"… Mi, a földi emberek, túl kicsik ahhoz, hogy megtisztítsuk a vulkánunkat. Ezért okoznak nekünk olyan sok bajt."
Antoine de Saint-Exupery "A kis herceg"
Valószínűleg mind látta ezt a villámot. Érdekes jelenség! Mindenféle fantasztikus film azonnal eszébe jut … "A Gyűrűk Ura" például:-)
Javaslom, hogy válasszuk ki a természeti zavargások és a föld béljeinek válogatását. Szinte az összes fénykép kattintható.
A vihar idején a szokásos villámlás oka továbbra is a kutatás tárgya, és a vulkáni villámlás jellege még kevésbé érthető. Az egyik hipotézis azt sugallja, hogy a magma vagy vulkáni hamu kiszabadult buborékjai elektromosan töltöttek és mozognak, hogy ilyen elválasztott területeket hozzanak létre. A vulkáni villámlást azonban a vulkáni por töltési ütközései is okozhatják.
Promóciós videó:
A tudósok példátlan felbontású vulkáni hamufelhőben tudták rögzíteni az elektromos aktivitást, és azonosítottak a villámlás két típusát, amelyek a kitörés során fordulnak elő. Az alaszkai Redout vulkán kitörését jellegzetes szeizmikus tevékenység előzte meg, amely lehetővé tette a New Mexico Bányászati Intézet tudóscsoportjának, hogy időben felállítson miniatűr megfigyelő állomások hálózatát a kráter közelében.
Ultra-rövidhullámú rádiódetektorokkal látják el őket, amelyek villámcsapásokat rögzítettek a kidobott hamutartalomban. A kitörés során a vulkanológusok 16 hatalmas vihart észleltek, amelyek nagy mennyiségű adatot szolgáltattak számukra a későbbi elemzéshez.
Ennek eredményeként a tudósok rájöttek, hogy a vulkáni villámok két típusra oszthatók: viszonylag kicsi, közvetlenül a kráter közelében előforduló, és erős, hamufelhőben magasan megfigyelhető. A tudósok szerint mindkettő eltérő természetű. A kis, alacsony villámcsavarok a magmában zajló elektromos folyamatok eredményei, mivel sok apró részecskére bomlanak. A hamufelhőben nagy villámcsavarok fordulnak elő, ha a hőmérséklet -20 Celsius fok alá esik, amikor a túlhűtött vízcseppek lefagynak. Hasonló folyamatokat okoznak a felhők kisütései a zivatarok során. A tudósok összefüggést is találtak a hamufelhő magassága és a villámcsapások erőssége és gyakorisága között.
A gáz-hő felhő elektrokizációjához a vulkán fölött vezető főbb fizikai folyamatokat figyelembe vesszük. A vulkáni aeroszol mechanikájának és gravitációs elválasztásának néhány jellemzőjét elemezzük. Megmutatták, hogy a vulkáni felhőben a töltések képződésének és elválasztásának sok fizikai és fizikai-kémiai folyamata között a legfontosabb a termionikus emisszió és a termoelektromosság. Kiszámítják az aeroszol részecskék elektromosodását szabályozó fő törvényeket ezen folyamatok során. Megállapítottuk, hogy a villám kialakulásához a vulkáni felhőben a kidobó anyagnak észrevehető mennyiségű finom frakciót (1-30 mikron) kell tartalmaznia. Röviden elemezzük az egyéb fizikai folyamatok részvételének lehetőségeit az aeroszol részecskék és az egész vulkáni felhő elektrifikációjában. A töltés szétválasztásának kinetikáját és a villám felhők villámlásának feltételeit is figyelembe veszik. Megmutatjuk az elektromos folyamatok intenzitása, valamint a kitörés energiája és ereje közötti kapcsolatot. Megállapítottuk, hogy meg kell mérni a hőfelhők elektromos aktivitását, a tömegeltávolítás kinetikájának vizsgálatával és a kidobó anyag kezdeti hőmérsékletének meghatározásával.
Az aeroszolok elektromos jelenségei nagyon változatosak mind formájukban, mind intenzitásukban. A legtöbb grandiózus elektromos folyamat nagy mennyiségben (tíz és százezer köbméterre becsülve) és a magas feszültségnél (több száz megavoltra becsülve) fordul elő a természetes aeroszolokban [1, 2]. A villámlás gyakorisága a mennydörgéskor néha eléri a 0,05 - 0,2 s-1 értéket. A legnagyobb elektromos folyamatok intenzitása azonban a vulkánok feletti száraz gáz-hő felhőkben figyelhető meg (lásd a [3] bibliográfiát). Másodpercenként nagy villámlás (az egyik az 1. ábrán látható), sokkal gyakoribb kis szikra kisül 8-10 m hosszú, intenzív és elhúzódó koronás fényben a vulkáni felhő által borított területeken - ez a jelenség rövid listája a vulkánkitörések során megfigyelt jelenségekről. …
Nem minden kitörést kíséri villámlás. Ez azt jelenti, hogy a vulkáni aeroszol elektromos intenzitása alapvetően függ a kitörés tulajdonságaitól. Általánosságban elmondható, hogy az aeroszol részecskék elektrifikációja számos okból kifolyólag a fizikai és fizikai-kémiai folyamatokhoz kapcsolódhat egy gáz-salak-hő felhőben [3, 4]. Tekintettel arra a tényre, hogy a vulkáni aeroszol elektromos intenzitása sokkal nagyobb, mint az összes többi ismert aeroszolé [3 - 6], meg lehet különböztetni számos olyan specifikus folyamatot, amelyek a vulkáni felhőben játszanak fő szerepet.
- A vulkáni aeroszol legfontosabb jellemzői a következők:
- nagyon magas láz;
- a szilárd aeroszol részecskék hőmérséklete közötti nagy különbség egymás között és a környező gázhoz viszonyítva;
- a gázban szuszpendált vulkáni hamu részecskék rendszerének nem nemstabilitása. Ha a szokásos aeroszolok régebbi, mint 1 perc, és az ilyen aeroszol számított koncentrációja nem haladhatja meg a na = 103 rész / cm3 értéket, akkor a vulkáni aeroszol elektrizációs folyamatai n »107–109 rész / cm3 koncentrációban folytatódnak, és - amint az alábbiakban bemutatjuk - gyakorlatilag az aeroszol létezésének második másodpercének vége;
- A vulkáni aeroszol az összes többitől eltérően hamu, lapilli, salak és még vulkáni bombákat is tartalmaz, azaz a teljes tömegspektrum ~ 10-12 és> 103 g között van.
Ebben a munkában a hamu-hamu vulkanikus részecskék kétféle villamosítási mechanizmusát vesszük figyelembe, nevezetesen az elektronok hőtermelését és a hőelektromos energiát. A termikus emissziós folyamat kiszámítása lehetővé teszi a kidobó anyag minimális Tmin kezdeti hőmérsékletének meghatározását, amely alatt a hőkibocsátás-intenzitás olyan alacsony, hogy már nem képes észrevehető elektrifikációt biztosítani. A termionikus mechanizmus működésének időtartamát a részecskék hűtési ideje határozza meg a kezdeti hőmérséklettől a rögzített Tminig, és ~ 0,1 és ~ 10 s között változhat. Azt is kimutatták, hogy a vulkáni aeroszol részecskék hőelektromos elektromos mechanizmusának nincs hőmérsékleti küszöbértéke, ezért ennek a mechanizmusnak a hőmérsékleti hatósugara nagyobb, mint a hőkibocsátásé, és az időintervallum az aeroszol hígítási idejének köszönhető, és szinte állandó (~ 1,5 másodperc).
Bár a villamosítás hőelektromos mechanizmusa a töltés képződési sebessége szempontjából néha alacsonyabb, mint a hőemisszió, a hatástartományban sokkal szélesebb, mivel bármely aeroszolban működik, ha a érintkező részecskék hőmérsékleti különbsége DT ~ ~ 10 K vagy annál nagyobb. Azt is kimutatták, hogy az irodalomban tárgyalt egyéb elektrifikációs mechanizmusok (piezoelektrikum, balloelektromos hatás, részecskék és gázfúvókák súrlódása stb.) Nem játszhatnak jelentős szerepet az elektromos töltések és a vulkánok villámlásának kialakulásában, elsősorban ezek irányultságának hiánya miatt. a töltés felhalmozódásához és elválasztásához szükséges folyamatok makroszkopikus léptékben. Emlékezzünk vissza arra, hogy a villámlás előfordulásához két folyamatra van szükség: a részecskék mikroszkopikus méretű elektrifikálására és a töltések elválasztására a teljes felhő méretarányán. A második hosszabb,ezért a villámlás sokkal később fordul elő, mint a kidobás kezdete.
Ebben a munkában a makroszkopikus folyamatokat tömörebben veszik figyelembe. A töltött aeroszol ülepedési és szétválasztási folyamatainak bonyolultsága a vulkáni felhő különböző méretű felhőinek turbulens keverése esetén nem teszi lehetővé a szigorú számítást, ezért csak a mennydörgőben zajló folyamatokkal való analógiák alkalmazására korlátozódtunk. Ennek eredményeként megfogalmazták azokat a kritériumokat, amelyek teljesülése szükséges a különböző léptékű villámlás előfordulásához.