Пылевой дьявол (также известный на региональном уровне как грязевой дьявол ) — это сильный, хорошо сформированный и относительно недолговечный вихрь . Его размер варьируется от маленького (18 дюймов/полметра в ширину и несколько ярдов/метров в высоту) до большого (более 30 футов/10 м в ширину и более полумили/1 км в высоту). Основное вертикальное движение – вверх. Пылевые дьяволы обычно безвредны, но в редких случаях могут вырасти настолько большими, что представляют угрозу как для людей, так и для имущества. [1] [2]
Их можно сравнить с торнадо в том смысле, что оба представляют собой погодное явление, связанное с вертикально ориентированным вращающимся столбом ветра. Большинство торнадо связано с более крупной родительской циркуляцией — мезоциклоном, образующимся на фоне грозы -суперячейки . Пылевые вихри формируются в виде закрученных восходящих потоков в солнечных условиях и в хорошую погоду, редко приближаясь по интенсивности к торнадо.
Пылевые вихри образуются, когда карман горячего воздуха у поверхности быстро поднимается сквозь более холодный воздух над ним, образуя восходящий поток. Если условия подходящие, восходящий поток может начать вращаться. Поскольку 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 пылевом вихре заставляет другой горячий воздух двигаться горизонтально внутрь к основанию вновь образующегося вихря. По мере того, как все больше горячего воздуха устремляется к развивающемуся вихрю, чтобы заменить поднимающийся воздух, эффект вращения становится еще более усиливающимся и самоподдерживающимся. [3] Пылевой дьявол в полностью сформированном виде представляет собой воронкообразный дымоход, по которому движется горячий воздух как вверх, так и по кругу. Поднимаясь вверх, горячий воздух охлаждается, теряет плавучесть и в конечном итоге перестает подниматься. Поднимаясь, он вытесняет воздух, который опускается за пределы ядра вихря. Этот возврат холодного воздуха уравновешивает вращающуюся внешнюю стенку горячего воздуха и сохраняет стабильность системы. [4]
Эффект вращения вместе с поверхностным трением обычно вызывает поступательный импульс. Пылевой дьявол может сохраняться, если он движется над близлежащими источниками горячего приземного воздуха. [5]
Поскольку доступный горячий воздух у поверхности направляется вверх по пылевому вихру, в конечном итоге он будет втягивать окружающий более холодный воздух. Как только это произойдет, эффект будет впечатляющим, и пылевой вихрь рассеется за секунды. Обычно это происходит, когда пылевой дьявол движется медленно (истощение) или начинает проникать в местность с более низкой температурой поверхности. [6]
Определенные условия повышают вероятность образования пылевых вихрей.
На Земле многие пылевые вихри 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 вырасти очень большим и сильным, 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. . [7] Из-за их небольшого диаметра сила Кориолиса незначительна в самом пылевом вихре, поэтому пылевые вихри с антициклоническим вращением все же встречаются. [8]
Пылевые вихри обычно не причиняют травм, но в прошлом редкие и серьезные пылевые вихри приводили к повреждениям и даже гибели людей. [9] Один такой пылевой смерч обрушился на ярмарочную площадь округа Коконино во Флагстаффе, штат Аризона , 14 сентября 2000 года, причинив значительный ущерб нескольким временным палаткам, стендам и киоскам, а также некоторым постоянным конструкциям ярмарочной площади. Сообщается о нескольких пострадавших, но погибших нет. Судя по степени нанесенного ущерба, предполагается, что пыльный дьявол вызвал скорость ветра до 75 миль в час (120 км/ч), что эквивалентно торнадо EF0 . [10] 19 мая 2003 года пылевой дьявол сорвал крышу двухэтажного здания в Ливане, штат Мэн , в результате чего оно обрушилось и убило находившегося внутри человека. [11] [12] 18 июня 2008 года женщина недалеко от Каспера, штат Вайоминг, погибла, когда пыльный дьявол заставил небольшой сарай для бомбардиров на молодежном бейсбольном поле перевернуться на нее. Она пыталась укрыться от пыльного дьявола, зайдя за сарай. [13] В Восточном Эль-Пасо, штат Техас , в 2010 году трое детей в надувном домике для прыжков были подобраны пыльным дьяволом и подняты на высоту более 10 футов (3 м), перелетели через забор и приземлились на заднем дворе в трех домах от них. [14] [15] В Коммерс-Сити, штат Колорадо , в 2018 году мощный пылевой дьявол подбросил в воздух два переносных горшка ; никто не пострадал. [16] [17] В 2019 году большой пылевой смерч в уезде Юйчэн провинции Хэнань, Китай, убил 2 детей и ранил 18 детей и 2 взрослых, когда надувной замок был поднят в воздух. [18]
Пылевые дьяволы стали причиной около 100 авиакатастроф. [19] Хотя многие инциденты были простыми проблемами при рулении, некоторые имели фатальные последствия. Пылевые вихри также считаются серьезной опасностью для парашютистов и пилотов парапланеризма , поскольку они могут привести к падению парашюта или параплана практически без предупреждения на высотах, которые считаются слишком низкими, чтобы их можно было отрезать , и способствовать серьезным травмам или смерти парашютистов. [20] [21] [22] Так было 1 июня 1996 года, когда из-за пыльного вихря парашют парашютиста рухнул примерно на высоте 30 футов (9,1 м) над землей. Позже он скончался от полученных травм. [23] Пылевые дьяволы также могут способствовать возникновению лесных пожаров. Один случай произошел в Энгебеке, Дания , в 1868 году, когда пылевой дьявол бросил пучок в обогреватель, вызвав лесной пожар, который, возможно, распространился на площадь от 10 000 до 50 000 гектаров или более [24].
Пылевые дьяволы, даже небольшие (на Земле), могут создавать радиошум и электрические поля напряжением более 10 000 вольт на метр. [25] Пылевой дьявол собирает мелкие частицы грязи и пыли. Когда частицы вращаются, они становятся электрически заряженными за счет контактного или фрикционного заряда ( трибоэлектрификация ). Вращающиеся заряженные частицы также создают магнитное поле, которое колеблется от 3 до 30 раз в секунду. [26]
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 которой он проходит. Большой пылевой дьявол диаметром около 100 метров (330 футов) у основания может поднять в воздух около 15 метрических тонн (17 коротких тонн) пыли за 30 минут. Гигантские пылевые бури, проносящиеся по пустыням мира, составляют 8% минеральной пыли в атмосфере каждый год во время нескольких возникающих ураганов. Для сравнения, значительно меньшие по размеру пылевые вихри, которые летают по пустыням, поднимают примерно в три раза больше пыли, тем самым оказывая большее совокупное воздействие на содержание пыли в атмосфере. Когда это происходит, их часто называют песчаными столбами . [27]
Марсианские пылевые вихри — это конвективные атмосферные вихри , возникающие на поверхности Марса . Они были обнаружены по данным, полученным от зондов НАСА «Викинг» , и были сфотографированы орбитальными спутниками и наземными марсоходами в ходе последующих миссий.
Марсианские пылевые вихри, хотя по формированию и внешнему виду сравнимы с земными пылевыми вихрями, могут быть во много раз крупнее земных . Они могут быть достаточно мощными, чтобы представлять угрозу марсоходам и другим технологиям, [28] хотя некоторые задокументированные столкновения фактически принесли пользу марсоходам, очистив их от пыли.В Австралии Пыльный Дьявол более известен как «Вилли Вилли». [29] В Ирландии Пыльные Дьяволы известны как «sí gaoithe» или «Сказочный ветер». [30] [31]
Горячие угли под свежевыпавшим пеплом на недавно выгоревших участках иногда могут образовывать многочисленные пылевые вихри. Более легкий вес и более темный цвет пепла могут создавать пылевые вихри, видимые на высоте сотен футов.
Пепельные дьяволы по форме похожи на пылевых дьяволов, и их часто можно увидеть в нестабильные дни на участках шрамов от недавних пожаров.
Угольные дьяволы часто встречаются в угольном городе Цагаан Хад в провинции Южная Гоби , Монголия . Они возникают, когда пылевые вихри подхватывают большое количество складированного угля. Их темный цвет делает их похожими на торнадо.
Огненные вихри или водовороты, иногда называемые огненными дьяволами или огненными смерчами, можно увидеть во время интенсивных пожаров в горючих строительных конструкциях или, что чаще, при лесных или кустарниковых пожарах. Огненный вихрь – это вихревое образование горящих газов, выделяющихся из горючего материала. Генезис вихря, вероятно, аналогичен пылевому дьяволу. В отличие от пылевого дьявола, маловероятно, чтобы высота, достигаемая вихрем горючего газа, превышала видимую высоту вертикального пламени из-за турбулентности в окружающих газах, которая препятствует созданию стабильного пограничного слоя между вращающимися/поднимающимися газами. относительно окружающих газов. [32]
«Сенной дьявол» — это нежный вихрь, образующийся в теплом воздухе над полями свежескошенного сена . Вихрь образуется из столба горячего воздуха, поднимающегося над землей в безветренные солнечные дни, безвредно раскачивающего стебли и комки сена в воздухе, часто к радости детей и зрителей. [33] [34] [35]
Те же самые условия могут вызвать снежный вихрь , снежный дьявол или иногда называемый «снонадо», хотя дифференциальный нагрев сложнее в заснеженных районах. [36]
Паровые дьяволы — это небольшой вихревой столб насыщенного воздуха различной высоты, но небольшого диаметра, образующийся, когда холодный воздух лежит над гораздо более теплым водоемом или насыщенной поверхностью. [37] Они также часто наблюдаются в паре, поднимающемся от электростанций . [38]
