🌪️ LỐC XOÁY
Lõi hẹp của một cơn gió xoáy sẽ kéo theo bụi (dust), lá cây và các mảnh vụn làm trông thấy được sự nhiễu loạn dưới mặt đất hoặc tạo thành cột bụi cao trong những khu vực đất trống. Những cơn gió lốc này được biết dưới tên gọi theo tiếng Úc là “willy-willies” còn ở những nơi khác gọi là “dust devils” (tiếng Việt là lốc xoáy, gió lốc). Lốc xoáy xuất hiện khi một thermal bốc lên trong điều kiện “siêu đoạn nhiệt” (superadiabatic). Không khí gấp rút xô vào để thế chỗ trong vùng phía dưới của thermal thường có một chút chuyển động xoay do hiệu ứng Coriolis nếu như nó đã trôi trong không khí một khoảng thời gian. Khi những luồng khí này gặp nhau, chúng quay mạnh lên tương tự như một vận động viên trượt băng quay nhanh hơn khi tay của anh ta/cô ta thu vào trong. Luồng khí quay (hay dòng xoáy) này sẽ nhanh chóng bị mất sức xô (ngang) của nó chỉ còn lại sự tăng tốc của thermal giãn không khí theo phương thẳng đứng và làm cho cột xoáy khí chặt hơn khi càng lên cao, nó rất giống với một cột xoáy của xi-rô sẽ mỏng đi khi bạn rút chiếc thìa ra khỏi nó.
🌪️ Nguyên lý Lốc Xoáy
Lốc xoáy được hình thành khi thermal thăng lên trong điều kiện có hệ số giảm nhiệt siêu đoạn nhiệt (superadiabatic lapse rate). Lốc xoáy nằm dưới thermal đang thăng lên, đánh dấu đường đi, kích thước và thường cả độ cao cũng như thời lượng của nó.
Lốc xoáy đôi khi vươn tới độ cao của mây thermal, nhưng thường nó ngừng lại ngay dưới mức này, thường nó chỉ cao từ một mét tới khoảng một trăm mét. Tuy nhiên trong một số vùng hoang mạc thì chúng có thể cao hẳn lên đến một ngàn mét trong môi trường đầy rẫy bụi mà thermal mạnh. Trong những khu vực này, độ cao của lốc xoáy sẽ thể hiện cao độ tối thiểu của thermal cũng như thời lượng của nó. Việc quan sát cao độ và tốc độ cũng như thời lượng của lốc xoáy giúp bạn đánh giá được thời lượng của thermal tạo ra chúng. Đại đa số các lốc xoáy đều xoay ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc Bán Cầu và cùng chiều kim đồng hồ ở Nam Bán Cầu. Chúng là một hiện tượng áp thấp (low pressure phenomena). Có vài lốc xoáy xoay theo chiều ngược lại thì có lẽ do chuyển động quay được tạo ra trong vùng nhiễu loạn hoặc di chuyển qua một vách đứng. Có một số giả định rằng hành vi của lốc xoáy làm không khí trong thermal quay, quả thực vậy, các đám mây thermal quay (rotating thermal cloud) đã từng được nhìn thấy trong một số dịp hiếm hoi. Nó giống như là không khí tiếp tục quay phía trên của cơn lốc mặc dù nó hầu như đã ngừng quay do lực cản (drag) khi thermal rời khỏi lớp không khí siêu đoạn nhiệt. Trên cơ sở này, khá là hợp lý khi trông chờ một tốc độ leo tốt hơn khi quay ngược với dòng lốc xoáy (quay theo chiều kim đồng hồ hoặc quay phải ở Bắc Bán Cầu) khi ở trong vùng nâng mạnh trong lớp siêu nghịch nhiệt. Lý do vì sao lại có tốc độ leo tốt hơn khi quay ngược dòng trong luồng khí quay (spinning air) là vì tốc độ quay vòng của bạn sẽ chậm hơn cho nên ít cần phải nghiêng máy bay hơn để cân đối với lực ly tâm (centrifugal force). Góc nghiêng ít hơn thì bạn sẽ có tốc độ tụt tốt hơn. Một điều cũng quan trọng đó là để thâm nhập vào thermal lốc xoáy thì đi ngược với luồng của nó vì lý do an toàn. Nếu bạn thâm nhập vào một luồng khí xoay vòng xuôi theo hướng của nó, bạn sẽ được trải nghiệm một cơn gió sau mạnh (strong tailwind), nó có thể làm bạn bị “stall”. Nếu bạn thâm nhập vào thermal theo hướng ngược với luồng gió thì bạn sẽ được trải nghiệm gió ngược chiều (headwind) mạnh dần, như thể hiện trong hình dưới đây. Một cơn lốc xoáy là một thực thể ổn định mà trong đó không khí từ bên ngoài không thể thâm nhập vào lốc xoáy dọc theo cột của nó và pha loãng nó. Không khí bên ngoài chỉ có thể thâm nhập vào trong nó từ phía dưới nơi mà tốc độ quay còn chậm do gần mặt đất như thể hiện trong hình dưới đây. Không khí phía ngoài cột lốc xoáy quay và thăng lên như minh họa dưới đây trong khi bên trong lõi cột lốc xoáy có thể xuất hiện dòng hướng xuống do áp suất thấp. Một ví dụ về hành vi này có thể được thấy khi quấy một cốc cà phê với dòng hướng lên phía ngoài và xoáy trũng ở giữa. Tâm của lốc xoáy nói chung là rõ ràng hơn so với rìa của nó. Sự tàn lụi của một lốc xoáy xuất hiện khi nguồn cấp không khí ấm nuôi thermal bị cạn hoặc có một số hiệu ứng địa hình cản trở tiến trình của nó. Lốc xoáy tất nhiên sẽ di chuyển hướng lên trên dốc núi và thực tế khá phổ biến trên những mặt dốc được đốt nóng. Một lốc xoáy có thể tiếp tục tồn tại thêm một chút sau khi thermal đã tắt, nhưng nó sẽ sớm bị mất năng lượng và sụp đổ. Các thầy phù thủy ở Phi Châu có nghề tiêu diệt lốc xoáy bằng cách chạy xuyên qua chúng, làm cho dân chúng phải kinh sợ về khả năng tiêu diệt ma quỷ của họ.
