"… Vi mennesker på jorden er for små til å rydde vulkanene våre. Det er grunnen til at de skaper oss så store problemer."
Antoine de Saint-Exupery "Den lille prinsen"
Du har sikkert alle sett denne typen lyn. Et interessant fenomen! Alle slags fantastiske filmer dukker øyeblikkelig opp … "Ringenes herre" for eksempel:-)
Jeg foreslår å se et utvalg av dette opprøret av naturen og innvollene på jorden. Nesten alle bildene er klikkbare.
Årsaken til forekomsten av vanlig lyn under tordenvær forblir gjenstand for forskning, og arten av vulkansk lyn blir enda mindre forstått. En hypotese antyder at utkastede bobler av magma eller vulkansk aske er elektrisk ladet, og at de beveger seg for å skape så adskilte områder. Vulkansk lyn kan imidlertid også være forårsaket av ladningskollisjoner i vulkansk støv.
Salgsfremmende video:
Forskere var i stand til å registrere elektrisk aktivitet i en sky av vulkansk aske med enestående oppløsning og identifisere to typer lyn som oppstår under et utbrudd. Utbruddet av Redout Volcano, som ligger i Alaska, ble innledet av karakteristisk seismisk aktivitet, noe som gjorde det mulig for en gruppe forskere fra New Mexico Institute of Mining å få tid til å etablere et nettverk av miniatyrobservasjonsstasjoner i nærheten av krateret på forhånd.
De ble utstyrt med ultrakorte bølger radiodetektorer, som registrerte lynnedslag i askeskyen som ble kastet ut. Under utbruddet observerte vulkanologer 16 kraftige stormer, som ga dem en stor mengde data for påfølgende analyse.
Som et resultat kunne forskere oppdage at vulkansk lyn er delt inn i to typer: relativt liten, som forekommer rett i nærheten av krateret, og kraftig, observert høyt i en sky av aske. Ifølge forskere er begge deler av en annen art. Små lynnedslag er resultatet av elektriske prosesser i magma når det brytes opp i mange små partikler. Store lynbolter i en aske sky oppstår når temperaturen synker under -20 grader celsius, når superkjølte vanndråper fryser. Lignende prosesser er forårsaket av utslipp i skyene i tordenvær. Forskere har også funnet en sammenheng mellom høyden på askeskyen og kraften og frekvensen av lynnedslag.
De viktigste fysiske prosessene som er ansvarlige for elektrifisering av en gass-varme sky over en vulkan er vurdert. Noen funksjoner i mekanikken til vulkansk aerosol og dens gravitasjonsseparasjon blir analysert. Det er vist at det viktigste mellom de mange fysiske og fysisk-kjemiske prosessene ved generering og separasjon av ladninger i en vulkansk sky er termisk emisjon og termoelektrisitet. De viktigste lovene for elektrifisering av aerosolpartikler under disse prosessene blir beregnet. Det ble funnet at for dannelse av lyn i en vulkansk sky, må utstøtningsmaterialet inneholde en merkbar mengde av en fin fraksjon (1-30 mikron). Mulighetene for deltakelse av andre fysiske prosesser i elektrifisering av aerosolpartikler og den vulkanske skyen som helhet blir kort analysert. Kinetikken for ladningsseparasjon og forholdene for dannelse av lyn i vulkanske skyer vurderes også. Forholdet mellom intensiteten av elektriske prosesser og utbruddets energi og kraft er vist. Det konkluderes med at det er nødvendig å måle den elektriske aktiviteten til varmeskyer sammen med en undersøkelse av kinetikken for massefjerning og bestemmelse av utløpsmaterialets starttemperatur.
Elektriske fenomener i aerosoler er veldig forskjellige både i form og i intensitet. De mest grandiose elektriske prosessene forekommer i naturlige aerosoler med store volumer (estimert i titusenvis og hundretusener av kubikkmeter) og høye spenninger (opptil hundrevis av megavolt) [1, 2]. Lynets frekvens i tordenvær når noen ganger 0,05 - 0,2 s-1. Imidlertid observeres den høyeste intensiteten av elektriske prosesser i tørr gass-varme skyer over vulkaner (se bibliografi i [3]). Store lyn streiker hvert sekund (hvorav det ene er vist på fig. 1), mye hyppigere små gnistutladninger 8-10 m lange, intense og langvarige korona-glød i områder som er dekket av en vulkansk sky - dette er en kort liste over fenomener som ble observert under vulkanutbrudd …
Ikke alle utbrudd er ledsaget av lyn. Dette betyr at intensiteten av elektrifiseringen av den vulkanske aerosolen vesentlig avhenger av egenskapene til utbruddet. Generelt sett kan elektrifisering av aerosolpartikler oppstå av mange årsaker assosiert med fysiske og fysisk-kjemiske prosesser i en gass-slagg-varme sky [3, 4]. Med tanke på det faktum at intensiteten av elektrifiseringen av den vulkanske aerosolen er mye høyere enn for alle andre kjente aerosoler [3 - 6], er det imidlertid mulig å skille en rekke spesifikke prosesser som spiller hovedrollen i den vulkanske skyen.
- De viktigste funksjonene ved vulkansk aerosol er:
- veldig høy feber;
- en stor forskjell i temperaturen på faste aerosolpartikler både imellom og i forhold til den omliggende gassen;
- sterk ikke-stasjonaritet i systemet med vulkanske askepartikler suspendert i gass. Hvis vanlige aerosoler er eldre enn 1 min og de beregnede konsentrasjonene av en slik aerosol ikke lenger kan overstige na = 103 del / cm3, fortsetter prosessene for elektrifisering av vulkansk aerosol i konsentrasjoner n 107 - 109 del / cm3 og, som vil bli vist nedenfor, slutter praktisk talt med slutten av det andre sekundet av aerosoleksistensen;
- vulkansk aerosol inkluderer, i motsetning til alle andre, aske, lapiller, slagg og til og med vulkanbomber, dvs. hele massespektret fra ~ 10-12 til> 103 g.
I dette arbeidet vurderes to mekanismer for elektrifisering av vulkaniske partikler aske-aske, nemlig termooverføring av elektroner og termoelektrisitet. Beregning av den termioniske utslippsprosessen gjør det mulig å bestemme minimum initialtemperatur Tmin for utkastingsmaterialet, under hvilket den termioniske utslippsintensiteten er så lav at det ikke lenger er i stand til å gi merkbar elektrifisering. Varigheten av virkningen av den termioniske mekanismen bestemmes av kjølingstiden til partiklene fra den innledende temperaturen til en fast Tmin og kan variere fra ~ 0,1 til ~ 10 s. Det ble også vist at den termoelektriske mekanismen for elektrizering av vulkanske aerosolpartikler ikke har en "terskel" for temperatur, derfor er virkningsområdet til denne mekanismen når det gjelder temperatur større enn termiskemisjon, og tidsintervallet skyldes aerosolfortynningstiden og er nesten konstant (~ 1,5 s).
Selv om den termoelektriske elektrifiseringsmekanismen noen ganger er underordnet termosentralen når det gjelder ladningsgenereringshastigheten, er den mye bredere når det gjelder virkningsområdet, siden den fungerer i alle aerosoler hvis det er en temperaturforskjell mellom kontaktpartiklene DT ~ ~ 10 K og høyere. Det har også blitt vist at andre elektrifiseringsmekanismer som er diskutert i litteraturen (piezoelektrisitet, balloelektrisk effekt, friksjon av partikler og gasstråler, etc.) ikke kan spille en vesentlig rolle i dannelsen av elektriske ladninger og lyn over vulkaner, først og fremst på grunn av mangelen på retning i disse. prosesser som er nødvendige for akkumulering og separering av ladning i makroskopisk skala. Husk at to prosesser er nødvendige for at lynet skal skje: elektrifisering av partikler i mikroskopisk skala og separasjon av ladninger i en skala fra hele skyen. Den andre er lengre,derfor oppstår lyn mye senere enn utstøtingens start.
Makroskopiske prosesser vurderes i dette arbeidet mer konsist. Kompleksiteten i prosessene med sedimentering og separering av ladet aerosol under betingelsene for turbulent blanding av skyer i ulik skala fra en vulkansk sky tillater ikke en streng beregning, så vi begrenset oss til å påkalle (der det er mulig) en analogi med prosesser i tordenskyer. Som et resultat ble kriteriene formulert, hvis oppfyllelse er nødvendig for forekomst av lyn av forskjellige skalaer.
