„… My ľudia na Zemi sme príliš malí na to, aby sme vyčistili naše sopky. Preto nám spôsobujú toľko problémov.“
Antoine de Saint-Exupery "Malý princ"
Pravdepodobne ste všetci videli tento druh blesku. Zaujímavý fenomén! Okamžite na myseľ prídu najrôznejšie fantastické filmy … napríklad „Pán prsteňov“:-)
Navrhujem vidieť výber tejto nepokoje prírody a vnútorností zeme. Takmer na všetky fotografie sa dá kliknúť.
Dôvod výskytu bežného blesku počas búrky zostáva predmetom výskumu a povaha sopečného blesku je ešte menej pochopená. Jedna hypotéza naznačuje, že vytlačené bubliny magmatického alebo sopečného popola sú elektricky nabité a že sa pohybujú a vytvárajú takéto oddelené oblasti. Sopečné blesky však môžu byť tiež spôsobené nabíjaním zrážok sopečného prachu.
Propagačné video:
Vedci dokázali zaznamenať elektrickú aktivitu v oblaku sopečného popola s bezprecedentným rozlíšením a identifikovať dva typy bleskov, ktoré sa vyskytujú počas erupcie. Erupcii sopky Redout na Aljaške predchádzala charakteristická seizmická aktivita, ktorá tímu vedcov z baníckeho inštitútu v Novom Mexiku umožnila mať čas na vytvorenie siete miniatúrnych pozorovacích staníc v blízkosti kráteru vopred.
Boli vybavené ultra krátkovlnnými rádiovými detektormi, ktoré zaznamenali úder blesku v oblaku popola, ktorý bol vyhodený. Počas erupcie pozorovali vulkanológovia 16 silných búrok, ktoré im poskytli veľké množstvo údajov na následnú analýzu.
Výsledkom bolo, že vedci dokázali zistiť, že sopečný blesk je rozdelený na dva typy: relatívne malý, vyskytujúci sa priamo v blízkosti krátera, a silný, pozorovaný vysoko v oblaku popola. Podľa vedcov majú obidve odlišnú povahu. Malé skrutky s nízkym bleskom sú výsledkom elektrických procesov v magme, keď sa rozpadá na mnoho malých častíc. Veľké blesky v oblaku popola sa vyskytujú, keď teplota klesne pod -20 stupňov Celzia, keď kvapky podchladenej vody zamrznú. Podobné procesy sú spôsobené výbojmi v oblakoch počas búrok. Vedci tiež našli koreláciu medzi výškou oblaku popola a silou a frekvenciou úderov blesku.
Zohľadňujú sa hlavné fyzikálne procesy, ktoré sú zodpovedné za elektrifikáciu oblaku plyn-teplo nad sopkou. Analyzujú sa niektoré vlastnosti mechaniky sopečného aerosólu a jej gravitačná separácia. Je dokázané, že medzi mnohými fyzikálnymi a fyzikálno-chemickými procesmi vytvárania a oddeľovania nábojov v sopečnom oblaku sú najdôležitejšie termionická emisia a termoelektrika. Vypočítajú sa hlavné zákony upravujúce elektrifikáciu aerosólových častíc počas týchto procesov. Zistilo sa, že na vytvorenie blesku v sopečnom oblaku musí ejekčný materiál obsahovať značné množstvo jemnej frakcie (1 až 30 mikrónov). Stručne sa analyzujú možnosti účasti ďalších fyzikálnych procesov na elektrifikácii aerosólových častíc a sopečného oblaku ako celku. Do úvahy sa berie aj kinetika oddelenia náboja a podmienky vzniku blesku v sopečných oblakoch. Je ukázaný vzťah medzi intenzitou elektrických procesov a energiou a silou erupcie. Dospelo sa k záveru, že je potrebné zmerať elektrickú aktivitu tepelných mrakov spolu so štúdiom kinetiky odstraňovania hmoty a stanovením počiatočnej teploty vyhadzovacieho materiálu.
Elektrické javy v aerosóloch sú veľmi rôznorodé čo do formy aj intenzity. Najviac grandiózne elektrické procesy sa vyskytujú v prírodných aerosóloch pri veľkých objemoch (odhadovaných v desiatkach a stovkách tisíc metrov kubických) a vysokých napätiach (až stovky megavoltov) [1, 2]. Frekvencia blesku v búrkach niekedy dosahuje 0,05 - 0,2 s-1. Najvyššia intenzita elektrických procesov je však pozorovaná v suchých oblakoch plynného tepla nad sopkami (pozri bibliografiu v [3]). Každý druhý veľký blesk (jeden z nich je zobrazený na obrázku 1), oveľa častejšie malé iskry vypúšťajú 8-10 m dlhé, intenzívne a predĺžené korónové žiarenie v oblastiach pokrytých sopečným mrakom - toto je krátky zoznam tých javov, ktoré boli pozorované počas sopečných erupcií. …
Nie každá erupcia je sprevádzaná bleskom. To znamená, že intenzita elektrifikácie sopečného aerosólu v podstate závisí od charakteristík erupcie. Všeobecne povedané, k elektrifikácii aerosólových častíc môže dôjsť z mnohých dôvodov spojených s fyzikálnymi a fyzikálno-chemickými procesmi v oblaku tepla plyn-troska [3, 4]. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že intenzita elektrifikácie sopečného aerosólu je oveľa vyššia ako intenzita všetkých ostatných známych aerosólov [3 - 6], je možné rozlíšiť niekoľko špecifických procesov, ktoré hrajú hlavnú úlohu v sopečnom oblaku.
- Najvýznamnejšie znaky sopečného aerosólu sú:
- veľmi vysoká horúčka;
- veľký rozdiel teploty tuhých častíc aerosólu medzi sebou a vo vzťahu k okolitému plynu;
- silná nestabilita systému častíc sopečného popola suspendovaného v plyne. Ak sú bežné aerosóly staršie ako 1 min a vypočítané koncentrácie takéhoto aerosólu už nemôžu prekročiť na = 103 diel / cm3, potom procesy elektrizácie sopečného aerosólu pokračujú pri koncentráciách n »107 - 109 diel / cm3 a, ako bude uvedené nižšie, prakticky končia koniec druhej sekundy existencie aerosólu;
- sopečný aerosól, na rozdiel od všetkých ostatných, zahŕňa popol, lapilli, trosku a dokonca aj sopečné bomby, t.j. celé hmotnostné spektrum od ~ 10-12 do> 103 g.
V tejto práci sú uvažované dva mechanizmy elektrifikácie sopečných častíc popola a popola, a to termoemisia elektrónov a termoelektrika. Výpočet procesu termionickej emisie umožňuje určiť minimálnu počiatočnú teplotu Tmin ejekčného materiálu, pod ktorou je intenzita termionickej emisie tak nízka, že už nie je schopná zabezpečiť zreteľnú elektrifikáciu. Trvanie pôsobenia termionického mechanizmu je určené dobou ochladzovania častíc od počiatočnej teploty na pevnú Tmin a môže sa meniť od asi 0,1 do asi 10 s. Je tiež ukázané, že termoelektrický mechanizmus elektrizácie sopečných aerosólových častíc nemá „prah“teploty, preto je rozsah pôsobenia tohto mechanizmu z hľadiska teploty väčší ako rozsah tepelnej emisie a časový interval je kvôli času riedenia aerosólu a je takmer konštantný (~ 1,5 s).
Aj keď termoelektrický mechanizmus elektrifikácie je niekedy horší ako termoemisný, pokiaľ ide o rýchlosť tvorby náboja, je oveľa širší v rozsahu pôsobenia, pretože v akýchkoľvek aerosóloch funguje, ak existuje teplotný rozdiel kontaktujúcich častíc DT ~ ~ 10 K a vyšší. Ukázalo sa tiež, že iné mechanizmy elektrifikácie diskutované v literatúre (piezoelektrika, balónový efekt, trenie častíc a plynových trysiek atď.) Nemôžu hrať významnú úlohu pri vytváraní elektrických nábojov a bleskoch nad sopkami, predovšetkým kvôli ich nedostatočnej smerovateľnosti. procesy potrebné na akumuláciu a oddelenie náboja v makroskopickom meradle. Pripomeňme si, že na výskyt blesku sú potrebné dva procesy: elektrifikácia častíc v mikroskopickom meradle a oddelenie nábojov na stupnici celého mraku. Druhý je dlhší,preto k blesku dôjde oveľa neskôr ako na začiatku vyhadzovania.
Makroskopické procesy sú v tejto práci stručne uvažované. Zložitosť procesov sedimentácie a separácie nabitého aerosólu za podmienok turbulentného zmiešavania oblakov rôznej mierky sopečného oblaku neumožňuje dôkladný výpočet, takže sme sa obmedzili na použitie (pokiaľ je to možné) analógií s procesmi v búrkach. Výsledkom bolo formulovanie kritérií, ktorých splnenie je nevyhnutné pre výskyt bleskov rôznych mierok.