Вулканическая молния | |
---|---|
Вулканическая молния во время извержения в январе 2020 г. из Вулкан Таал | |
Эффект | Молния |
Вулканическая молния - это электрический разряд, вызванный извержением вулкана, а не обычной грозой. Вулканические молнии возникают в результате столкновения, фрагментации частиц вулканического пепла (а иногда и льда ), которые генерируют статическое электричество внутри вулканического шлейфа, что привело к названию грязная гроза . Влажная конвекция и образование льда также определяют динамику плюма извержения и могут вызвать вулканические молнии. Но в отличие от обычных гроз, вулканические молнии также могут возникать до того, как в облаке пепла образуются кристаллы льда.
Самые ранние зарегистрированные наблюдения вулканических молний взяты из Плиния Младшего, описывающего извержение горы Везувий в 79 году нашей эры: «Была самая глубокая тьма, которая становилась еще более ужасающей из-за прерывистого сияния факелов, которые через промежутки времени были скрыты кратковременным сиянием молний». Первые исследования вулканических молний были также проведены на горе Везувий профессором Пальмиери, который наблюдал извержения 1858, 1861, 1868 и 1872 годов из обсерватории Везувия. Эти извержения часто включали в себя молниеносную активность.
Знаменитый снимок этого явления был сфотографирован Карлосом Гутьерресом и произошел в Чили над вулканом Чайтен. Он широко распространялся в Интернете. Еще один примечательный снимок этого явления - «Сила природы», сделанный мексиканским фотографом Серхио Тапиро в Колима, Мексика, который занял третье место (категория «Природа») на фотоконкурсе World Press Photo 2016. Другие случаи были зарегистрированы над вулканом гора Августин на Аляске, вулканом Исландии Эйяфьятлайокудль, вулканом Этна в Сицилии, Италия и вулкан Таал на Филиппинах.
Считается, что заряд льда играет важную роль в некоторых типах шлейфов извержения, особенно тех, которые поднимаются выше уровня замерзания или связаны с взаимодействием магмы и воды.. Обычные грозы производят молнии из-за заряда льда, так как водяные облака становятся электрифицированными в результате столкновения кристаллов льда и других гидрометеоров. Вулканические шлейфы также могут нести обильную воду. Эта вода поступает из магмы, испаряется из окружающих источников, таких как озера и ледники, и уносится из окружающего воздуха, когда шлейф поднимается над атмосферой. Одно исследование показало, что содержание воды в вулканических шлейфах может быть больше, чем в грозах. Вода первоначально транспортируется в виде горячего пара, который конденсируется в жидкость в восходящей колонне и в конечном итоге замерзает до льда, если шлейф охлаждается значительно ниже точки замерзания. Некоторые извержения даже вызывают вулканический град. В поддержку гипотезы о ледяном заряде входит наблюдение, что грозовая активность значительно возрастает, когда вулканические шлейфы поднимаются выше уровня замерзания, и свидетельства того, что кристаллы льда на вершине наковальни вулканического облака являются эффективными переносчиками заряда.
Трибоэлектрическая (фрикционная) зарядка в шлейфе вулкана во время извержения считается основным механизмом электрического заряда. Электрические заряды образуются, когда осколки горных пород, пепел и частицы льда в вулканическом шлейфе сталкиваются и создают статические заряды, подобно тому, как частицы льда сталкиваются в обычных грозах. Конвективная активность, вызывающая подъем факела, затем разделяет различные области заряда, что в конечном итоге вызывает электрический пробой.
Фрактоэмиссия - это образование заряда в результате дробления частиц породы. Это может быть значительный источник заряда рядом с извергающимся источником.
Хотя считается, что он оказывает небольшое влияние на общую зарядку вулканических шлейфов, естественных радиоизотопов внутри выброшенных частиц породы, тем не менее, может влиять на заряд частиц. В ходе исследования частиц пепла от извержений Эйяфьядлайёкюдль и Гримсвётн ученые обнаружили, что оба образца обладают естественной радиоактивностью выше фонового уровня, но что радиоизотопы являются маловероятным источником саморазвития. заряжается в шлейфе Эйяфьятлайокудль. Тем не менее, существует возможность для большей зарядки вблизи вентиляционного отверстия, где размер частиц больше. Исследования продолжаются, и электрификация с помощью радиоизотопов, таких как радон, в некоторых случаях может быть значительным и при различных величинах довольно распространенным механизмом.
Высота шлейфа пепла, по-видимому, связана с механизмом, который генерирует молнию. В более высоких пепловых шлейфах (7–12 км) большие концентрации водяного пара могут способствовать молниеносной активности, в то время как более мелкие пепловые шлейфы (1–4 км), по-видимому, получают больше своего электрического заряда от фрагментации горных пород возле жерла вулкана ( фрактоэмиссия). Температура воздуха также играет роль в образовании молний. Более низкие температуры окружающей среды способствуют замерзанию и заряду льда внутри шлейфа, что приводит к большей электрической активности.
Экспериментальные исследования и изучение вулканических отложений показали, что вулканическое освещение создает побочный продукт, известный как «вызванный молнией» (LIVS). Эти крошечные стеклянные шарики образуются во время высокотемпературных процессов, таких как удары молнии «облако-земля», аналогично фульгуритам. Температура молнии может достигать 30 000 ° C. Когда этот болт контактирует с частицами золы внутри шлейфа, он может делать одно из двух: (1) полностью испарять частицы золы или (2) заставлять их плавиться, а затем быстро затвердевать, когда они остывают, образуя форму шара. Присутствие вызванных молнией вулканических сфер может предоставить геологическое свидетельство вулканической молнии, когда сама молния не наблюдалась напрямую.
Викискладе есть материалы, связанные с: Вулканическими молниями |