山火中的最強殺手:“旋轉的火焰”火龍捲風的工作原理

山火中的最強殺手:“旋轉的火焰”火龍捲風的工作原理

北方的春季乾燥且多風,極易引發山火。在乾燥環境和大風助力下,兇猛的山火會快速吞噬大片的山林,而且極易引發更為危險的爆燃或火龍捲,使燃燒的火場猶如修羅地獄一般。

火龍捲風,也被稱為火惡魔、火龍捲或火旋風。這些旋轉的火焰組成的巨大塔尖直達雲霄,橫掃一切。那到底什麼是火龍捲風?它們有多危險呢?

火龍捲風其實根本不是龍捲風。真正的龍捲風是由三個關鍵要素相互碰撞而形成的:靠近地面的溫暖潮溼的空氣;大氣不穩定,一種促進空氣垂直運動的狀態;以及推動潮溼空氣向上運動的鋒面碰撞。

然而,火龍捲風並不是由高空條件形成的,它們是由地面迅速上升的乾熱空氣造成的。從這個意義上說,火龍捲風與旋風或“塵暴”有更多的相似之處。旋風或“塵暴”通常是在炎熱、陽光充足的日子裡形成的,此時附近的地面會使空氣迅速升溫。

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火龍捲風的物理學

當燃燒產生的熾熱空氣從地面上升時,它會形成垂直的柱狀物或“煙囪”,直到密度變小,逐漸冷卻,然後在更高的高度消散。隨著越來越多的熱空氣被吸入上升的柱狀物中,它開始以漩渦的形式旋轉,這與浴缸排水時形成的漩渦沒有什麼不同。

這些渦旋是由流體(液體或氣體,如空氣)的角動量產生的。角動量表明,當一個物體靠近旋轉中心時,它會加速。旋轉的花樣滑冰運動員在將四肢向身體中心收攏時就表現出了這一點,這會使他們旋轉得更快。

在沙塵暴中,熱空氣以漩渦的形式向上旋轉,帶走了地上的沙子、灰塵、樹葉和其他任何東西。然而,一場火災龍捲風會帶走燃燒的灰燼、熾熱的氣體和可燃的碎片,形成一個可怕的火焰塔,可以延伸到數百米高的空中。

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火龍捲風危險嗎?

一般來說,大多數火龍捲風只持續幾分鐘,這是它們很少被視頻捕捉到的原因之一。當熱空氣上升和冷卻時,它的強度就會減弱,無論產生什麼燃料,火龍捲風最終都會燃燒殆盡。

儘管如此,火龍捲風還是非常危險的。火龍捲風的溫度可以達到驚人的1093攝氏度。此外,由於它們行動迅速,它們可以在幾秒鐘內切割出相當遠的破壞範圍,並將大火蔓延到更廣闊的地區。

火龍捲風的破壞性力量是相當驚人的:2000年,美國加利福尼亞州林業和消防局的一名工作人員觀察到的一場火龍捲風越過了一道防火帶,將一輛全地形車從地上舉起,砸在一輛SUV上,壓碎了SUV,造成一名工作人員嚴重受傷。

1926年,加州聖路易斯奧比斯波附近的聯合石油公司油庫遭到雷擊,引發了一系列火龍捲風。大火燃燒了整整五天,大火引發的火龍捲風向東蔓延,擊中了一座房屋,把它抬到空中,帶著它穿過一片田野,直到它被扔下來,摧毀了房屋,並造成房屋內兩人死亡。

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最嚴重的火龍捲風災害

也許,有記錄以來最嚴重的一系列火龍捲風發生在1871年的美國。席捲威斯康辛州佩什蒂戈及其周邊地區的野火,受乾熱大風的影響,也可能還受到刀耕火種的農業技術的影響,一場時速161公里/小時的野火席捲了該鎮,並點燃了該鎮數個伐木場中的一個。

隨之而來的火龍捲風造成了令人難以置信的破壞:火車車廂、房屋和商業建築被拋向空中,估計有6070平方公里的區域被燒燬。

大火的強度足以越過格林灣的水域,燒燬門半島的部分地區。至少有1500人死亡,許多人被埋在一個亂葬坑裡,因為沒有人活著來辨認死者的屍體。


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