Войти
Рисунок 1. Паровые дьяволы на озере Мичиган 31 января 1971 г., из статьи, в которой впервые было названо и описано это явление. A паровой дьявол представляет собой небольшой слабый вихрь над водой (или иногда влажной землей), который втягивает туман в вихрь, делая его видимым.
Они образуются над большими озерами и океанами во время вспышек холодного воздуха, когда вода еще относительно теплая, и могут быть важным механизмом вертикального переноса влаги. Они являются компонентом морского дыма.
Более мелкие паровые дьяволы и паровые вихри могут образовываться над гейзерами бассейнами даже в теплую погоду из-за очень высоких температур воды. Хотя наблюдения паровых дьяволов, как правило, довольно редки, горячие источники в Йеллоустонском парке производят их ежедневно.
О паровых дьяволах сообщают и изучают только с 1970-х годов. Они слабее смерчей и отличаются от них. Последние больше похожи на слабые торнадо над водой.
Лайонс и Пиз впервые сообщили о паровых дьяволах в 1972 году относительно своих наблюдений за озером Мичиган в январе 1971 года. Этот месяц был особенно холодным для Висконсина (один из самый холодный в 20 веке), что в сочетании с озером Мичиган, оставшимся в основном свободным ото льда, создавало хорошие условия для образования парового дьявола. Лайонс и Пиз назвали паровых дьяволов по сравнению с пылевыми дьяволами на суше, с которыми они имеют сопоставимые размеры и структуру. Они также были мотивированы необходимостью отличать паровых дьяволов от гораздо более мощного водяного смерча, наземным эквивалентом которого является торнадо. Лайонс и Пиз написали свою статью с целью убедить Национальное управление океанических и атмосферных исследований включить паровых дьяволов в Международный год полевых исследований Великих озер, который неизбежно должен был произойти в 1972 году. 3.
Паровые дьяволы представляют собой вихри, обычно диаметром от 50 до 200 метров, по существу вертикальные и до 500 метров в высоту. Общая форма похожа на небольшой водяной смерч, но их не следует рассматривать как связанные. Паровые дьяволы вращаются в циклоническом направлении движения, но не очень быстро или мощно, обычно всего несколько оборотов в минуту, а иногда, по-видимому, совсем не вращаются. Обычно имеется четко выраженная внутренняя часть вращающегося столба пара и более рваная внешняя часть, от которой часто отрываются сгустки пара. Более мелкие паровые дьяволы могут образовываться над небольшими озерами, особенно с теплой водой в горячих источниках гейзерных бассейнов. В этих случаях типичные размеры составляют около метра в диаметре, но могут варьироваться от менее 0,1 до 2 метров, а высота от 2 до 30 метров при несколько более быстром вращении, составляющем 60 об / мин или около того. Центральное ядро парового дьявола может быть чистым в том же смысле, что и центр пылевого дьявола очищен от пыли. Ядро составляет около 10% ширины вращающейся колонны. Небо над паровыми дьяволами может быть ясным или могут присутствовать кучевые облака. В некоторых случаях паровые дьяволы могут подниматься прямо в кучевые облака, в этих случаях кучевые облака могут быть вызваны паровыми дьяволами - см. Ниже. Паровые дьяволы - редкое и недолговечное явление, обычно доживают не более трех-четырех минут, а более мелкие из них над горячими источниками рассеиваются за считанные секунды.
Паровые дьяволы могут оторваться от своей базы и быть унесенным ветром вниз по течению. На небольших водоемах, таких как горячие источники, это может означать, что паровой дьявол оказывается над сушей вдали от воды. Такие паровые дребезги продолжают вращаться даже после того, как они оторвались от источника тепла, но вскоре рассеиваются.
Очень маленькие паровые дребезжания могут иметь плохо очерченный столб и не идентифицировать четкое внутреннее ядро. Такие вихри правильнее называть паровыми вихрями по аналогии с пылевыми вихрями суши.
Рис. 2. Арктический морской туман с узкий паровой дьявол под углом 45 °, озеро Шамплейн, Эссекс, Нью-Йорк, 15 января 2009 г. Предварительным условием для образования парового дьявола является наличие на воде слоя влажного воздуха с туманной воздух (так называемый арктический паровой туман ) втягивается вверх в (невращающиеся столбы парового тумана). Для того, чтобы это произошло, водоем должен быть незамерзшим и, следовательно, относительно теплым, и должен быть ветер с холодным сухим воздухом, чтобы образовался туман. Холодный воздух согревается водой и увлажняется за счет испарения. Нагретый воздух начинает подниматься и при этом охлаждается адиабатически за счет падающего давления, в результате чего водяной пар конденсируется в струйки тумана.
Для паровых дьяволов, образующих воздух над водоемом должно быть очень холодно, и над поверхностью воды должен дуть довольно резкий (более 25 миль в час) ветер сухого воздуха. Разница температур воды и воздуха должна быть очень заметной; паровые дьяволы на рисунке 1 формировались при температуре воздуха -21 ° C (-6 ° F) и температуре воды 0,5 ° C (33 ° F) - разница в 22 ° C (39 ° F). В этих условиях воздух поднимается так энергично, что поток воздуха становится неустойчивым и начинают образовываться вихри. Стримеры тумана, втянутые в вихри, делают вихри видимыми, а затем они становятся паровыми дьяволами.
Паровой туман имеет тенденцию формировать неправильные шестиугольные ячейки в горизонтальной плоскости, которые вытянуты в направлении ветер. В этом сотовом устройстве три ячейки встречаются на стыке, и именно в этих местах образуются паровые дьяволы. Этот эффект образования вихрей в вершинах гексагональных ячеек является примером.
Слой кучевых облаков, видимый над паровыми дьяволицами во время вспышек холодного воздуха на озере Мичиган и в других местах, может быть не случайным. Авиационные радиолокационные исследования во время вспышек холодного воздуха на озере показали, что некоторые паровые дьяволы проникают через внутренний тепловой пограничный слой (ниже которого имеет место конвективная циркуляция ) и могут иметь большее значение для тепловых потоков. смешивание, чем обычная конвекция, перенос влажного воздуха вертикально над границей конвекции. Результирующий крупномасштабный вид представляет собой слой арктического парового тумана близко к поверхности воды, слой кучевых облаков прямо над границей конвекции и регулярный ряд паровых дьяволов, соединяющих их.
Рис. Паровой дьявол на Большом острове, Гавайи. Большие клубы пара вызваны попаданием лавы в океан. Паровые дьяволы видны на Великих озерах ранней зимой. Они встречаются в Атлантике у побережья Каролины, когда холодный воздух с континента дует через Гольфстрим. Паровые дьяволы могут встречаться на небольших озерах и даже над горячими источниками, но гораздо реже, чем на больших водоемах. Также паровые дьяволы могут образовываться над влажной землей, если воздух холодный и солнце нагревает землю.
Маленькие паровые дьяволы встречаются у некоторых из больших горячих источников в Йеллоустонском парке где слой парового тумана нависает над бассейнами, и ветер может поднимать его, превращая его в полосы тумана. Одним из таких примеров является Большой Призматический Источник в Йеллоустонском Бассейне Гейзеров Мидуэй. Когда образуются паровые дьяволы, температура воздуха может быть высокой с точки зрения комфорта человека. В 1982 году группа из семнадцати паровых дьяволов наблюдалась при температуре воздуха от 17 до 21 ° C. Хотя это намного выше, чем, например, температура воздуха над Великими озерами, температура воды также пропорционально выше, будучи очень близкой к температуре кипения, поэтому разница температур все еще составляет 79 ° C.
Еще одно известное место в Йеллоустоне, гейзер Old Faithful, производит горизонтальные паровые дьяволы. В целом, в Йеллоустоне, вероятно, наиболее часто встречаются доступные паровые дьяволы. Каждый час в наиболее продуктивных местах производятся несколько паровых дребезжаний. Впервые о паровых дьяволах над бассейнами гейзеров сообщил Холл в 1977 году.
