Кіріспе
Құм шайтаны (кей аймақтарда лас шайтан деп те аталады) – күшті, жақсы қалыптасқан және салыстырмалы түрде аз уақытқа созылатын дауыл. Оның мөлшері кішкентайдан (18 дюйм / жарты метр ені және бірнеше метр / метр биіктігі) үлкенге дейін (10 метрден астам ені және 1 километрден астам биіктігі) жетеді. Басты тік қозғалыс жоғары бағытталған. Құм шайтандары көбінесе зиянсыз, бірақ сирек жағдайларда адамдар мен мүлікке қауіп төндіретіндей үлкейе алады. Олар торнадоға ұқсас, себебі екеуі де желдің тік бағытталған айналмалы жотасын қамтитын ауа райы құбылысы. Көптеген торнадолар үлкен аталық айналыммен – супержасушалық дауылдың артындағы мезоциклонмен байланысты. Құм шайтандары ашық күнді болғанда, жақсы ауа райы кезінде айналып, жоғары көтеріледі, және сирек жағдайда ғана торнадоның қарқындылығына жақындайды.
A dust devil (also known regionally as a dirt devil) is a strong, well formed, and relatively short lived whirlwind. Its size ranges from small (18 in/half a metre wide and a few yards/metres tall) to large (more than 30 ft/10 m wide and more than half a mile/1 km tall). The primary vertical motion is upward. Dust devils are usually harmless, but can on rare occasions grow large enough to pose a threat to both people and property. They are comparable to tornadoes in that both are a weather phenomenon involving a vertically oriented rotating column of wind. Most tornadoes are associated with a larger parent circulation, the mesocyclone on the back of a supercell thunderstorm. Dust devils form as a swirling updraft under sunny conditions during fair weather, rarely coming close to the intensity of a tornado.
Құрылу
Шаң дауылдары жер бетіндегі ыстық ауаның қалтасы үстіне салқын ауа арқылы жылдам көтеріліп, жоғары ағымды қалыптастырады. Егер жағдайлар оңтайлы болса, жоғары ағым айнала бастауы мүмкін. Ауа жылдам көтерілгенде, ыстық ауа бағанасы тігінен созылады, бұл массаны айналу осіне жақындатады және бұрыштық импульстің сақталуы арқасында айналу әсерін күшейтеді. Шаң дауылдарындағы екінші ағын, басқа ыстық ауаның жаңадан пайда болған құйымның түбіне қарай жылдамдап, көлденең бағытта ішкі ағынға түсуіне себеп болады. Көтеріліп келе жатқан ауаны алмастыру үшін ыстық ауа ағыны құйымға құйыла береді, бұл айналу әсерін одан әрі күшейтеді және оны тұрақты ұстайды. Толыққанды қалыптасқан шаң дауылдары – ыстық ауа жоғары және шеңбер бойынша қозғалатын, шұңқыр тәрізді түтік сияқты болады. Ыстық ауа көтерілгенде салқындайды, қалықтау қабілетін жоғалтады және көтерілуі тоқтатылады. Көтерілгенде ол ауаны ығыстырады, ал бұл ауа құйымның ядросының сыртынан төмен түседі. Осы салқын ауаның кері оралуы, айналып тұрған ыстық ауаның сыртқы қабырғасына қарсы тепе-теңдік құрады және жүйені тұрақты ұстайды. Айналу әсері және беттік үйкеліс әдетте алға қарай жылдамдық тудырады. Шаң дауылдары жақын маңдағы ыстық ауа көздерінің үстінен өтіп өтетін болса, олардың күші сақталуы мүмкін. Жер бетіндегі ыстық ауа шаң дауылдарына тартылып, жоғары көтерілгенде, айналасындағы салқын ауа сорылып алынады. Бұл оқиға болғаннан кейін әсері күрт сезіледі және шаң дауылдары бірнеше секундтың ішінде тарап кетеді. Әдетте, шаң дауылдары баяу қозғалғанда (әлсірегенде) немесе жер бетінің температурасы төмен болатын жерге кіргенде осылай болады. Шаң дауылдарының пайда болу ықтималдығын арттыратын белгілі бір жағдайлар бар. Жазық, шөлді немесе асфальт жамылғылы жерлер: Жазық жерлер ыстық ауаның "жанармай" ретінде тұрақты болу ықтималдығын арттырады. Шаңды немесе құмды жағдайлар бөлшектердің құйымға ілігіп, шаң дауылдарын оңай көруге мүмкіндік береді, бірақ құйымның пайда болуы үшін бұл міндетті емес. Ашық аспан немесе аздап бұлтты жағдай: Жер беті ауаны қыздыру және шаң дауылдарының қалыптасуына қолайлы жағдай жасау үшін күн энергиясының көп мөлшерін сіңіруі керек. Жеңіл немесе желсіз және салқын атмосфералық температура: Шаң дауылдарының тұрақтылығының негізгі факторы – жер бетіне жақын ауа мен атмосфера арасындағы температураның айқын айырмашылығы. Желді жағдайда шаң дауылдарының айналу әсері тұрақсыз болады.
Ылғалдылығы мен ұзақтығы
Жер бетінде көптеген шаң дауылдары әдетте кішкентай және әлсіз болады, диаметрі 3 футтан (0,9 м) кем, орташа жел жылдамдығы шамамен сағатына 45 миль (70 км/сағ) және олар пайда болғаннан кейін бір минуттан да аз уақыт ішінде тарап кетеді. Сирек жағдайларда шаң дауылдары өте үлкен және күшті болып өседі, кейде диаметрі 300 футқа (90 м) дейін жетеді, жел жылдамдығы сағатына 60 мильден (100 км/сағ және одан жоғары) асып, тарауға дейін 20 минуттан астам уақытқа созылуы мүмкін. Олардың кішкентай диаметріне байланысты, шаң дауылдарының өзінде Кориолис күші маңызды емес, сондықтан антициклондық айналысқа ие шаң дауылдары да пайда болады.
Қауіптер
Құлақтың шайтандары көбінесе жарақаттарға себеп болмайды, бірақ сирек кездесетін, күшті құлақтың шайтандары бұрын зақымдар келтіріп, тіпті өлімге әкелген. Мұндай құбылыстың бірі 2000 жылдың 14 қыркүйегінде Аризона штатының Флагстафф қаласындағы Коконино округінің жәрмеңке алаңына соқты. Ол бірнеше уақытша шатырларға, сауда орындары мен стендтерге, сондай-ақ жәрмеңке алаңының кейбір тұрақты құрылыстарына елеулі зақым келтірді. Бірнеше адам жарақат алды, бірақ қаза болған жоқ. Зақымның ауырлығына сүйенсек, құлақтың шайтанының жел жылдамдығы сағатына 75 миль (сағатына 120 шақырымға) жеткен деп есептеледі, бұл EF0 торнадосына тең. 2003 жылдың 19 мамырында Мэн штатының Либанон қаласындағы екі қабатты ғимараттың шатырын құлақтың шайтаны көтеріп, оның құлауына және ішіндегі адамның қаза болуына себеп болды. 2008 жылдың 18 маусымында Вайоминг штатының Каспер қаласының жанындағы әйел құлақтың шайтаны жасөспірімдер бейсболы алаңындағы кішкентай есептеушінің қаптамасын құлатып, оның үстіне түсуінен қаза тапты. Ол құлақтың шайтанынан қорғану үшін қаптаманың артына тығылған болатын. 2010 жылы Техас штатының Шығыс Эль-Пасо қаласында құлақтың шайтаны үш баланы үрлейтін үйде көтеріп, 3 метрден жоғары көтеріп, қоршаудан асып, үш үй қашықтықтағы аулаға түсірді. 2018 жылы Колорадо штатының Коммерс-Сити қаласындағы күшті құлақтың шайтаны екі әжетхананы ауаға ұшырды, бірақ ешкім жарақат алмады. 2019 жылы Қытайдың Хэнань провинциясының Ючэн округіндегі үлкен құлақтың шайтаны секіргіш қамал көтерілген кезде 2 баланы өлтіріп, 18 баланы және 2 ересекті жаралады. Құлақтың шайтандары шамамен 100 әуе апаттарына себепкер болған. Көптеген жағдайларда бұл жай ғана таксилеу кезіндегі қиындықтар болған, бірақ кейбіреулері өлімге әкелген. Құлақтың шайтандары парашютшілер мен парапланер ұшқыштары үшін де үлкен қауіпті құрайды, өйткені олар парашют немесе парапланердің ешқандай ескертусіз құлауына себеп болуы мүмкін, ал биіктік кесуге тым төмен болып саналады және парашютшілердің ауыр жарақаттануына немесе өліміне әкелуі мүмкін. 1996 жылдың 1 маусымында осындай жағдай орын алды, құлақтың шайтаны парашютшінің парашютын жерден шамамен 9 метр биіктікте құлатып жіберді. Ол алған жарақаттарынан кейін қайтыс болды. Құлақтың шайтандары орман өрттеріне де ықпал етуі мүмкін. Мұндай оқиға 1868 жылы Данияның Билунд муниципалитетіндегі Энгебек қаласында болды, онда құлақтың шайтаны жылытқышқа ұшқынды лақтырып, 10 000-нан 50 000 гектарға дейін немесе одан да көп жерге тараған өрттің басталуына себеп болды.
Электрлік қызмет
Шаң шайтандары, тіпті кішкентайлары (Жерде), радио шуын және метрге 10 000 вольттан асатын электр өрістерін тудырады. Шаң шайтаны кішкентай тозаң мен бөлшектерді жинап алады. Бөлшектер айналғанда, олар жанасу немесе үйкеліс арқылы (трибоэлектрификация) электрленеді. Айналып жүрген зарядталған бөлшектер сондай-ақ секундына 3-30 рет өзгеретін магнит өрісін жасайды. Бұл электр өрістері бұрқанақтың жерден материалды көтеріп, атмосфераға жеткізуіне көмектеседі. Далалық тәжірибелер шаң шайтанының әр шаршы метрден секунд сайын 1 грамм тозаңды көтере алатынын көрсетеді (әр акрдан секунд сайын 10 фунт). Негізінде 100 метр (330 фут) болатын үлкен шаң шайтаны 30 минут ішінде шамамен 15 тонна тозаңды ауаға көтере алады. Әлемнің шөлдерін шарлап өтетін алып шаң дауылдары жыл сайынғы бірнеше дауыл кезінде атмосферадағы минералды тозаңның 8% құрайды. Алайда, жаз айларында шөлдерде айналып өтетін шаң шайтандары одан үш есе көп тозаң көтереді, демек атмосферадағы тозаң мөлшеріне олардың әсері зор. Мұндай кезде оларды көбінесе құм тіректері деп атайды.
Басқа атаулар
Австралияда шаң дауылы көбінесе "Уилли Уилли" деп аталады. Ирландияда шаң дауылы "sí gaoithe" немесе "фея желі" деп аталады.
Ащы жындар
Жақында өртелген аймақтарда жаңадан төселген күлдің астындағы ыстық қорлар кейде көптеген шаң құйындарына себеп болуы мүмкін. Күлдің жеңіл салмағы мен қара түсі шаң құйындарын жүздеген футқа дейін көрінетіндей етеді. Күл құйындары шаң құйындары сияқты пайда болады және көбінесе жақында өткен өрттердің күйген жерлерінде тұрақсыз күндері байқалады. Көмір құйындары Моңғолияның Оңтүстік Гоби облысындағы Цагаан Хад көмір қаласында көп кездеседі. Олар шаң құйындары көп мөлшерде жиналған көмірді көтеріп алғанда пайда болады. Олардың қара түсі кейбір құйынды дауылдарға ұқсатады.
От бұрандалары
Өрт шұңқыры немесе айналма, кейде от шайтаны немесе от торнадосы деп аталатын құбылыс, жанғыш ғимараттардағы немесе, көбінесе, орман және бұта өрттеріндегі қарқынды өрттер кезінде байқалады. Өрт шұңқыры – жанғыш материалдан шығатын жанатын газдардың құйынды пішіндегі түзілімі. Осы құйынның пайда болуы шаң құйынының пайда болуына ұқсас. Шаң құйынынан айырмашылығы, өрттік газдар құйынының биіктігі тік жалынның көрінетін биіктігінен асып түсуі ықтимал емес, себебі айналадағы газдардағы турбуленттілік айналып өтетін/көтерілетін газдар арасындағы тұрақты шекаралық қабаттың қалыптасуына кедергі келтіреді.
Қалқалы
"Сай шайқаны" – жаңадан шабылған сабан далаларының үстіндегі жылы ауада пайда болатын жеңіл дауыл. Тыныш, күннөлді күндері жерден көтерілетін ыстық ауа бағанасынан воронка пайда болып, сабан сабақтары мен түйіндерін зиянсыз түрде лақтырып, айналдырады, көбінесе балалар мен жанындағылардың қуанышын тудырады.
Қар жындары
Осындай жағдайлар қарлы бұрқасын, қарлы айдаһарды немесе кейде "snownado" деп аталатын құбылысты тудыруы мүмкін, бірақ қар жамылған аймақтарда температураның әртүрлі болуы салдарынан қызу қиынға түседі.
Булы шайтандар
Бу шайтандары – әртүрлі биіктікте, бірақ кішкентай диаметрлі, қаныққан ауаның кішкентай айналмалы бағанасы. Олар судың немесе қаныққан бетінің әлдеқайда жылырақ бөлігінің үстінде салқын ауа болғанда пайда болады. Сондай-ақ, оларды электр станцияларынан шығатын буда жиі көруге болады.