Įnirtingiausias momentas per Kalbuko ugnikalnio išsiveržimą Čilėje. Kreditas: Francisco Negroni
Jūs neabejotinai žiūrėjote pro langą, kad stebėtumėte žaibišką audrą visoje savo šlovėje. Perkūnija tikrai yra puikus vaizdas, tačiau kita, daug rečiau paplitusi žaibo forma yra dar įspūdingesnė. Kaip rodo pavadinimas, ugnikalnio žaibas yra žaibo audra, kuri įvyksta ugnikalnio išsiveržimo metu. Mokslas, kodėl taip nutinka, yra sudėtingesnis nei įprasta žaibo audra.
Kas yra vulkaninis žaibas?
Vulkaninis žaibas įvyksta ugnikalnio išsiveržimo stulpelyje. Kaip ir visos perkūnijos, vulkaninis žaibas įvyksta tada, kai atmosferoje susikaupia statinė elektra, prieš tai išleidžiant ją žaibo pavidalu. Tačiau statinis kaupimasis nėra toks paprastas kaip įprasta perkūnija. Nors visas mechanizmas dar nėra visiškai suprantamas, tyrimai rodo, kad tam tikri reiškiniai prisideda prie įkrovimo.
Vulkaninis žaibas. Kreditas: Daniel Basualto
Ledo įkrovimas
Ledo įkrovimas yra pagrindinis mechanizmas, kuriuo formuojasi reguliarios perkūnijos, ir jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį vulkaniniuose žaibuose, ypač tuose, kai stulpas pakyla aukštai į orą.[1] Kai šiltas oras iš išsiveržimo kyla į dangų, atmosferoje jis susitinka su šaltesniu oru. Vanduo stulpelyje užšąla į ledo daleles, kurios susiduria viena su kita, išmušdamos elektronus iš kristalų. Šie teigiamai įkrauti ledo jonai toliau kyla ir kaupiasi aukščiau atmosferoje.
Frikcinis įkrovimas
Taip pat manoma, kad trinties įkrovimas, dar žinomas kaip triboelektrinis įkrovimas, yra esminis mechanizmas, sukeliantis ugnikalnio žaibą.[2] Lygiai taip pat, kaip ledas įkraunamas dėl ledo dalelių susidūrimo, uolienų fragmentai ir pelenai susiduria ir sukuria įkrautus jonus. Įprastos srovės, dėl kurių stulpelis pakyla, padalija šį krūvį į skirtingus regionus.
Fraktoemisija
Fraktoemisija yra panaši į trinties įkrovimą, tai yra uolienų dalelių skilimas stulpelyje. Kai uoliena lūžta, gali susidaryti įkrautos dalelės, susidarančios statinio krūvio sankaupą.[3] Šis poveikis dažniausiai pasireiškia esant didelei energijai, todėl krūvis susirenka arčiau ugnikalnio angos.
Radioaktyvus įkrovimas
Natūralūs radioizotopai uolienoje gali turėti įtakos krūvio susidarymui. Tyrimai parodė, kad pelenų dalelių natūralus radioaktyvumas viršija įprastą lygį, o joms irstant gali susidaryti įkrautos zonos.[4] Radioaktyvaus įkrovimo mastas vulkaniniuose žaibuose nežinomas, nors kai kuriais atvejais tai gali būti reikšmingas veiksnys.
Plunksnos aukštis
Nors tai nėra savarankiškas mechanizmas, stulpelio aukštis gali turėti didelės įtakos, ar įvyksta žaibas.[5] Kai išsiveržimas sukelia aukštą pelenų stulpą (didesnį nei 7 km), vandens garų koncentracija yra didesnė. Šiame aukštyje esant daugiau vandens ir žemesnei aplinkos temperatūrai, tikėtina, kad ledas įsikrauna ir padidėja elektrinis aktyvumas. Mažesniems spygliuočiams siūloma, kad didžioji dalis elektros kaupimosi atsiranda dėl fraktoemisijos šalia ventiliacijos angos, todėl sumažėja smūgio tikimybė.
Nors mokslas, susijęs su vulkaniniais žaibais, nėra baigtas, žinoma, kad daugelis veiksnių turi įtakos. Tikimasi, kad daugiau tyrimų padės geriau suprasti, kas vyksta streiko metu. Tačiau, kad ir koks būtų mechanizmas, neabejotina, kad tai įspūdingas įvykis!
Nuorodos:
- „Vulkaninio žaibo įkrovimo mechanizmas, atskleistas per 2010 m. Eyjafjallajökull išsiveržimą“, autorius Porduras Arasonas, Alecas J. Bennettas ir Laura E. Burgin, 2011 m. gruodžio 14 d. Geofizinių tyrimų žurnalas: Solid Earth.
DOI: 10.1029 / 2011JB008651 - TA Mather ir RG Harrison „Vulkaninių plunksnų elektrifikavimas“, 2006 m. liepos 20 d. Geofizikos tyrimai.
DOI: 10.1007 / s10712-006-9007-2 - MR James, SJ Lane ir J. S. Gilbert „Vulkaninio pliūpsnio elektrifikavimas: Eksperimentinis lūžių įkrovimo mechanizmo tyrimas“, 2000 m. liepos 10 d. Geofizinių tyrimų žurnalas: Solid Earth.
DOI: 10.1029/2000JB900068 - Karen Aplin, Isobel Houghton, Keri Nicoll, Michael Humphries ir Alex Tong „Elektrinis vulkaninių pelenų įkrovimas“, 2014 m. Proc. 2014 m. ESA metinis susitikimas dėl elektrostatikos.
PDF - Stephen R. McNutt ir Earle R. Williams „Vulkaninis žaibas: pasauliniai stebėjimai ir šaltinio mechanizmų suvaržymai“, 2010 m. rugpjūčio 5 d. Vulkanologijos biuletenis.
DOI: 10.1007/s00445-010-0393-4