Вихри притягивают внимание не только учёных. Это эффектное природное явление порой может быть довольно опасным. В этой статье мы рассказали о пылевых дьяволах — где и при каких условиях они появляются и чем отличаются от других видов вихрей.

Кстати, пылевые вихри есть не только на Земле, но и на Марсе, на поверхности которого они не стихают неделями и оставляют после себя причудливые узоры.

Пылевые дьяволы

В некоторых местах Земли порой появляются высокие, бегущие вверх столбы пыли. Из-за своего устрашающего вида в англоязычных странах они получили название пылевых дьяволов, в арабских их называют джиннами.

Эти вихри чаще бывают летом в засушливых и пустынных регионах — Австралии, Сахаре, на юго-западе США, в западной и центральной Азии, Перу, на юго-востоке Африки. Пылевые смерчи поднимаются вверх на самую разную высоту — от нескольких метров до километра. В ширину такой вихрь может доходить от полуметра до 10 с лишним метров. Они обычно живут недолго, около минуты, но иногда не затихают и по 20 минут. Наиболее интенсивные пылевые дьяволы могут доставлять пыль на высоту в несколько километров.

Такие вихри поднимают в воздух мусор и пыль и чаще всего безвредны, хотя, если становятся очень большими, могут повреждать постройки и быть опасными для людей. А в американском Национальном совете по безопасности на транспорте считают, что именно пылевые вихри могли привести к нескольким авиакатастрофам.

В чём разница между пылевым вихрем и торнадо?

Несмотря на то, что пылевой вихрь внешне напоминает торнадо, это разные явления. Да, они оба выглядят как вертикальный вращающийся столб ветра. Однако торнадо возникает в грозовой суперячейке, откуда спускается вниз, а пылевые вихри рождаются у перегретой поверхности земли в жаркую солнечную погоду и устремляются вверх. Их интенсивность, как правило, ниже, чем у торнадо.

Пылевые вихри обычно имеют меньшие размеры и меньшую силу по сравнению с торнадо, и их продолжительность может быть относительно короткой. Они чаще всего наблюдаются в пустынных и засушливых регионах, где почва богата мелкими частицами пыли и песка.

Торнадо же способен поднимать вверх тяжёлые предметы, валить деревья и разрушать дома.

Как появляются пылевые вихри

Идеальное условие для появления пылевого дьявола — безоблачная, солнечная, жаркая погода. При нагревании поверхности земли солнечными лучами воздух вблизи поверхности нагревается и поднимается вверх, создавая восходящий поток. Это особенно характерно для пустынь, асфальтированных дорог и других открытых пространств с небольшой растительностью.

Разница в температуре и давлении между различными участками поверхности может вызвать движение воздуха вдоль поверхности земли. Когда восходящий и горизонтальный потоки воздуха встречаются, они могут начать взаимодействовать, вызывая завихрения. Под воздействием силы Кориолиса (отклоняющей силы вращения Земли) и неравномерного распределения давления и температуры, завихрение может усилиться.

Оформившийся вихрь похож на воронку, в которой горячий воздух несётся вверх по спирали. Если это происходит в местности, где много пыли и песка, то их частицы могут подниматься в воздух и вовлекаться в вихрь. Так он становится хорошо заметен. В бедном пылью и песком регионе вихри менее заметны и могут быть даже невидимыми. Горячий воздух поднимается из вихря вверх, на его место приходит новый горячий воздух. Всё это усиливает вращение. Если же рядом есть дополнительные источники тепла, пылевой вихрь может усилиться, продолжая движение по поверхности.

Пылевой дьявол напоминает тепловую машину, в которой тепло поверхностного слоя трансформируется в энергию вихря. Тёплый воздух поднимается вверх и, охладившись, опускается вниз. Получается аналог теплового двигателя, берущего энергию из горячего приповерхностного слоя.

Вихрь рассеивается, когда горячий воздух у поверхности земли уже иссяк, и рядом с вихрем остался только холодный, который и втягивается внутрь воронки; либо когда вихрь попал в место с более низкой температурой.

Марс — планета миллиона пылевых дьяволов

Звание планеты миллиона пылевых дьяволов Марс получил потому, что песчаные вихри возникают на нём каждый день в большом количестве.

Когда эти вихри проносятся над поверхностью планеты, они поднимают в воздух пыль и оставляют за собой тёмные следы. Их масштабы гораздо больше, чем у земных. К примеру, в 2023 году марсоход Perseverance обнаружил пылевого дьявола, который двигался со скоростью около 19 км/ч, в ширину был около 60 метров, а его высоту оценили примерно в 2 километра.

Чтобы спланировать миссию на Марс, нашим современникам нужно знать экстремальные условия марсианской погоды. Согласно концепции NASA по освоению космоса, астронавты собираются посетить Марс в ближайшие десятилетия. И когда они доберутся туда, их будут ждать пылевые вихри.

«Песок в нижней части марсианского пылевого вихря был бы самой большой опасностью», — говорит Марк Леммон, научный сотрудник Техасского университета A&M. Более того, движущиеся пыль и песок могут стать электрически заряженными и вызвать электромагнитные помехи, добавляет Уильям Фаррелл из Центра космических полетов НАСА.

Вихри оставляют на поверхности красной планеты следы, форма которых зависит от движения вихря: некоторые из них идут по прямой линии, другие изгибаются. Причина появления тёмных следов в том, что вихрь поднимает светло-серую пыль, которая тонким слоем покрывает почти всю поверхность Марса. Из-за этого становятся видны участки обнажённой поверхности планеты.

Несмотря на то, что следы пылевых дьяволов остаются надолго после исчезновения вихрей, они быстро пропадают в геологических масштабах времени — всего за несколько месяцев или даже быстрее.

Есть два способа обнаружить пылевые вихри: либо проследить за тем, как они блокируют солнечный свет, поднимая пыль, либо воспользоваться чувствительным барометром, например, как у марсохода Perseverance. Так, учёные из США выяснили, что за марсианский день (он длится 24 часа 39 минут) в месте нахождения марсохода проходит в среднем около пяти вихрей. Хотя точная частота и продолжительность марсианских пылевых вихрей неизвестны, на космических снимках видны бесчисленные блуждающие следы на всех широтах планеты.

Частые вопросы

Что такое пылевые вихри и как они возникают?

Пылевые вихри, или пылевые дьяволы, представляют собой вращающиеся потоки горячего воздуха, которые поднимаются с поверхности планеты. Они появляются в солнечные дни в засушливых и пустынных регионах, когда слой горячего воздуха быстро поднимается вверх, создавая восходящий поток.

Где и при каких условиях возникают пылевые вихри?

Эти вихри чаще всего наблюдаются в засушливых местах — например, в Австралии, Сахаре, Австралии, Сахаре, на юго-западе США, в западной и центральной Азии, Перу, на юго-востоке Африки. Идеальное условие для появления пылевого дьявола — безоблачная, солнечная, жаркая погода. При нагревании поверхности земли солнечными лучами воздух вблизи поверхности нагревается и поднимается вверх, а пылевой вихрь становится похож на воронку с закрученным по спирали горячим воздухом.

Если рядом есть пыль и песок, их частицы могут подниматься в воздух и вовлекаться в вихрь.

В чём разница между пылевым вихрем и торнадо?

Несмотря на внешнее сходство, пылевой вихрь и торнадо отличаются по своей природе. Торнадо формируется в грозовых облаках, а пылевой вихрь — прямо на поверхности земли в солнечный день. Также интенсивность пылевого вихря обычно ниже, чем у торнадо.

Могут ли пылевые вихри влиять на погоду и климат?

Появление пылевых вихрей может влиять на локальные погодные условия, создавая турбулентность в атмосфере. Хотя само по себе это явление не оказывает большого влияния на глобальный климат, оно может помочь учёным лучше понять местные климатические процессы.