Пыльный дьявол – что это и где его можно встретить
В странах с жарким и сухим тропическим климатом можно встретить пыльного дьявола – однако это не только земное явление.
Повстречать пыльного дьявола могут, например, жители Саудовской Аравии, Кувейта и Ирана. Впрочем, он также способен появиться в Аризоне и Неваде (США) и в других засушливых регионах.
Может показаться, что речь идет о каком-то фантастическом персонаже, однако пыльным дьяволом называют атмосферное явление, возникающее, когда земная поверхность сильно нагревается. Тогда вихревое движение воздуха собирает с земли пыль, песок, мелкие предметы, камешки, и образуется песчаный (или пыльный) вихрь. Это явление характерно для пустыни, но оно возникало и в городах посреди улиц. Как правило, такой вихрь существует не более 2 минут и достигает не больше 20 метров в высоту.
Внутри песчаного вихря скорость ветра может достигать 10 м/с, несмотря на то, что снаружи ветер часто бывает слабым
Марсианские пыльные дьяволы оставляют причудливые закрученные следы на поверхности планеты
Однако пыльные дьяволы, появляющиеся на Марсе, могут быть в 10 раз выше и в 50 раз шире земных. Марсианский разведывательный спутник однажды зафиксировал песчаный вихрь высотой около 800 метров на этой планете. На сегодняшний день это самый большой зарегистрированный пыльный дьявол.
Первый песчаный вихрь на Марсе, меньшего размера, был сфотографирован ещё в 1970-х годах. Тогда он прошел прямо над посадочным модулем «Марс Пасфайндер». После этого случая марсоходы зафиксировали ещё несколько «дьяволов». Например, в 2005 году такой вихрь очистил солнечные панели марсохода «Спирит», после чего эффективность работы последнего существенно увеличилась.
На видео вы можете увидеть самого большого марсианского пыльного дьявола:
Сегодня жители подмосковных Мытищах видели воздушный вихрь, поднимающийся на десятки метров вверх. По просьбе N + 1 климатолог Александр Чернокульский, специализирующийся на исследовании смерчей, объясняет, что за явление видели в Мытищах, и могут ли грозовые фронты принести с собой настоящие смерчи.
Разница между ними такая: пыльные вихри образуются при очень большом перегреве поверхности и под ясным небом — чтобы возник перегрев, нужно, чтобы светило солнце. Так возникают пыльные вихри над поверхностью, бывают еще и steam devil — они возникают над озерами, термальными источниками, где вода гораздо теплее, чем воздух.
Вихри пара (steam devils) над поверхностью озера
Такие пыльные вихри очень слабые, скорость ветра там около 10-15, редко до 20 метров в секунду. Это в разы меньше, чем при торнадо. Ничего неприятнее пыли, попавшей в глаза, люди, попавшие в такой «смерч» обычно не испытывают. Например, в США жертвами пыльных вихрей в 2000–2012 годах стали два человека, а жертвами торнадо за этот же период — почти 1200. Кроме того, пыльные вихри очень узкие, обычно их диаметр не дотягивает до десятка метров.
В некоторых пустынях, таких как Атакама, пыльные вихри могут быть сильными и достаточно частыми. Но больше всего пыльных вихрей на Марсе — там это один из основных источников выноса пыли в атмосферу. Скорость ветра в марсианских пыльных вихрях может достигать и 30 метров в секунду.
Пылевой вихрь (dust devil) на Марсе, снимок с зонда MRO
Принципиальное отличие пыльного вихря от торнадо или смерча — это сухая конвекция, воздух сухой. А смерч и торнадо — это влажная конвекция.
Черноморские смерчи, например, формируются под облаком. Важно, чтобы было облако, важен конвективный подъем под облаком, стечение ветра под облако (так называемая конвергенция ветра). Так в отдельной узкой области может сформироваться подъемная область, которая уже поднимает жгут воздуха снизу вверх. Там ветер может быть более ощутимый и урон может быть больше.
Самое опасное явление из этого ряда — это торнадо. Оно принципиально отличается тем, что сама «закрутка» формируется внутри облака, возникает так называемый мезоциклон.
Не в каждом облаке может возникнуть торнадо — обычно это суперячейка, кучево-дождевое облако, которое разрастается обычно до 40 километров в диаметре. Очень важен еще сдвиг ветра — изменение ветра с высотой: скорости и направления. Тогда в таком облаке пространственно разделяются зоны, откуда идут осадки и где идет подъем воздуха. Обычные же кучевые облака быстро себя гасят, потому что дождь идет там же, где наблюдается подъем воздуха.
В суперячейковом облаке начинается горизонтальная закрутка, которая при определенных условиях может перерасти в вертикальную. Формируется мезоциклон диаметром около пяти километров. Не все они приносят смерчи — иногда мезоциклон крутится-крутится, а смерч из нее не опускается. Но когда это все-таки происходит, получается настоящий торнадо. Скорость ветра в торнадо превышает 50-70 метров в секунду, а судя по разрушениям, превышает и 100 метров в секунду — прямых измерений пока провести никто не может. Такой ветер уже может нанести существенный урон.
Мезоциклон над Ярославлем 15 мая 2021 года
Группа «Подслушано в Ярославле» / VK.com
На границе блокирующего антициклона, где мы сейчас находимся, вполне могут быть торнадо. Сейчас Москву проходит грозовой фронт, и в этот момент могут возникать опасные конвективные явления.
Например, недавно был торнадо в Чехии, который нанес существенный урон, и он возник как раз на границе блокирующего антициклона. Эти границы — довольно опасная зона, там могут формироваться смерчи. Скажем, в центре России 15 мая 2021 года был целый ряд таких опасных конвективных событий. В районе города Любим (Ярославская область) был смерч, в соседних областях наблюдался шквальный ветер и град. Все эти четыре явления: ливни, шквалы, град, смерч, порождаются одними и теми же атмосферными условиями, они входят в один класс явлений, в зависимости от тонкого баланса метеопараметров — то одно произойдет, то другое.
Но уход жары может сопровождаться такими неблагоприятными конвективными явлениями. Сегодня в Москве ждать их не стоит, зона сдвига ветра находится пока юго-западнее города.
Сильнейший ураган, обрушившийся на регион в 1984-м, напомнил о себе ровно через 30 лет появлением зловещих вихрей в области
ОТ АВТОРА:пугающие фото прислал нам в редакцию по электронной почте постоянный читатель газеты по имени Виталий. В четверг, 5 июня 2014 года, ровно за 4 дня до печально известной даты смерча 1984 года, в деревне Кривцово Ивановского района в новом строящемся поселке из дорожной пыли за несколько секунд поднялся страшный столб. Затем воронка исчезла. «Вроде бы, он небольшой, но вблизи смотреть на такое было жутко, особенно, вспоминая 1984-й», — написал Виталий. Я решила выяснить, что за явление запечатлено на снимках, ведь на протяжении уже более двух недель по региону каждодневно объявляется штормовое предупреждение.
«Ураганные ветры повторяются в регионе каждые 2-3 года»
Первым делом я связалась с метеорологической службой региона.
Вот что специалист-метеоролог поведал о погоде, которая стоит в настоящее время.
По словам Натальи БАННИКОВОЙ, ивановцам пока не угрожает повторение бедствия.
— Никаких условий для возникновения смерча в Ивановской области в последнее время не было, а штормовые предупреждения выпускаются согласно погодным показателям.
Впрочем, сторонние исследователи не столь же оптимистичны в прогнозах.
Ивановский смерч – 30 лет назад
Сильнейший смерч за несколько последних десятилетий случился в Ивановской области в 1984 году.
— В субботу, 9 июня 1984 на Московскую, Калининскую (ныне — Тверскую), Ивановскую, Ярославскую и Костромскую области обрушился мощнейший смерч, имевший три воронки. Самым катастрофическим оказался ивановский торнадо, в результате которого по разным данным погибли и пострадали около тысячи человек. Так, примерно в 15.15 в 15-ти километрах от Иванова появилось темное пятно с хоботом, который, раскачиваясь из стороны в сторону, опускался к земле. Скорость ветра в воронке достигала 100 м/с; в полосе шириной около 500 метров оказывались крыши домов, хозяйственные постройки, деревья, столбы, тяжелый транспорт и многое другое, — рассказал мне по телефону 10 июнякандидат исторических наук, краеведАлександр СЕМЕНЕНКО.
Из-за стихийного бедствия пострадали, по словам историка, порядка 20-ти школ, детские сады, леса и кладбища. Смерч прошёл по западным пригородам Иванова: Глинищево, Балино, Беляницы, Говядово, Авдотьино. Они были разрушены практически полностью.
«Летали по воздуху светофоры и люди»
Ксения СУШИНА,Иваново, Ивановский район
Количество жертв стихии в разных источниках варьируется от 57 до 79 погибших и 804 раненых.
В 1986 году вышел роман Василия Белова «Все впереди», в котором он описал ивановский смерч.
В 1988 году на «Мосфильме» был снят художественный фильм «Запретная зона» — о ликвидации последствий ивановского смерча, автором сценария и режиссером которого был Николай Губенко.
Пыль и мусор поднялись в воздух, возможно повреждение ветром.
Часть набор на
Погода
Они сопоставимы с торнадо в том, что оба являются погодным явлением, связанным с вертикально ориентированным вращающимся столбом ветра. Большинство торнадо связано с большей родительской циркуляцией, мезоциклон на обратной стороне суперячейка гроза. Пыльные дьяволы образуются в виде вихревых восходящих потоков в солнечных условиях в ясную погоду, редко приближаясь к силе торнадо.
Содержание
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. Поскольку воздух быстро поднимается, столб горячего воздуха вытягивается вертикально, тем самым перемещая массу ближе к оси вращения, что вызывает усиление эффекта вращения на сохранение углового момента. В вторичный поток в пыльном дьяволе заставляет другой горячий воздух двигаться горизонтально внутрь к основанию вновь образовавшегося вихря. По мере того как больше горячего воздуха устремляется к развивающемуся вихрю, чтобы заменить поднимающийся воздух, эффект вращения становится все 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 свою 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. [2]
Эффект вращения вместе с поверхностью трение, обычно дает импульс вперед. Пылевой дьявол может продержаться дольше, перемещаясь над ближайшими источниками горячего поверхностного воздуха. [ нужна цитата ]
Поскольку доступный горячий воздух у поверхности направляется вверх к пыльнику, в конечном итоге будет всасываться окружающий более холодный 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. [3]
Определенные условия увеличивают вероятность образования пылевого дьявола.
Интенсивность и продолжительность
Опасности
Пылевые дьяволы были замешаны примерно в 100 авиационных происшествиях. [11] Хотя многие инциденты были простыми проблемами при рулении, некоторые имели фатальные последствия. Пылевые дьяволы также считаются серьезной опасностью среди парашютисты и летчики-парапланеристы поскольку они могут вызвать парашют или параплан, который может рухнуть практически без предупреждения на высоте, которая считается слишком низкой для отрезать, и способствовать серьезным травмам или гибели парашютистов. [12] [13] [14]
Электротехническая деятельность
Пылевые дьяволы, даже маленькие (на Земле), могут создавать радиопомехи и электрические поля более 10 000 вольт на метр. [15] 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. [16]
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 небольшого количества 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 песчаные столбы. [17]
Марсианские пыльные дьяволы
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. [20] 7 ноября 2016 г. пять таких пылевых дьяволов высотой от 0,5 до 1,9 км были сфотографированы в ходе одного наблюдения. Миссия орбитального аппарата Марса в южном полушарии Марса. [21]
Члены миссии, наблюдающие за Спирит ровер на Марсе 12 марта 2005 г. сообщил, 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. [22] Подобное явление (солнечные панели загадочным образом очищаются от скопившейся пыли) ранее наблюдалось с помощью Возможность ровер, и пыльные дьяволы также подозревались как причина. [23] Считается, что электрическая активность, связанная с пылевыми дьяволами, генерирует молнии на Марсе, но это еще не было окончательно обнаружено. [24]
Как пыльные вихри помогают марсоходам лучше работать?
Ученые неспроста считают Марс наилучшей планетой для переселения человечества. Дело в том, что между Землей и Красной планетой есть много общих черт. И речь идет не только о практически одинаковой длительности дня — разница между земными и марсианскими сутками составляет всего лишь около 40 минут. Не стоит забывать, что на Земле и Марсе почти одинаковые окружающие условия и даже возникают похожие атмосферные явления. Взять, к примеру, пыльные вихри, которые часто возникают в жарких и пустынных регионах нашей планеты и представляют собой столбы кружащегося воздуха с пылью, мелкими камнями и частицами мусора. Такое же явление можно наблюдать и на Марсе и недавно аппарат «Кьюриосити» смог заснять очередной вихрь на видео. В целом, все происходящее похоже на небольшое торнадо, которое на Земле становится причиной ужасных разрушений. Но могут ли «пыльные дьяволы» нанести вред марсоходам?
Пыльный вихрь на Марсе
Пыльный вихрь на Марсе
Коротким видеороликом с пыльным вихрем на Марсе аэрокосмическое агентство NASA поделилось на своем официальном сайте. Видео было снято на камеру марсохода «Кьюриосити», который был отправлен на Красную планету в 2011 году. Местом съемки стал кратер Гейл, в котором на данный момент и находится аппарат. Утром 9 августа 2020 на склоне горы Шарп, примерно на расстоянии одного километра от аппарата, образовался пыльный вихрь шириной около 5 метров и высотой не менее 50 метров. Как правило, пыльные вихри исчезают очень быстро, но марсоходу «Кьюриосити» удалось наблюдать за возникшим «дьяволом» на протяжении четырех минут и пятнадцати секунд.
Пыльный вихрь, снятый марсоходом «Кьюриосити»
Как образуются пыльные вихри?
На Земле пыльные вихри обычно образуются в жаркую погоду на самых низких слоях атмосферы. Для их образования необходимо столкновение двух потоков воздуха, которые способны подхватить с крошечные частички песка, пыль и мусор. Иногда спиралевидное движение воздушных потоков могут даже поднять небольшие камешки и откинуть на расстояние нескольких метров. Как видно, пыльные вихри образуются не только на Земле, но и на Марсе. Можно предположить, что они образуются по тем же причинам, однако доказательств этому у ученых пока нет. Значит, есть вероятность, что на Красной планете атмосферные явления возникают во совершенно другим причинам.
Репортаж о пыльных вихрях от National Geographic
Возможно, когда-нибудь аппарат «Кьюриосити» сможет раскрыть истинные причины возникновения атмосферных явлений на Марсе. Запечатлев пылевой вихрь, он также активизировал свои датчики REMS, при помощи которых определил влияние атмосферного явления на давление и температуру воздуха. Какие изменения он заметил, пока неизвестно. Возможно, данные пока еще не дошли до Земли, а может, сотрудники агентства NASA пока не готовы делиться подробностями. Может быть, спустя некоторое время, ученые соберут все крошечные крупицы новых знаний в единое целое и расскажут о них в одном крупном отчете.
Если вы забыли, как выглядит аппарат «Кьюриосити», вот он
Исследование Марса
Впервые о существовании пыльных вихрей на Марсе ученые узнали во второй половине XX века. В рамках одной из программ «Викинг» по изучению Красной планеты, запущенный аппарат смог сделать фотографию вихря, но она была очень плохого качества. Более детализированная фотография была сделана исследовательской станцией «Mars Global Surveyor», которая считается одним из лучших аппаратов NASA для изучения Марса. Благодаря полученным данным удалось выяснить, что марсианские вихри могут быть в 50 раз шире и до 10 раз выше, чем на Земле. Особо крупные вихри могут быть опасны для исследовательских аппаратов но, в большинстве случаев, они наоборот, оказывают им большую услугу.
Пылевой вихрь, сфотографированный аппаратом «Mars Global Surveyor»
Опасны ли пыльные вихри?
Дело в том, что на Марсе пока нет людей и проследить за чистотой марсоходов никто не может. А ведь на них со временем оседает грязь и препятствуют работе некоторых инструментов. Например, грязь может лечь на поверхность камер и они не смогут ничего снимать, пока не очистятся. В 2005 году возникла весьма интересная ситуация — марсоход «Спирит» оказался на пути пыльного вихря и ветер с крошечными частицами песка легко очистил его солнечные панели от грязи. А однажды пыльный вихрь очистил солнечные панели аппарата «Оппортьюнити», он получил больше энергии и начал выполнять свою работу гораздо быстрее, чем раньше.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Недавно на Марс был отправлен еще один аппарат — Perseverance. Уже в следующем году он займется поиском признаков жизни на Красной планете. А на данный момент он находится в пути и проследить за его маршрутом можно через специальный сайт, о котором я рассказал в этом материале.
