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旋转的火焰:火龙卷风的工作原理

  • 2014-05-16
  • Armanda
2012 年,电影制片人克里斯·坦吉 (Chris Tangey) 在澳大利亚内陆地区拍摄到了罕见的火雷纳德照片。 (图片来源:Chris Tangey,来自 Youtube 用户 stilltalkincrazy)

随着数十场野火在南加州圣地亚哥县的山上肆虐,数千名消防员正在与不稳定的风、崎岖的地形和酷热等条件作斗争。

由于炎热、干燥的天气,超过 14,000 英亩(57 平方公里)的土地被烧毁——许多地区的火势仍处于失控状态。数千人被迫撤离,许多房屋和建筑物被毁,至少一人死亡被归咎于野火。

地狱甚至产生了剧烈的火旋风——也被称为火魔鬼、火龙卷风或火雷纳多——如发送到当地新闻电台的节目。这些巨大的旋转火焰尖塔就像中世纪地狱的景象。什么是火龙卷风,它们有多危险? []

火龙卷风根本不是真正的龙卷风。一个真实的当三个关键元素碰撞时:接近地面的温暖潮湿的空气;大气不稳定,促进空气垂直运动的情况;和冲突的空气锋,推动潮湿的空气向上。

然而,它们并不是由大气层高处的条件形成的;它们是由从地面快速上升的干热空气产生的。从这个意义上说,火卷风与旋风或“尘暴”有更多共同点,后者通常在炎热、阳光明媚的日子里地面加热附近空气时形成。

火焰的物理原理

当热空气从地面升起时,它会形成垂直的柱子或“烟囱”,直到密度降低、冷却,然后在更高的高度消散。随着更多的热空气被吸入上升的柱中,它开始在漩涡中旋转,这与浴缸中的水排出时形成的漩涡没有什么不同。

这些涡流是由流体(液体或气体,例如空气)的角动量产生的。角动量表明,当物体靠近旋转中心时,它会加速。当他们将四肢拉向身体中心时就证明了这一点,这使得他们旋转得更快。

在尘暴中,热空气在漩涡中向上旋转,卷起沙子、泥土、树叶和地面上的任何其他东西。然而,火龙卷风会卷起燃烧的余烬、灰烬、炽热气体和易燃碎片,形成可怕的火焰塔,可以延伸到空中数百英尺。

火焰危险吗?

大多数火龙卷风只持续几分钟——这也是它们很少被视频捕捉到的原因之一。随着热空气上升和冷却,其强度会减弱,而产生火焰的任何燃料最终都会燃烧殆尽。

尽管如此,火龙卷风可能极其危险——火龙卷风中的温度可达 2,000 华氏度(1,093 摄氏度)。此外,由于它们移动速度快,它们可以在短短几秒钟内造成相当大距离的破坏,并将火势蔓延到大片区域。

有时,就连专家也会对火龙卷风的破坏力感到惊讶:2000年,加州林业和消防局的一名工作人员在观察下,一股火旋风跳过了防火带,将一辆全地形车从地面掀起,撞向一辆SUV,导致SUV的一部分被压碎,一名乘员受伤。

1926 年,闪电袭击了加利福尼亚州圣路易斯奥比斯波附近的联合石油公司油库,引发了一系列火龙卷风。由此引发的火灾持续了五天;一股火旋向东袭来,击中了一所房屋,将其升到空中,并穿过田野,直至掉落,摧毁了房屋,并杀死了里面的两人。 []

佩什蒂戈的风暴

也许有记录以来最严重的一系列火灾发生在 1871 年席卷威斯康星州佩什蒂戈及周边地区的野火期间。在炎热、干燥的风的推动下,可能是由刀耕火种的农业技术点燃的,(161 公里/小时)冲进城镇并点燃了该镇的几个伐木场之一。

由此引发的大火造成了令人难以置信的破坏:轨道车、房屋和商业建筑被抛向空中,估计有 150 万英亩(6,070 平方公里)的土地被烧毁。

火势非常猛烈,足以跨越绿湾水域并烧毁多尔半岛的部分地区。至少 1,500 人死亡,其中许多人被埋在万人坑中,因为没有人活着来辨认死者的尸体。

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