En støv eller sand , vortex former i godt vejr , når tørt, ustabile luft roterer og elevatorer støv eller sand fra jorden. Støvhvirvler kaldes willy-willies i Australien efter et aboriginal ord , og støvdævler i USA . I Quebec vil vi nogle gange tale om hekse i betragtning af hvirvler, men det er en gammel eller lokal anvendelse. Araberne mente, at disse fænomener var relateret til jinnet .
Disse hvirvler har en diameter, der spænder fra et par centimeter til mere end 10 meter og har en lodret forlængelse på et par meter til mere end tusind meter. De fleste støvhvirvler er ikke farlige, men nogle er kraftige nok til at løfte tunge genstande. Så7. maj 2006, i Trenton, North Dakota, blev en 4-årig pige, der spillede på en trampolin, løftet 8 meter over havets overflade og overlevede med mindre skader.
I et område med høj isolation opvarmes luften nær jordoverfladen. Denne varme overføres lodret ved stråling til et mere eller mindre tykt lag af luft. Hvis luften er tør i dette lag, følger temperaturgradienten den tørre adiabatiske og er meget ustabil.
Da jorden ikke opvarmes jævnt, vil der være forskelle mellem to tilstødende punkter på jorden. Den varmere luft, der bevæger sig mod et køligere område, vil derfor gennemgå et arkimedisk tryk opad og komme i konvektion . Den stigende luft erstattes af luft, der kommer fra et andet punkt på jorden, og afhængigt af vindkonfigurationen kan dette få luften til at rotere.
De gunstige betingelser for produktion af en støvvirvel er:
Hvirvelens højde og diameter afhænger af luftens ustabilitet og tørhed. Ved at se på et termodynamisk diagram , såsom et tephigram eller et emagram , kan man vurdere den tilgængelige konvektionspotentialenergi (EPCD) og derfor vortexens potentielle intensitet.
Dannelsen af støvvirvler svarer til meget små tornadoer, men da luften er tør, dannes der ingen kondens og derfor ingen sky. I modsætning til tornadoer kan støvvirvler ikke hente vinde fra højere niveauer til deres rotation, hvilket begrænser deres magt.
Støvhvirvler kan forekomme, hvor de nødvendige betingelser er opfyldt: tør og ustabil luft, forskel i opvarmning på jorden. De kan endda forekomme om vinteren over en jord dækket med et fint pulver af sne og give sne-boblebade. I tempererede klimaer forekommer de oftest om foråret, når luften stadig er tør, og dagene forlænges. I ørkener er de meget almindelige i alle årstider, fordi luften per definition er tør og varm. I byen vil de være kortvarige, fordi huse og andre bygninger forhindrer dem i at bevæge sig frit, og de dør ofte, når de rammer en forhindring. De ses oftest på parkeringspladser eller andre steder, der absorberer mere energi end de omkringliggende områder.
Når støvpartiklerne bevæger sig, genererer de statisk elektricitet, og når feltet er stærkt nok i vortexen (over 10.000 volt pr. Meter), kan det generere en svag afladning og et radiosignal.
Støvvirvler kan nydes af svæveflypiloter . De tjener som markører for kraftige opstigninger, der hovedsageligt forekommer i ørkenregioner. Indgangen til tourbillon foretages i den modsatte retning af rotationsretningen for at øge svæveflyvningens hastighed i forhold til den omgivende luft.
Sandet kan dog beskytte svæveflyens baldakin såvel som skroget og turbulensen i forbindelse med fænomenet kan være voldsom. Det hele kan derfor føre til et tab af kontrol over flyet , som er farligt nær jorden.
Betingelser, der fremmer en støvvirvel, kan findes i tilfælde af en intens brand. Faktisk vil temperaturforskellene omkring en skovbrand eller en stor flamme generere overfladecirkulation fra de koldere områder til varmekilden. Hvis luftmassen er ustabil, dannes der en vortex, og snavs fra ilden suges ind i den. Virvelen kan ende i det brændende område eller udenfor og spreder ilden ved at smide gløder store afstande.
De fleste skovbrande producerer denne type hvirvel, som har en diameter på nogle få meter og en højde på 10 til 50 meter. Imidlertid er der rapporteret om ildsøjler over 1 kilometer i højden, der producerer vind på over 160 km / t og vedvarer i mere end tyve minutter. Forudsigelse teknikker svarende til dem for støv hvirvler kan anvendes til at forudsige dem. Flere forskere arbejder på at modellere fænomenet for bedre at forstå og forudsige det.
Disse hvirvler kan være meget farlige. For eksempel efter jordskælvet i Kanto i 1923 i Japan blev øen Honshū ramt af en generel flashild, hvor en enorm vortex af ild dræbte 38.000 mennesker på femten minutter i området. Af Hifukusho-Ato i byen Tokyo . Vi kan også nævne de mange hvirvler af denne type, der dannedes efter lyn, der satte fyr på oliedepotet i San Luis Obispo (Californien) den7. april 1926forårsager strukturelle skader og dræber to personer. Tusinder af disse hvirvler blev set i løbet af de fire dage med branden, hvoraf den største drev affald 5 kilometer fra stedet.
Et andet eksempel er den 26. august 2010 i Brasilien, hvor en vortex af ild blev filmet i staten São Paulo . Efter en lang periode med tørke fungerede en brand nær byen Araçatuba som udløseren til boblebadet, som varede omkring tyve minutter. Det nåede flere hundrede meter i højden, og vinden blev anslået til 160 km / t . Det var en sjælden begivenhed i dette land.
Et specielt tilfælde af en vortex opstår om vinteren, når sidstnævnte udvikler sig over et meget tyndt lag sne. Selvom der kan forekomme ustabilitetsforhold, let vind og tør luft i et vinterhøjtryksområde, er disse vandudløb ret sjældne. Faktisk er det vanskeligere at finde tilstødende zoner med en meget forskellig temperatur, der tillader igangsættelse af luftens bevægelse, mens sneen har tendens til at dække hele jorden.
Om vinteren, på ikke-iskolde vandområder, når lufttemperaturen er meget lav (under -15 grader Celsius), dannes der damp over overfladen og giver anledning til en iståge, kaldet havrøg. Det arktiske hav , hvis vinden er lette.
På den anden side gør den store temperaturforskel mellem vand og luft luften meget ustabil, hvilket gør det muligt at danne konvektive skyer, hvis vinden er lidt stærkere. Ved vind på 40 km / t eller mere kondenserer den stigende damp ikke kun, men roterer, hvilket resulterer i dampvirvler. Disse dampvirvler er dannet af uregelmæssige sekskantede celler i det vandrette plan, der strækker sig lodret i vindretningen. Undersøgelser med luftbåren vejrradar under kolde bølger viste, at dampvirvlerne krydser planetgrænselaget, under hvilket konvektive skyer dannes.
Dampvirvler kan dannes under andre omstændigheder, hvor der er stor temperaturforskel mellem en dampkilde og den omgivende luft. For eksempel ses de regelmæssigt over de største varme kilder i Yellowstone National Park i USA, såsom Grand Prismatic Spring .
Den Jorden er ikke det eneste sted, hvor støv djævle blev set. Så tidligt som i Viking -missioner i 1970'erne , kunne det blive bemærket på den røde planet og i 1997 , den Mars Pathfinder opdaget en hvirvel passerer over det. Den sorte stribe på billedet til højre er resultatet af et sådant fænomen på Mars. Det mørkeste punkt øverst på billedet er selve hvirvelens skygge, der rejser sig op ad et slagkrat . Der er endda en stor tør cyklon på denne planet, der kommer fra en sådan oprindelse.
Tourbillon på Mars, fotograferet af Spirit probe og farvet.
Støvhvirvel på Mars , fotograferet af Mars Global Surveyor .
Vejrforholdene nær overfladen af Titan (vigtigste måne af Saturn ), observeret af probe Huygens synes fremmende for dannelsen af støv djævle, som kan bidrage væsentligt til vinden cyklus Titan. Dragonfly- missionen , der skal landes på Titan i 2034, skulle være i stand til at observere dem.