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塵捲風(dust devil)又稱為塵暴等是一種強勁、明顯形狀、存在期相當長的旋風,尺寸從小型(寬度約為1米,高度約為幾米)到大型(寬度大於10米,高度大於1000米)。塵捲風通常不會造成損害,但難得有時會變得相當大型,可能會危害到住民與房產。
塵捲風通常是旋轉上升的氣流柱,含有灰塵或沙子。通常在美國西南部大氣紊亂時發生。多見於科羅拉多州的聖路易斯山谷[1]。
成因
當缺乏對流的沙地照光加熱,近地表的空氣開始升溫,但受到上層較冷較穩定的空氣阻擋而停留地表,不過當有風等擾動(風切),或是某點升溫較快時,溫暖空氣便突破限制開始上升、旋轉,然後吸入更多周圍地表空氣,且因角動量守恆而風速開始增加,進而捲起沙塵,塵捲風便形成了,可維持並遊走一段時間。
主要特點
塵捲風是一種類蘭金渦,旋轉速度和壓力的分布具有蘭金組合渦的特點;在成熟階段,塵捲風的詳細結構可以粗略地分為4個區域:地面附近的氣流匯聚區域、柱狀的渦核區域、旋風與地面作用形成的轉角風區域以及渦核外部的外圍氣流區域。轉角區域可以細分為兩個子區域:外圍的方位角風區域(在該區域,上升氣流運動方向與軸線之間有一定的夾角,稱為方位角)和中心的下沉停滯氣流區域。
塵捲風中心的低壓和急速的上升氣流可使大量沙塵揚起,不同直徑的沙塵顆粒在塵捲風的作用下運動軌跡不同,因此捲起不同大小沙塵的塵捲風的外形也是不同的。
火星
和地球一樣,塵捲風在火星上也很常見,這是一種因為地面冷熱不均而形成的旋轉對流運動,以捲起地面沙塵和輕小物體形成旋轉的塵柱為特徵。
早在2012年,NASA的火星偵察軌道器就曾經拍到過一張自上而下的塵捲風,當時這個塵捲風最高達到了12英里(20千米)[2]。
火星過於乾燥,但其表面薄薄的大氣使得塵捲風能夠高高飛起而不必受制於其有限的能量攝取。如果遇到一場塵捲風,宇航員們並不會被其所擊倒,但火星上的塵捲風強大到足以扮演更多的角色。它們將塵埃拋入大氣層與大型沙塵暴之間的區域。
一些火星科學家推測,塵捲風產生了足夠多的靜電,從而形成了與漂白劑類似的化學物質,這些化學物質能夠消耗任何有機物質,以及火星土壤中的任何生物。並且塵捲風肯定還幫了NASA一把——它們偶爾會吹走覆蓋在火星探測器太陽能電池表面的塵埃,從而使其獲取能量的支持,並繼續前進。
視頻
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參考文獻
- ↑ 科羅拉多州罕見帶火塵捲風,愛奇藝,2014-04-18
- ↑ [圖]「機遇號」在火星上拍到塵捲風, cnBeta,2016-04-05