I diavoli di sabbia, conosciuti anche con il termine inglese dust devil, sono fenomeni atmosferici che, per la loro forma, richiamano molto quella delle trombe d'aria. Tuttavia, a differenza di queste ultime, non hanno un'origine meteorologica legata a perturbazioni o temporali, bensì sono tipici delle belle e assolate giornate in zone piuttosto aride e secche. Sono delle vere e proprie colonne d'aria in rotazione che somigliano a trombe d'aria in miniatura.
Come si Formano: Il Processo Termo-Convettivo
La formazione di un dust devil è causata da un eccessivo surriscaldamento della superficie di un suolo secco e caldo. Quando una parte di terreno si surriscalda molto rispetto all'area circostante e agli strati d'aria immediatamente sovrastanti, l'aria surriscaldata, essendo meno densa, tende a dirigersi verso l'alto per la spinta archimediana, richiamando nuova aria dall'ambiente circostante. Questo processo è noto come fenomeno di tipo termo-convettivo.
Se, in presenza di una leggera depressione sovrastante e venti calmi, il rimescolamento dell'aria calda con quella più fredda avviene in maniera rapida, la turbolenza che si forma è in grado di generare un piccolo mulinello. Se a questo piccolo vortice è associato un movimento rotatorio derivante dall'ingresso non uniforme dell'aria dai suoi fianchi, questa rotazione si intensifica nello stiramento verticale che l'aria calda subisce durante la sua risalita, a causa della conservazione del momento angolare. Questo avvitamento viene quindi amplificato, dando luogo al caratteristico vortice, che poi si sposta sul terreno in funzione dell'afflusso di nuova aria.
Nel suo movimento, il vortice è in grado di risucchiare polvere e piccoli oggetti e sollevarli in aria. Il fenomeno persiste fino a che incontra una superficie più fredda che taglia il rifornimento di nuova aria calda dal basso e porta al rapido collasso del dust devil.
Caratteristiche dei Diavoli di Sabbia sulla Terra
Sulla Terra, i diavoli di polvere hanno delle dimensioni molto più ridotte delle normali trombe d'aria. L'altezza del cono di sabbia e polvere non si eleva oltre i 500 metri e la loro durata è più limitata, variando da qualche secondo fino a un massimo di 30 minuti. Una caratteristica particolarmente sorprendente è che i dust devil si sviluppano anche quando le condizioni sono serene e in cielo non sono visibili nuvole, a conferma della loro non-origine temporalesca.
Questi fenomeni sono abbastanza diffusi nelle zone desertiche e secche del nostro pianeta, dove il surriscaldamento del suolo è maggiore. Sono frequenti nel deserto del Sahara e sugli altipiani desertici, così come nelle grandi pianure americane, in Arizona e in Nevada. Sono più rari in Italia, pur con alcuni casi importanti avvistati negli ultimi anni in Puglia e a Trapani, e in particolari condizioni (assenza prolungata di piogge, aria secca, suolo arido e forte radiazione solare) anche in Pianura Padana.
I Diavoli di Sabbia su Marte
I diavoli di sabbia sono molto frequenti anche su Marte, dove i deserti non mancano di certo, e sono ancora più evidenti. Questo è dovuto alla presenza di una fine polvere nel deserto marziano e all'atmosfera meno densa del Pianeta Rosso, che permette ai vortici di raggiungere dimensioni straordinarie. Mentre i diavoli di sabbia terrestri raramente raggiungono alcune centinaia di metri di altezza (meno di 500m), quelli marziani possono ergersi per molti chilometri, raggiungendo persino i 20 chilometri di altezza, ed essere ampi centinaia di metri, risultando 10 volte più imponenti di quelli terrestri.
Osservazioni e Impatto sui Rover Marziani
Le prime foto dei diavoli di sabbia su Marte risalgono al 1970, ad opera della sonda Viking. Il fenomeno è stato poi immortalato nel 1997 dal Mars Pathfinder e dai rover Spirit e Opportunity dopo il 2000. Anche la fotocamera CTX a bordo della Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ha ripreso questi vortici, con la lunghezza dell'ombra proiettata sul terreno che ha indicato altezze eccezionali. Un "Diavolo di polvere" di Marte è stato ritratto dalla MRO utilizzando lo strumento HiRISE.
Al Sol 4332 della sua missione (il 1 aprile 2016), il rover marziano Opportunity si è imbattuto in un diavolo di sabbia, un fenomeno meteorologico frequente sul Pianeta Rosso, la cui forma ricorda quella di una colossale tromba d'aria. Non capita spesso che Opportunity documenti un "dust devil" e questo è stato uno dei migliori mai fotografati dall'esploratore della NASA: nel Meridiani Planum, la pianura in prossimità dell'equatore marziano in cui il rover è atterrato, i diavoli di sabbia non sono particolarmente frequenti.
I dust devil marziani, pur potendo essere potenzialmente pericolosi per gli astronauti, hanno finora sortito un effetto positivo sui rover. In almeno una di queste occasioni, un diavolo di polvere ha transitato sopra ai rover con l'effetto di ripulire i pannelli solari dalla polvere che vi si era accumulata. Questo ha contribuito significativamente alla raccolta di energia e all'allungamento della vita delle missioni. Poiché la densità dell'atmosfera marziana è molto bassa, è poco probabile che si venga travolti, anche nel caso di una formazione che ruoti ad alta velocità.
Un vortice ripreso ha lasciato dietro di sé una traccia di colore chiaro, a causa del sommovimento prodotto dai venti sulla superficie ricoperta di polvere, e ha disegnato il percorso del diavolo di sabbia che si è spostato da nord-ovest in direzione sud-est. Vicino alla base del diavolo era visibile una “gonna” di polvere ampia due volte l’imbuto, ma la traccia aveva invece una larghezza pari a quella dell’imbuto stesso.
Diavoli di Sabbia vs. Tornado: Differenze Chiave
È fondamentale distinguere i diavoli di sabbia dai tornado. La principale differenza risiede nelle loro sorgenti di energia. I diavoli di sabbia sono generati principalmente dal calore che la superficie assorbe dalla luce solare e irraggia, scaldando l'aria circostante.
I tornado, al contrario, dispongono di un generatore di energia aggiuntivo: il calore ceduto dal vapore acqueo che si condensa sotto forma di pioggia all'interno di un temporale. Nell'atmosfera marziana, c'è troppo poco vapore acqueo perché esso contribuisca in modo significativo alla convezione atmosferica su scala locale. Le nuvole che si possono talvolta vedere nelle immagini marziane sono prodotte da particelle di polvere, non da gocce di pioggia, confermando l'assenza del meccanismo energetico tipico dei tornado.