Европейские ученые воссоздали вулканическую молнию

Лабораторные исследования вулканологов помогут прогнозировать характер будущих извержений

Европейские ученые воссоздали вулканическую молнию

Действующий вулкан, извергающий ввысь из огромного жерла гигантские клубы дыма и пепла, – одно из самых впечатляющих природных явлений на Земле. И незабываемое зрелище, столь же захватывающее, сколь опасное. Его наблюдать лучше на почтительном расстоянии. Извержение вулкана может иметь катастрофические последствия. И не только в отдаленной перспективе.

Европейские ученые воссоздали вулканическую молнию

Вспомним, сколько бед принесло извержение вулкана Синабунг в Индонезии этим летом, когда бездействующий 400 лет кратер ожил и изверг из земного чрева сотни тонн пепла. Они поднялись на высоту 7 километров и накрыли собой все окрестные города и поселки. Вулканическая деятельность может вызывать катастрофические последствия наподобие землетрясений или цунами. В 2004 в Индонезии от них погибло порядка 300 000 человек

Словом, вулканы надо изучать. Чтобы дать научно обоснованный прогноз, который сможет спасти тысячи жизней.

 

Такого рода исследованиями заняты в Мюнхенском университете Людвига Максимилиана. Здесь создана уникальная лаборатория, в условиях которой можно воссоздать такую непостижимую составляющую извержения, как вулканическая молния. Подобных исследовательских комплексов в мире буквально единицы. Руководит работами Сёнке Штерн.

 

Как образуются вулканические молнии? Каким образом эти кинжальные сполохи, пронзающие пирокластический поток, то есть раскаленную смесь из газов, пепла и обломков пород, влияют на характер и продолжительность извержения?

Впервые ученым удалось воссоздать в лабораторных условиях реальную вулканическую молнию. Для этого исследователи соорудили нечто похожее на пушку. В ее ствол поместили заряд вулканического пепла и взорвали его сжатым аргоном. Пепел в виде мощнейшей струи устремляется вверх и попадает в стальной коллектор. В этот момент в этих потоках и образуются вулканические молнии. Температура достигает 320 ° по Цельсию.

Европейские ученые воссоздали вулканическую молнию

Для чистоты эксперимента используется самый настоящий вулканический пепел, взятый на склонах спящего вулкана Лаахер-Зее в Германии. Для опытов ученым понадобилось больше 300 килограммов этого редкого материала.


По своей природе вулканическая молния имеет много общего с обычной молнией, какую мы видим в облаках во время грозы. Аналогично разделение положительных и отрицательных зарядов – когда их значение достигает критической величины, происходит разряд.


Но вулканическая молния имеет и свои отличия. Вулканическое облако состоит из золы, частицы которой при взаимном трении генерируют электрические заряды. Этот явление, известное как трибоэлектричество, возникает, если потереть два предмета друг о друга. О нем люди знают с древних времен. Фалес Малетский, к примеру, еще за 5 веков до новой эры демонстрировал опыт, при котором янтарь притягивает к себе перышко за счет трибоэлектрического эффекта.


Что показали лабораторные исследования


В статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, говорится, что состав заряда, помещенный внутрь «вулканической пушки», влияет на свойства вулканического шлейфа, а изменение температуры или влажности пепла также способствует скорости возникновения вулканической молнии. Чем пепел суше, тем выше активность молний.

 


Команда Штерна обнаружила, что при комнатной температуре грозовых разрядов было меньше, но они были больше. При более высоких температурах выбросы были меньше, но обильнее. Хотя эффект может быть связан с влиянием температуры на турбулентность в пепельном шлейфе, его природа пока неясна. «Это то, что мы не можем полностью распутать с помощью подобных экспериментов», – говорит руководитель вулканологов-экспериментаторов.


Также выяснилась роль воды и водяного пара. Даже при незначительном увлажнении пепла ученые стали свидетелями снижения общей электрификации шлейфа на порядок. И молнии практически исчезли.


Оказывается, водяной пар расширяется более резко, чем аргон, при взрыве. Это создает более мощный эффект выброса вверх струи и частиц пепла. То есть чем больше столкновений между ними, тем больше вероятность возникновения молнии. Сёнке Штерн объясняет это тем, что сухой пепел лучше генерирует электричество. Детонации сухого пепла вызывали более собранные струи, в результате чего был выше заряд и больше молний.


Впереди у ученых много работы: слишком масштабны процессы, происходящие во время реального извержения. Частично их можно смоделировать в лаборатории, чтобы понять природу данных явлений. Но и сегодняшние результаты позволяют с оптимизмом смотреть в будущее.


Ученые убеждены: важную роль в мониторинге за вулканическими процессами на Земле играет Всемирная сеть. С ее помощью можно отслеживать поведение вулканов, наблюдать за характером их молний. Извержения не всегда выбрасывают пепел, но практически всегда сопровождаются молниями.


Чем больше мы будем разбираться в типологии вулканических молний, тем больше будем знать о характере извержения. И тем оперативнее и эффективнее будут действия по спасению людей, оказавшихся в смертельно опасной зоне извержения.

Оцените новость:
2.12.19 (14:58)
353
Источник — © 1gai.ru
Автор — Dmitriy

Новостная рассылка


Рассылка анонсов статей производится каждый понедельник