"… Vi mennesker på Jorden er for små til at rydde vores vulkaner. Derfor forårsager de os så mange problemer."
Antoine de Saint-Exupery "Den lille prins"
Du har sandsynligvis alle set denne type lyn. Et interessant fænomen! Alle mulige fantastiske film kommer øjeblikkeligt i tankerne … "Ringenes Herre" for eksempel:-)
Jeg foreslår at se et udvalg af dette optøjer med naturen og jordens indre. Næsten alle fotos er klikbare.
Årsagen til almindeligt lyn under tordenvejr er stadig et genstand for forskning, og arten af vulkansk lyn er endnu mindre forstået. En hypotese antyder, at udkastede bobler af magma eller vulkansk aske er elektrisk ladet, og at de bevæger sig for at skabe sådanne adskilte områder. Vulkansk lyn kan imidlertid også være forårsaget af opladningskollisioner i vulkansk støv.
Salgsfremmende video:
Forskere var i stand til at registrere elektrisk aktivitet i en sky af vulkansk aske med en hidtil uset opløsning og identificere to typer lyn, der opstår under et udbrud. Udbruddet af Redout Volcano beliggende i Alaska blev indledt af en karakteristisk seismisk aktivitet, som gjorde det muligt for et team af forskere fra New Mexico Institute of Mining at have tid til at etablere et netværk af miniatyrobservationsstationer i nærheden af krateret på forhånd.
De blev forsynet med ultrakortbølgeradiodetektorer, der registrerede lynnedslag i den aske sky, der blev kastet ud. Under udbruddet observerede vulkanologer 16 kraftige storme, som gav dem en stor mængde data til efterfølgende analyse.
Som et resultat var videnskabsmænd i stand til at opdage, at vulkansk lyn er opdelt i to typer: relativt lille, der forekommer direkte nær krateret og kraftig, observeret højt i en sky af aske. Ifølge forskere er begge af en anden karakter. Små lynnedslag er resultatet af elektriske processer i magma, da de bryder op i mange små partikler. Store lynbolte i en asskyer opstår, når temperaturen falder til under -20 grader celsius, når superkølede vanddråber fryser. Lignende processer er forårsaget af udledninger i skyerne under tordenvejr. Videnskabsmænd har også fundet en sammenhæng mellem askens skyhøjde og lynets strejker og frekvens.
De vigtigste fysiske processer, der er ansvarlige for elektrificering af en gasvarm sky over en vulkan, overvejes. Nogle træk ved mekanikken i vulkanisk aerosol og dens gravitationsseparation analyseres. Det er vist, at den vigtigste blandt de mange fysiske og fysisk-kemiske processer ved frembringelse og adskillelse af ladninger i en vulkansk sky er termionemission og termoelektricitet. De vigtigste love for elektrificering af aerosolpartikler under disse processer beregnes. Det viste sig, at udstødningsmaterialet til dannelse af lyn i en vulkansk sky skal indeholde en mærkbar mængde af en fin fraktion (1-30 mikron). Mulighederne for deltagelse af andre fysiske processer i elektrificering af aerosolpartikler og den vulkanske sky som helhed analyseres kort. Kinetikken for ladningsseparation og betingelserne for dannelse af lyn i vulkanske skyer overvejes også. Forholdet mellem intensiteten af elektriske processer og udbrudets energi og magt vises. Det konkluderes, at det er nødvendigt at måle den elektriske aktivitet af varmeskyer sammen med en undersøgelse af kinetikken for massefjerning og bestemmelse af udgangsmaterialets starttemperatur.
Elektriske fænomener i aerosoler er meget forskellige både i form og intensitet. Elektriske processer i naturlige aerosoler er mest storslåede ved store volumener (titusinder og hundreder af tusinder af kubikmeter) og høje spændinger (op til hundreder af megavolt) [1, 2]. Lynets hyppighed i tordenskyer når undertiden 0,05 - 0,2 s-1. Imidlertid observeres den højeste intensitet af elektriske processer i tør gas-varme skyer over vulkaner (se bibliografi i [3]). Store lyn strejker hvert sekund (hvoraf det ene er vist i fig. 1), meget hyppigere små gnistudladninger 8-10 m lange, intens og langvarig korona glød i områder dækket af en vulkansk sky - dette er en kort liste over de fænomener, der blev observeret under vulkanudbrud …
Ikke alle udbrud ledsages af lyn. Dette betyder, at intensiteten af elektrificering af den vulkanske aerosol i det væsentlige afhænger af udbrudets karakteristika. Generelt kan elektrificering af aerosolpartikler forekomme af mange grunde forbundet med fysiske og fysisk-kemiske processer i en gas-slagge-varme sky [3, 4]. I betragtning af det faktum, at intensiteten af elektrificering af den vulkanske aerosol er meget højere end for alle andre kendte aerosoler [3 - 6], er det muligt at skelne et antal specifikke processer, der spiller hovedrollen i den vulkanske sky.
- De mest markante træk ved vulkansk aerosol er:
- meget høj feber;
- en stor forskel i temperaturen på faste aerosolpartikler både indbyrdes og i forhold til den omgivende gas;
- stærk nonstationaritet i systemet med vulkanske askepartikler suspenderet i gas. Hvis almindelige aerosoler er ældre end 1 min, og de beregnede koncentrationer af en sådan aerosol ikke længere kan overstige na = 103 del / cm3, fortsætter processerne med elektrificering af vulkansk aerosol i koncentrationer n 107 - 109 del / cm3 og, som det vil blive vist nedenfor, afsluttes praktisk talt med afslutningen af det andet sekund af aerosoleksistensen;
- vulkanisk aerosol inkluderer i modsætning til alle andre aske, lapilli, slagge og endda vulkanbomber, dvs. hele massespektret fra ~ 10-12 til> 103 g.
I dette arbejde overvejes to mekanismer til elektrificering af vulkaniske partikler i aske-aske, nemlig termoelementering af elektroner og termoelektricitet. Beregning af den termioniske emissionsproces gør det muligt at bestemme den minimale initialtemperatur Tmin for udsprøjtningsmaterialet, hvorunder den termioniske emissionintensitet er så lav, at det ikke længere er i stand til at tilvejebringe en mærkbar elektrificering. Varigheden af virkningen af den termioniske mekanisme bestemmes af afkølingstiden for partiklerne fra den indledende temperatur til en fast Tmin og kan variere fra ~ 0,1 til ~ 10 s. Det er også vist, at den termoelektriske mekanisme til elektrizering af vulkaniske aerosolpartikler ikke har en "tærskel" for temperatur, derfor er virkningsområdet for denne mekanisme med hensyn til temperatur større end termisk emission, og tidsintervallet skyldes aerosolfortyndingstiden og er næsten konstant (~ 1,5 s).
Selvom den termoelektriske elektrificeringsmekanisme undertiden er underordnet termostyringen en med hensyn til ladningsgenereringshastigheden, er den meget bredere med hensyn til virkningsområdet, da den fungerer i enhver aerosol, hvis der er en temperaturforskel mellem kontaktpartiklerne DT ~ 10 K og højere. Det er også vist, at andre elektrificeringsmekanismer, der diskuteres i litteraturen (piezoelektricitet, balloelektrisk effekt, friktion af partikler og gasstråler osv.) Ikke kan spille en betydelig rolle i dannelsen af elektriske ladninger og lyn over vulkaner, primært på grund af manglen på retning i disse processer nødvendige til akkumulering og adskillelse af ladning i en makroskopisk skala. Husk, at der kræves to processer for at lynet kan forekomme: elektrificering af partikler i mikroskopisk skala og adskillelse af ladninger i en skala fra hele skyen. Den anden er længere,derfor forekommer lynet meget senere end starten af udkastet.
Makroskopiske processer overvejes i dette arbejde mere præcist. Kompleksiteten af processerne med sedimentation og adskillelse af ladet aerosol under betingelser med turbulent blanding af forskellige skalaer i en vulkansk sky muliggør ikke en streng beregning, så vi begrænsede os til at bruge (hvor det er muligt) en analogi med processerne i tordenskyer. Som et resultat blev kriterierne formuleret, hvis opfyldelse er nødvendig for forekomsten af lyn i forskellige skalaer.