Remolino de polvo

Un remolino de polvo (también conocido regionalmente como "remolino de tierra") es un torbellino fuerte, bien formado y de vida relativamente corta. Su tamaño va desde pequeño (medio metro de ancho y unos pocos metros de alto) hasta grande (más de 10 m de ancho y más de 1 km de alto). El movimiento vertical principal es hacia arriba. Los remolinos de polvo suelen ser inofensivos, pero en raras ocasiones pueden crecer lo suficiente como para representar una amenaza tanto para las personas como para la propiedad.

Son comparables a los tornados en que ambos son un fenómeno meteorológico que involucra una columna de viento giratoria orientada verticalmente. La mayoría de los tornados están asociados con una circulación principal más grande, el mesociclón en la parte posterior de una tormenta supercélula. Los remolinos de polvo se forman como una corriente ascendente arremolinada en condiciones soleadas durante el buen tiempo, y rara vez se acercan a la intensidad de un tornado.

Formación

Un demonio de polvo en Cracovia, Polonia

Los remolinos de polvo se forman cuando una bolsa de aire caliente cerca de la superficie se eleva rápidamente a través del aire más frío que se encuentra sobre ella, formando una corriente ascendente. Si las condiciones son las adecuadas, la corriente ascendente puede comenzar a girar. A medida que el aire sube rápidamente, la columna de aire caliente se estira verticalmente, moviendo así la masa más cerca del eje de rotación, lo que provoca la intensificación del efecto de giro por la conservación del momento angular. El flujo secundario en el remolino de polvo hace que otro aire caliente se acelere horizontalmente hacia el fondo del vórtice recién formado. A medida que más aire caliente se precipita hacia el vórtice en desarrollo para reemplazar el aire que asciende, el efecto giratorio se intensifica aún más y se automantiene. Una tolvanera, completamente formada, es una chimenea en forma de embudo a través de la cual se mueve el aire caliente, tanto hacia arriba como en círculos. A medida que el aire caliente sube, se enfría, pierde su flotabilidad y eventualmente deja de subir. A medida que asciende, desplaza el aire que desciende fuera del núcleo del vórtice. Este aire frío que regresa actúa como un equilibrio contra la pared exterior de aire caliente que gira y mantiene estable el sistema.

El efecto giratorio, junto con la fricción de la superficie, generalmente producirá un impulso hacia adelante. La tolvanera puede sostenerse si se mueve sobre fuentes cercanas de aire caliente en la superficie.

A medida que el aire caliente disponible cerca de la superficie se canaliza hacia arriba por la tolvanera, eventualmente se aspira el aire más frío circundante. Una vez que esto ocurre, el efecto es dramático y la tolvanera se disipa en segundos. Por lo general, esto ocurre cuando la tolvanera se mueve lentamente (agotamiento) o comienza a ingresar a un terreno donde las temperaturas de la superficie son más frías.

Ciertas condiciones aumentan la probabilidad de formación de remolinos de polvo.

• Terreno estéril plano, desierto o asfalto: Las condiciones planas aumentan la probabilidad de que el "fuel" caliente sea una constante cercana. Las condiciones dudosas o arenosas harán que las partículas se atrapen en el vórtice, haciendo que el diablo del polvo sea fácilmente visible, pero no son necesarias para la formación del vórtice.
• Cielos claros o condiciones ligeramente nubladas: La superficie necesita absorber cantidades significativas de energía solar para calentar el aire cerca de la superficie y crear condiciones de polvo ideales.
• Luz o sin viento y temperatura atmosférica fresca: El factor subyacente para la sostenibilidad de un demonio de polvo es la diferencia extrema de temperatura entre el aire casi superficial y la atmósfera. Las condiciones de viento desestabilizarán el efecto de giro de un diablo de polvo.

Intensidad y duración

En la Tierra, muchas tolvaneras suelen ser pequeñas y débiles, a menudo de menos de 0,9 m (3 pies) de diámetro, con vientos máximos de una media de 70 km/h (45 millas por hora) y, a menudo, se disipan en menos de un minuto. después de formar En raras ocasiones, una tolvanera puede crecer muy grande e intensa, alcanzando a veces un diámetro de hasta 300 pies (90 m) con vientos de más de 60 mph (100 km/h+) y puede durar más de 20 minutos antes de disiparse.. Debido a su pequeño diámetro, la fuerza de Coriolis no es significativa en el remolino de polvo en sí mismo, por lo que se producen remolinos de polvo con rotación anticiclónica.

Peligros

Los remolinos de polvo normalmente no causan lesiones, pero los remolinos de polvo severos y raros han causado daños e incluso muertes en el pasado. Una de estas tolvaneras golpeó el Recinto Ferial del Condado de Coconino en Flagstaff, Arizona, el 14 de septiembre de 2000, causando grandes daños a varias carpas, puestos y casetas temporales, así como a algunas estructuras permanentes del recinto ferial. Se reportaron varios heridos, pero no hubo víctimas mortales. Según el grado de daño que dejó, se estima que la tolvanera produjo vientos de hasta 75 mph (120 km/h), lo que equivale a un tornado EF0. El 19 de mayo de 2003, una tolvanera levantó el techo de un edificio de dos pisos en el Líbano, Maine, lo que provocó su derrumbe y la muerte de un hombre que se encontraba dentro. El 18 de junio de 2008, una mujer cerca de Casper, Wyoming, murió cuando una tolvanera hizo que un pequeño cobertizo de anotadores en un campo de béisbol juvenil se volcara sobre ella. Ella había estado tratando de protegerse del remolino de polvo yendo detrás del cobertizo. En el este de El Paso, Texas, en 2010, tres niños en una casa de salto inflable fueron recogidos por un torbellino y los levantó más de 3 m (10 pies), viajaron sobre una cerca y aterrizaron en un patio trasero a tres casas de distancia. En Commerce City, Colorado, en 2018, una poderosa tolvanera arrojó al aire dos orinales portátiles. Nadie resultó herido en el incidente. En 2019, una gran tolvanera en el condado de Yucheng, provincia de Henan, China, mató a 2 niños e hirió a 18 niños y 2 adultos cuando se levantó un castillo hinchable en el aire.

Los remolinos de polvo han estado implicados en alrededor de 100 accidentes aéreos. Si bien muchos incidentes han sido simples problemas de rodaje, algunos han tenido consecuencias fatales. Los remolinos de polvo también se consideran peligros importantes entre los paracaidistas y los pilotos de parapente, ya que pueden hacer que un paracaídas o un parapente colapsen sin previo aviso, en altitudes consideradas demasiado bajas para cortar, y contribuir a lesiones graves o la muerte de los paracaidistas. Este fue el caso el 1 de junio de 1996, cuando una tolvanera hizo que el paracaídas de un paracaidista colapsara a unos 9,1 m (30 pies) del suelo. Más tarde murió a causa de las heridas que sufrió.

Actividades eléctricas

Los remolinos de polvo, incluso los pequeños (en la Tierra), pueden producir ruido de radio y campos eléctricos superiores a 10 000 voltios por metro. Un remolino de polvo recoge pequeñas partículas de suciedad y polvo. A medida que las partículas giran, se cargan eléctricamente por contacto o carga por fricción (triboelectrificación). Las partículas cargadas que giran también crean un campo magnético que fluctúa entre 3 y 30 veces por segundo.

Estos campos eléctricos pueden ayudar a los vórtices a levantar material del suelo y llevarlo a la atmósfera. Los experimentos de campo indican que una tolvanera puede levantar 1 gramo de polvo por segundo de cada metro cuadrado (10 lb/s de cada acre) de suelo sobre el que pasa. Un remolino de polvo grande que mide unos 100 metros (330 pies) de ancho en su base puede levantar unas 15 toneladas métricas (17 toneladas cortas) de polvo en el aire en 30 minutos. Las tormentas de polvo gigantes que barren los desiertos del mundo aportan el 8% del polvo mineral en la atmósfera cada año durante el puñado de tormentas que ocurren. En comparación, los torbellinos de polvo significativamente más pequeños que giran a través de los desiertos durante el verano levantan aproximadamente tres veces más polvo, lo que tiene un mayor impacto combinado en el contenido de polvo de la atmósfera. Cuando esto ocurre, a menudo se les llama columnas de arena.

Demonios de polvo marcianos

Demonio de polvo en Marte (MGS).

Los demonios del polvo provocan caminos oscuros retorcidos en la superficie marciana.

Serpent Dust Devil of Mars (MRO).

Demonio de polvo marciano – en Amazonis Planitia (10 abril 2001) (también) (video (02:19)).

Los demonios de polvo marcianos (demonios de polvo en Marte) fueron fotografiados por primera vez por los orbitadores vikingos en la década de 1970. En 1997, el lander de Marte Pathfinder detectó un demonio de polvo que pasaba por él. En la primera imagen de abajo, fotografiada por el Marte Global Surveyor, la larga estrecha oscura está formada por una columna en movimiento de la atmósfera marciana. El diablo del polvo (el punto negro) está subiendo la pared del cráter. Las rayas a la derecha son dunas de arena en el suelo del cráter.

Los demonios de polvo marcianos pueden ser hasta cincuenta veces más anchos y diez veces más altos que los demonios de polvo terrestre, y los grandes pueden plantear una amenaza a la tecnología terrestre enviada a Marte. El 7 de noviembre de 2016, cinco demonios de polvo que iban en alturas de 0,5 a 1,9 km fueron imaginados en una sola observación por la Misión Marte Orbiter en el hemisferio sur marciano.

Los miembros de la Misión monitoreando el Rover Espíritu en Marte informaron el 12 de marzo de 2005, que un encuentro afortunado con un diablo de polvo había limpiado los paneles solares de ese robot. Se prevé que los niveles de energía aumentarán drásticamente y se ampliará la labor científica diaria. Un fenómeno similar (los paneles solares misteriosamente limpiados de polvo acumulado) se había observado previamente con el rover de la oportunidad, y los demonios del polvo también habían sido sospechosos como la causa. La actividad eléctrica asociada con los demonios de polvo se piensa ampliamente para generar rayos en Marte, pero esto todavía no ha sido detectado de forma concluyente.

Nombres alternativos

En Australia, un diablo de polvo se conoce más comúnmente como "Willy willy". En Irlanda, los Dust Devils se conocen como "Shee-gaoithe" o "Viento de hadas"

Fenómenos relacionados

Torbellino de nieve o diablo, similar a un demonio de polvo, visto en el Monte Royal en Montreal, Canadá

Coal diablo en Mongolia

Un demonio de ceniza. El fuego estaba en las montañas Schell Creek y Antelope

Diablos de ceniza

Las cenizas calientes debajo de las cenizas recién depositadas en áreas quemadas recientemente pueden generar a veces numerosos remolinos de polvo. El peso más ligero y el color más oscuro de la ceniza pueden crear remolinos de polvo que son visibles a cientos de pies en el aire.

Los remolinos de ceniza se forman de manera similar a los remolinos de polvo y, a menudo, se ven en días inestables en áreas con cicatrices de quemaduras de incendios recientes.

Los demonios del carbón son comunes en la ciudad carbonífera de Tsagaan Khad en la provincia de Gobi del Sur, Mongolia. Ocurren cuando los remolinos de polvo recogen grandes cantidades de carbón almacenado. Su color oscuro los hace parecerse a algunos tornados.

Remolinos de fuego

Los remolinos o torbellinos de fuego, a veces llamados diablos de fuego o tornados de fuego, se pueden ver durante incendios intensos en estructuras de edificios combustibles o, más comúnmente, en incendios forestales o de matorrales. Un torbellino de fuego es una formación en forma de vórtice de gases ardientes que se liberan del material combustible. La génesis del vórtice es probablemente similar a la de un remolino de polvo. A diferencia de la tolvanera, es improbable que la altura alcanzada por el vórtice de gas de fuego sea mayor que la altura visible de las llamas verticales debido a la turbulencia en los gases circundantes que inhiben la creación de una capa límite estable entre los gases giratorios/ascendentes. con respecto a los gases circundantes.

Diablos de nieve

Las mismas condiciones pueden producir un torbellino de nieve, diablo de nieve o, en ocasiones, denominado "snownado", aunque el calentamiento diferencial es más difícil en áreas cubiertas de nieve.

Diablos de vapor

Los remolinos de vapor son una pequeña columna de vórtice de aire saturado de altura variable pero de diámetro pequeño que se forma cuando el aire frío se deposita sobre una masa de agua mucho más caliente o una superficie saturada. También se observan a menudo en el vapor que sale de las centrales eléctricas.