"… Vi människor på jorden är för små för att rensa våra vulkaner. Det är därför de orsakar oss så mycket besvär."
Antoine de Saint-Exupery "Den lilla prinsen"
Du har antagligen sett den här typen av blixtar. Ett intressant fenomen! Alla möjliga fantastiska filmer kommer omedelbart att tänka … "Ringenes herre" till exempel:-)
Jag föreslår att jag ser ett urval av detta upplopp av naturen och tarmarna på jorden. Nästan alla foton är klickbara.
Anledningen till förekomsten av vanlig blixtnedslag under åskväder förblir föremål för forskning, och arten av vulkaniskt blixtnedslag förstås ännu mindre. En hypotes antyder att utkastade bubblor av magma eller vulkanisk aska är elektriskt laddade och att de rör sig för att skapa sådana separerade områden. Men vulkaniskt blixtnedslag kan också orsakas av laddningskollisioner i vulkaniskt damm.
Kampanjvideo:
Forskare kunde registrera elektrisk aktivitet i ett moln av vulkansk aska med en aldrig tidigare skådad upplösning och identifiera två typer av blixtar som uppstår under ett utbrott. Utbrottet av Redout Volcano som ligger i Alaska föregicks av karakteristisk seismisk aktivitet, vilket gjorde det möjligt för ett team av forskare från New Mexico Institute of Mining att få tid att etablera ett nätverk av miniatyrobservationsstationer i närheten av kratern i förväg.
De var försedda med ultrakortvågsradiodetektorer, som registrerade blixtnedslag i askmoln som kastades ut. Under utbrottet observerade vulkanologer 16 kraftiga stormar, vilket gav dem en stor mängd data för efterföljande analys.
Som ett resultat kunde forskare upptäcka att vulkansk blixt är uppdelad i två typer: relativt liten, som förekommer direkt nära krateret och kraftfull, observerad högt i ett askmoln. Enligt forskare är båda av en annan karaktär. Små låga blixtbultar är resultatet av elektriska processer i magma eftersom de bryts upp i många små partiklar. Stora blixtbultar i ett askmoln inträffar när temperaturen sjunker under -20 grader Celsius, när superkylda vattendroppar fryser. Liknande processer orsakas av utsläpp i molnen under åskväder. Forskare har också hittat ett samband mellan askmolnets höjd och blixtnedslagets kraft och frekvens.
De huvudsakliga fysiska processerna som ansvarar för elektrifiering av ett gasvärmemoln ovanför en vulkan beaktas. Vissa funktioner i mekaniken för vulkanisk aerosol och gravitationsseparationen analyseras. Det visas att de viktigaste bland de många fysiska och fysikalisk-kemiska processerna för alstring och separering av laddningar i ett vulkaniskt moln är termionisk emission och termoelektricitet. Huvudlagarna för elektrifiering av aerosolpartiklar under dessa processer beräknas. Det visade sig att utstötningsmaterialet för att bilda blixt i ett vulkaniskt moln måste innehålla en märkbar mängd av en fin fraktion (1-30 mikron). Möjligheterna att delta i andra fysiska processer i elektrifieringen av aerosolpartiklar och det vulkaniska molnet som helhet analyseras kort. Laddningsseparationens kinetik och förhållandena för bildning av blixt i vulkaniska moln beaktas också. Förhållandet mellan intensiteten hos elektriska processer och utbrottets energi och kraft visas. Det dras slutsatsen att det är nödvändigt att mäta den elektriska aktiviteten hos värmemoln tillsammans med en studie av kinetiken för massavlägsnande och bestämning av utsprungsmaterialets initiala temperatur.
Elektriska fenomen i aerosoler är mycket olika både i form och intensitet. Elektriska processer i naturliga aerosoler är mest grandiosa med stora volymer (tiotals och hundratusentals kubikmeter) och höga spänningar (upp till hundratals megavolt) [1, 2]. Blixten i åskmoln når ibland 0,05 - 0,2 s-1. Emellertid observeras den högsta intensiteten av elektriska processer i torra gasvärmemoln ovanför vulkaner (se bibliografi i [3]). Stora blixtar slår varannan sekund (varav den ena visas i fig. 1), mycket mer frekventa små gnistutsläpp 8-10 m långa, intensiva och långvariga koronaljus i områden täckta av ett vulkaniskt moln - detta är en kort lista över de fenomen som observerades under vulkanutbrott …
Inte varje utbrott åtföljs av blixtnedslag. Detta innebär att intensiteten för elektrifiering av den vulkaniska aerosolen väsentligen beror på utbrottets egenskaper. Generellt sett kan elektrifiering av aerosolpartiklar ske av många skäl förknippade med fysiska och fysikalisk-kemiska processer i ett gas-slaggs-värmemoln [3, 4]. Med tanke på att intensiteten för elektrifiering av den vulkaniska aerosolen är mycket högre än för alla andra kända aerosoler [3 - 6] är det möjligt att skilja ett antal specifika processer som spelar huvudrollen i det vulkaniska molnet.
- De viktigaste egenskaperna hos vulkanisk aerosol är:
- mycket hög feber;
- en stor skillnad i temperaturen hos fasta aerosolpartiklar både mellan varandra och i förhållande till den omgivande gasen;
- stark icke-stationäritet i systemet med vulkaniska askpartiklar suspenderade i gas. Om vanliga aerosoler är äldre än 1 min och de beräknade koncentrationerna av en sådan aerosol inte längre kan överstiga na = 103 del / cm3, fortsätter processerna för elektrizering av vulkanisk aerosol vid koncentrationerna n 107 - 109 del / cm3 och, såsom kommer att visas nedan, slutar praktiskt taget med slutet på den andra sekunden av aerosolexistensen;
- vulkanisk aerosol, till skillnad från alla andra, inkluderar ask, lapilli, slagg och till och med vulkaniska bomber, d.v.s. hela massspektrumet från ~ 10-12 till> 103 g.
I detta arbete beaktas två mekanismer för elektrifiering av vulkaniska partiklar i aska, nämligen termoelement av elektroner och termoelektricitet. Beräkning av processen för termionutsläpp gör det möjligt att bestämma den minsta initiala temperaturen Tmin för utstötningsmaterialet, under vilken den termiska utsläppsintensiteten är så låg att det inte längre kan ge en märkbar elektrifiering. Varaktigheten för verkan av den termiska mekanismen bestäms av kylningstiden för partiklarna från den initiala temperaturen till en fast Tmin och kan variera från ~ 0,1 till ~ 10 s. Det visas också att den termoelektriska mekanismen för elektri-sering av vulkaniska aerosolpartiklar inte har ett "tröskelvärde" för temperatur, därför är denna mekanisms verkan i termer större än termisk emission, och tidsintervallet beror på aerosolutspädningstiden och är nästan konstant (~ 1,5 s).
Även om den termoelektriska mekanismen för elektrifiering ibland är underlägsen termostyrningen en i termer av hastigheten för laddningsproduktion, är den mycket bredare inom verkningsområdet, eftersom den fungerar i alla aerosoler om det finns en temperaturskillnad på kontaktpartiklarna DT ~ 10 K och högre. Det har också visats att andra elektrifieringsmekanismer som diskuteras i litteraturen (piezoelektricitet, balloelektrisk effekt, friktion av partiklar och gasstrålar etc.) inte kan spela en viktig roll i bildandet av elektriska laddningar och blixtar över vulkaner, främst på grund av bristen på riktning hos dessa processer som är nödvändiga för ackumulering och separering av laddning i en makroskopisk skala. Låt oss komma ihåg att två processer är nödvändiga för att blixt uppträder: elektrifiering av partiklar i mikroskopisk skala och separering av laddningar i skalan för hela molnet. Den andra är längre,därför inträffar blixtnedslag mycket senare än början av utstötningen.
Makroskopiska processer beaktas i detta arbete mer kortfattat. Komplexiteten i processerna med sedimentering och separering av laddad aerosol under förhållanden med turbulent blandning av olika moln i ett vulkaniskt moln tillåter inte en rigorös beräkning, så vi begränsade oss till att använda (där det är möjligt) analogier med processer i åskmoln. Som ett resultat formulerades kriterier, vars uppfyllande är nödvändig för förekomsten av blixtar av olika skalor.