"… Noi oamenii de pe Pământ suntem prea mici pentru a ne curăța vulcanii. De aceea ne provoacă atât de multe probleme."
Antoine de Saint-Exupery "Micul Prinț"
Probabil că ați văzut cu toții acest tip de fulgere. Un fenomen interesant! Tot felul de filme fantastice îmi vin imediat în minte … „Domnul inelelor”, de exemplu:-)
Îmi propun să văd o selecție a acestei revolte a naturii și a intestinelor pământului. Aproape toate fotografiile pot fi făcute clic.
Motivul apariției unui trăsnet obișnuit în timpul furtunii rămâne obiectul cercetării, iar natura fulgerului vulcanic este și mai puțin înțeleasă. O ipoteză sugerează că bulele expuse de magmă sau cenușă vulcanică sunt încărcate electric și că se mută pentru a crea astfel de zone separate. Totuși, fulgerul vulcanic poate fi cauzat și de încărcarea coliziunilor în praful vulcanic.
Video promotional:
Oamenii de știință au putut să înregistreze activitatea electrică într-un nor de cenușă vulcanică cu rezoluție fără precedent și să identifice două tipuri de fulgere care apar în timpul unei erupții. Erupția Vulcanului Redout, localizată în Alaska, a fost precedată de o activitate seismică caracteristică, ceea ce a permis unui grup de oameni de știință de la Institutul Minier din New Mexico să aibă timp să stabilească în prealabil o rețea de stații de observare în miniatură.
Acestea aveau la dispoziție detectoare radio cu unde ultra-scurte, care înregistrau fulgere în norul de cenușă care a fost aruncat. În timpul erupției, vulcanologii au observat 16 furtuni puternice, care le-au furnizat o cantitate mare de date pentru analize ulterioare.
Drept urmare, oamenii de știință au reușit să descopere că fulgerul vulcanic este împărțit în două tipuri: relativ mic, care apare direct în apropierea craterului și puternic, observat înalt într-un nor de cenușă. Potrivit oamenilor de știință, ambele au o natură diferită. Micile fulgere mici sunt rezultatul proceselor electrice din magmă, deoarece se desparte în multe particule mici. Fulgerile mari dintr-un nor de cenușă apar atunci când temperatura scade sub -20 grade Celsius, atunci când picăturile de apă supraîncălzite îngheață. Procese similare sunt cauzate de deversările în nori în timpul furtunilor. Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, o corelație între înălțimea norului de cenușă și puterea și frecvența loviturilor de trăsnet.
Sunt luate în considerare principalele procese fizice responsabile de electrificarea unui nor de căldură de gaz deasupra unui vulcan. Sunt analizate câteva caracteristici ale mecanicii aerosolului vulcanic și a separării sale gravitaționale. Este demonstrat că cele mai importante dintre numeroasele procese fizice și fizico-chimice de generare și separare a sarcinilor într-un nor vulcanic sunt emisiile termionice și termoelectricitatea. Se calculează principalele legi care reglementează electrificarea particulelor de aerosoli în timpul acestor procese. S-a constatat că pentru formarea fulgerului într-un nor vulcanic, materialul de ejecție trebuie să conțină o cantitate vizibilă a unei fracțiuni fine (1-30 microni). Posibilitățile participării altor procese fizice la electrificarea particulelor de aerosoli și a norului vulcanic în ansamblu sunt analizate succint. Sunt luate în considerare și cinetica separării sarcinii și condițiile pentru formarea fulgerului în norii vulcanici. Se arată relația dintre intensitatea proceselor electrice și energia și puterea erupției. Se concluzionează că este necesară măsurarea activității electrice a norilor de căldură împreună cu un studiu al cineticii de îndepărtare a masei și determinarea temperaturii inițiale a materialului de evacuare.
Fenomenele electrice din aerosoli sunt foarte diverse atât sub formă cât și ca intensitate. Procesele electrice din aerosolii naturali sunt cele mai grandioase la volume mari (zeci și sute de mii de metri cubi) și tensiuni mari (până la sute de megavoliți) [1, 2]. Frecvența fulgerului în tunete atinge uneori 0,05 - 0,2 s-1. Cu toate acestea, cea mai mare intensitate a proceselor electrice este observată în norii de căldură uscată de pe vulcani (a se vedea bibliografia din [3]). Fulgere mari se lovesc în fiecare secundă (una dintre acestea este prezentată în Fig. 1), descărcări de scântei mici mult mai frecvente de 8-10 m lungime, strălucire intensă și prelungită a coroanei în zonele acoperite de un nor vulcanic - aceasta este o listă scurtă a acelor fenomene observate în timpul erupțiilor vulcanice. …
Nu orice erupție este însoțită de fulgere. Aceasta înseamnă că intensitatea electrificării aerosolului vulcanic depinde în esență de caracteristicile erupției. În general, electrificarea particulelor de aerosoli poate apărea din mai multe motive asociate proceselor fizico-chimice într-un nor de zgură-căldură [3, 4]. Cu toate acestea, având în vedere faptul că intensitatea electrificării aerosolului vulcanic este mult mai mare decât cea a tuturor celorlalți aerosoli cunoscuți [3 - 6], este posibil să se distingă o serie de procese specifice care joacă rolul principal în norul vulcanic.
- Cele mai semnificative caracteristici ale aerosolului vulcanic sunt:
- febră foarte mare;
- o mare diferență de temperatură a particulelor solide de aerosoli, atât între ele, cât și în raport cu gazul din jur;
- nonstationaritate puternică a sistemului de particule vulcanice de cenușă suspendate în gaz. Dacă aerosolii obișnuiți au o vechime mai mare de 1 minut și concentrațiile calculate ale unui astfel de aerosol nu mai pot depăși na = 103 parte / cm3, atunci procesele de electrificare a aerosolului vulcanic se continuă la concentrații n »107 - 109 parte / cm3 și, așa cum se va arăta mai jos, practic se termină cu sfârșitul celei de-a doua secunde a existenței aerosolului;
- aerosolul vulcanic, spre deosebire de toate celelalte, include cenușă, lapilli, zgură și chiar bombe vulcanice, adică. întregul spectru de masă de la ~ 10-12 până la> 103 g.
În această lucrare, sunt considerate două mecanisme de electrificare a particulelor vulcanice de cenușă, și anume, termoemisiunea electronilor și termoelectricitatea. Calculul procesului de emisie termionică face posibilă determinarea temperaturii inițiale minime Tmin a materialului de evacuare, sub care intensitatea de emisie termionică este atât de scăzută încât nu mai poate asigura o electrificare vizibilă. Durata acțiunii mecanismului termionic este determinată de timpul de răcire a particulelor de la temperatura inițială la un Tmin fix și poate varia de la ~ 0,1 până la 10 s. De asemenea, se arată că mecanismul termoelectric de electrizare a particulelor de aerosoli vulcanici nu are un „prag” de temperatură, prin urmare domeniul de acțiune al acestui mecanism în termeni de temperatură este mai mare decât cel al emisiilor termice, iar intervalul de timp se datorează timpului de diluare a aerosolului și este aproape constant (~ 1,5 s).
Deși mecanismul de electrificare termoelectrică este uneori inferior celui de termoemisie în ceea ce privește rata de generare a încărcării, este mult mai larg în domeniul de acțiune, deoarece funcționează în orice aerosoli dacă există o diferență de temperatură a particulelor de contact DT ~ ~ 10 K și mai mari. S-a demonstrat, de asemenea, că alte mecanisme de electrificare discutate în literatura de specialitate (piezoelectricitate, efect baloelectric, frecare de particule și jeturi de gaz etc.) nu pot juca un rol semnificativ în formarea de sarcini electrice și fulgere asupra vulcanilor, în principal din cauza lipsei de direcționalitate a acestora procese necesare pentru acumularea și separarea sarcinii la scară macroscopică. Să reamintim că două procese sunt necesare pentru apariția fulgerului: electrificarea particulelor la scară microscopică și separarea sarcinilor pe scara întregului nor. Al doilea este mai lung,prin urmare, fulgerul apare mult mai târziu decât începutul ejectării.
Procesele macroscopice sunt considerate în această lucrare mai concis. Complexitatea proceselor de sedimentare și separare a aerosolului încărcat în condițiile amestecării turbulente a norilor la scară diferită a unui nor vulcanic nu permite un calcul riguros, așa că ne-am limitat să invocăm (acolo unde este posibil) o analogie cu procese în tunete. Ca urmare, au fost formulate criteriile, a căror îndeplinire este necesară pentru apariția fulgerului la diferite scale.
