они часто рассеиваются менее чем через минуту после образования. В редких случаях пылевой дьявол может стать очень большим и интенсивным, иногда достигая диаметра до 300 футов (90 м) при скорости ветра более 60 миль в час (100 км / ч +) и может длиться более 20 минут, прежде чем рассеяться. .

Опасности

Пылевые дьяволы обычно не причиняют травм, но редкие, сильные пылевые дьяволы в прошлом причиняли ущерб и даже смертельные случаи. Один из таких пыльных дьяволов ударил 14 сентября 2000 года в торгово- выставочный центр округа Коконино в Флагстаффе, штат Аризона , в результате чего был нанесен значительный ущерб нескольким временным палаткам, стендам и будкам, а также некоторым постоянным строениям ярмарочных площадей. Сообщалось о нескольких травмах, но погибших нет. Основываясь на степени оставленных повреждений, считается, что пылевой дьявол произвел ветер со скоростью 75 миль в час (120 км / ч), что эквивалентно торнадо EF-0 . 19 мая 2003 года пылевой дьявол поднял крышу двухэтажного здания в Ливане, штат Мэн , в результате чего она обрушилась и убил человека внутри. В Восточном Эль-Пасо, штат Техас, в 2010 году трое детей в надувном прыжковом домике были подобраны пылевым дьяволом и поднялись на высоту более 10 футов (3 м), перелезли через забор и приземлились на заднем дворе в трех домах от них. В 2018 году в Коммерс-Сити, штат Колорадо , мощный пылевой дьявол выбросил в воздух два горшка . В результате инцидента никто не пострадал. В 2019 году большой пылевой дьявол в округе Ючэн, провинция Хэнань, Китай, убил 2 детей и ранил 18 детей и 2 взрослых, когда надувной замок был поднят в воздух.

Пылевые дьяволы были причастны примерно к 100 авиакатастрофам. Хотя многие инциденты были простыми проблемами при рулении, некоторые из них имели фатальные последствия. Пыльные дьяволы также считаются серьезной опасностью для парашютистов и пилотов парапланеристов, поскольку они могут вызвать обрушение парашюта или параплана практически без предупреждения на высоте, которая считается слишком низкой, чтобы ее можно было срезать , и способствуют серьезным травмам или смерти парашютистов.

Электротехническая деятельность

Пылевые дьяволы, даже маленькие (на Земле), могут создавать радиопомехи и электрические поля более 10 000 вольт на метр. Пылевой дьявол собирает мелкие частицы грязи и пыли. По мере того, как частицы вращаются, они становятся электрически заряженными за счет контактной или фрикционной зарядки ( трибоэлектризация ). Вращающиеся заряженные частицы также создают магнитное поле, которое колеблется от 3 до 30 раз в секунду.

Эти электрические поля могут помочь вихрям поднимать материал с земли в атмосферу. Полевые эксперименты показывают, что пылевой дьявол может поднимать 1 грамм пыли в секунду с каждого квадратного метра (10 фунтов / с с каждого акра) земли, над которым он проходит. Большой пылевой дьявол размером около 100 метров (330 футов) в поперечнике у основания может поднять в воздух около 15 метрических тонн (17 коротких тонн) пыли за 30 минут. Гигантские пыльные бури, которые проносятся по пустыням мира, ежегодно вносят 8% минеральной пыли в атмосферу во время нескольких штормов. Для сравнения: гораздо меньшие по размеру пылинки, которые кружатся по пустыням летом, поднимают примерно в три раза больше пыли, тем самым оказывая большее комбинированное воздействие на запыленность атмосферы. Когда это происходит, их часто называют песчаными столбами .

Марсианские пыльные дьяволы

Пылевой дьявол на Марсе ( MGS ).
Пылевые дьяволы оставляют на поверхности Марса извилистые темные следы.
Змея Пыль Дьявол Марса ( MRO ).

Пылевые дьяволы также встречаются на Марсе (см. Следы пылевых дьяволов ) и были впервые сфотографированы орбитальными аппаратами « Викинг» в 1970-х годах. В 1997 году спускаемый аппарат Mars Pathfinder обнаружил проходящего над ним пылевого дьявола. На первом изображении ниже, сделанном Mars Global Surveyor, длинная темная полоса образована движущимся закрученным столбом марсианской атмосферы. Сам пылевой дьявол (черное пятно) карабкается по стене кратера. Полосы справа - это песчаные дюны на дне кратера.

Марсианские пылевые дьяволы могут быть в пятьдесят раз шире и в десять раз выше земных пылевых дьяволов, а большие могут представлять угрозу для наземных технологий, отправляемых на Марс. 7 ноября 2016 года пять таких пылевых дьяволов высотой от 0,5 до 1,9 км были сфотографированы в ходе одного наблюдения, проведенного миссией Mars Orbiter в южном полушарии Марса.

Члены миссии, наблюдающие за марсоходом Spirit на Марсе, сообщили 12 марта 2005 года, что в результате удачной встречи с пылевым дьяволом были очищены солнечные панели этого робота. Уровни мощности резко возросли, и ожидается, что ежедневная научная работа будет расширяться. Подобное явление (солнечные панели, таинственным образом очищенные от скопившейся пыли) ранее наблюдалось с марсоходом Opportunity , и причиной этого также подозревали пылевых дьяволов. Считается, что электрическая активность, связанная с пылевыми дьяволами, генерирует молнии на Марсе, но это еще не было окончательно обнаружено.

Пыльный дьявол на холмистой местности в четырехугольнике Амазонки
Пыльные дьяволы в Валлес-Маринерис ( MRO )
Пыльный дьявол в кратере Езеро
Пылевые дьяволы на Марсе
Анимация составлена ​​из фотографий, полученных марсоходом Spirit . Счетчик в нижнем левом углу показывает время в секундах после того, как была сделана первая фотография в последовательности. На последних кадрах виден след на поверхности Марса. На заднем плане также появляются три других пылевых дьявола.
Анимация составлена ​​из фотографий, полученных марсоходом Curiosity (9 августа 2020 г.)
Анимация составлена ​​из фотографий, полученных марсоходом Perseverance (18 июня 2021 г.)
The Serpent Dust Devil на Марсе - видео (01:16)

Альтернативные имена

В Австралии пыльный дьявол также известен как «Вилли-Вилли».

В Ирландии пыльные дьяволы известны как «Ши-гаойте» или «Сказочный ветер».

Связанные явления

Снежный вихрь , похожий на пыльного дьявола, на горе Рояль в Монреале , Канада
Угольный дьявол в Монголии
Пепельный дьявол. Пожар был в хребтах Шелл-Крик и Антилопа-Маунтин.

Огненные вихри или водовороты, иногда называемые огненными дьяволами или огненными смерчами, можно увидеть во время интенсивных пожаров в горючих строительных конструкциях или, чаще, при лесных или кустарных пожарах. Огненный вихрь - это вихреобразное образование горящих газов, выделяющихся из горючего материала. Возникновение вихря, вероятно, похоже на возникновение пылевого дьявола. В отличие от пылевого дьявола, маловероятно, что высота, достигаемая вихрем горящего газа, больше видимой высоты вертикального пламени из-за турбулентности в окружающих газах, которые препятствуют созданию устойчивого пограничного слоя между вращающимися / поднимающимися газами. относительно окружающих газов.

Горячий пепел под свежеотложенным пеплом в недавно сгоревших местах может иногда создавать многочисленные пылинки. Более легкий вес и более темный цвет пепла могут создавать пылевые дьяволы, которые видны на сотни футов в воздухе.

Пепельные дьяволы похожи на пыльных дьяволов, и их часто можно увидеть в нестабильные дни на участках рубцов от недавних пожаров.

Паровые дьяволы - это явление, которое часто наблюдается в паре, поднимающемся от электростанций .

В тех же условиях может образоваться снежный вихрь, хотя в заснеженных районах дифференциальный нагрев затруднен.

Угольные дьяволы распространены в угольном городе Цагаан Хад в провинции Южная Гоби , Монголия . Они возникают, когда пыльные дьяволы собирают большое количество накопленного угля. Их темный цвет делает их похожими на торнадо.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки