"… Kita manusia di Bumi terlalu kecil untuk membersihkan gunung berapi kita. Itulah sebabnya mereka menyebabkan kita begitu banyak masalah."
Antoine de Saint-Exupery "Putera Kecil"
Anda mungkin pernah melihat kilat jenis ini. Fenomena yang menarik! Segala macam filem hebat segera terlintas di fikiran … "The Lord of the Rings" misalnya:-)
Saya mengusulkan untuk melihat pilihan dari kerusuhan alam ini dan perut bumi. Hampir semua gambar boleh diklik.
Sebab berlakunya kilat biasa semasa ribut petir masih menjadi tajuk kajian, dan sifat kilat gunung berapi bahkan kurang difahami. Satu hipotesis menunjukkan bahawa buih magma atau abu gunung berapi yang dikeluarkan dicas elektrik dan mereka bergerak untuk mewujudkan kawasan yang terpisah. Walau bagaimanapun, kilat gunung berapi juga dapat disebabkan oleh pengecutan pelanggaran dalam debu gunung berapi.
Video promosi:
Para saintis dapat merakam aktiviti elektrik di awan abu gunung berapi dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya dan mengenal pasti dua jenis kilat yang berlaku semasa letusan. Letusan Gunung Berapi Redout, yang terletak di Alaska, didahului oleh aktiviti seismik yang khas, yang memungkinkan sekumpulan saintis dari Institut Perlombongan New Mexico mempunyai masa untuk mewujudkan rangkaian stesen pemerhatian miniatur di dekat kawah sebelumnya.
Mereka dilengkapi dengan alat pengesan radio gelombang pendek, yang merakam serangan kilat di awan abu yang dilemparkan. Semasa letusan, ahli gunung berapi memerhatikan 16 ribut kuat, yang memberikan sejumlah besar data untuk analisis selanjutnya.
Akibatnya, para saintis dapat mengetahui bahawa kilat gunung berapi terbahagi kepada dua jenis: relatif kecil, berlaku tepat di dekat kawah, dan kuat, diamati tinggi di awan abu. Menurut saintis, kedua-duanya mempunyai sifat yang berbeza. Baut kilat kecil yang kecil adalah hasil proses elektrik dalam magma kerana ia pecah menjadi banyak zarah kecil. Baut kilat besar di awan abu terjadi ketika suhu turun di bawah -20 darjah Celsius, ketika titisan air supercooled membeku. Proses serupa disebabkan oleh pelepasan di awan semasa ribut petir. Para saintis juga telah menemukan hubungan antara ketinggian awan abu dengan kekuatan dan kekerapan serangan kilat.
Proses fizikal utama yang bertanggungjawab untuk elektrifikasi awan panas-gas di atas gunung berapi dipertimbangkan. Beberapa ciri mekanik aerosol gunung berapi dan pemisahan gravitinya dianalisis. Telah ditunjukkan bahawa yang paling penting di antara banyak proses fizikal dan fizikokimia dalam penjanaan dan pemisahan cas dalam awan gunung berapi adalah pelepasan termionik dan termoelektrik. Undang-undang utama yang mengatur elektrifikasi zarah aerosol semasa proses ini dikira. Didapati bahawa untuk pembentukan kilat di awan gunung berapi, bahan pelepasan mesti mengandungi sejumlah kecil pecahan halus (1-30 mikron). Kemungkinan penyertaan proses fizikal lain dalam elektrifikasi zarah aerosol dan awan gunung berapi secara keseluruhan dianalisis secara ringkas. Kinetik pemisahan cas dan syarat untuk pembentukan kilat di awan gunung berapi juga dipertimbangkan. Hubungan antara intensiti proses elektrik dan tenaga dan kuasa letusan ditunjukkan. Disimpulkan bahawa perlu untuk mengukur aktiviti elektrik awan panas bersama-sama dengan kajian kinetik penyingkiran massa dan penentuan suhu awal bahan pelupusan.
Fenomena elektrik dalam aerosol sangat berbeza dari segi bentuk dan intensiti. Proses elektrik dalam aerosol semula jadi paling besar pada isipadu besar (puluhan dan ratusan ribu meter padu) dan voltan tinggi (hingga ratusan megavolt) [1, 2]. Kekerapan kilat dalam ribut petir kadang-kadang mencapai 0,05 - 0,2 s-1. Walau bagaimanapun, intensiti tertinggi proses elektrik diperhatikan di awan panas-panas kering di atas gunung berapi (lihat bibliografi di [3]). Petir besar berlaku setiap saat (salah satunya ditunjukkan dalam Rajah 1), percikan kecil yang lebih kerap mengeluarkan cahaya korona panjang 8-10 m, intens dan berpanjangan di kawasan yang diliputi oleh awan gunung berapi - ini adalah senarai pendek fenomena yang diperhatikan semasa letusan gunung berapi. …
Tidak setiap letusan disertai kilat. Ini bermaksud bahawa intensiti elektrifikasi aerosol gunung berapi pada dasarnya bergantung pada ciri-ciri letusan. Secara amnya, elektrifikasi zarah aerosol boleh berlaku kerana banyak sebab yang berkaitan dengan proses fizikal dan fizikokimia dalam awan panas-terak [3, 4]. Walau bagaimanapun, memandangkan intensiti elektrifikasi aerosol gunung berapi jauh lebih tinggi daripada semua aerosol lain yang diketahui [3 - 6], adalah mungkin untuk membezakan sebilangan proses tertentu yang memainkan peranan utama dalam awan gunung berapi.
- Ciri-ciri aerosol gunung berapi yang paling ketara adalah:
- demam yang sangat tinggi;
- perbezaan besar suhu zarah-zarah aerosol pepejal di antara mereka dan berkaitan dengan gas di sekitarnya;
- ketidakstabilan kuat sistem zarah abu vulkanik yang digantung dalam gas. Sekiranya aerosol biasa lebih tua dari 1 min dan kepekatan aerosol yang dikira tidak lagi boleh melebihi na = 103 bahagian / cm3, maka proses elektrikan aerosol gunung berapi diteruskan pada kepekatan n »107 - 109 bahagian / cm3 dan, seperti yang akan ditunjukkan di bawah, praktikal berakhir oleh akhir detik kedua kewujudan aerosol;
- aerosol gunung berapi, tidak seperti yang lain, termasuk abu, lapilli, terak dan juga bom gunung berapi, iaitu keseluruhan spektrum jisim dari ~ 10-12 hingga> 103 g.
Dalam karya ini, dua mekanisme elektrifikasi zarah gunung berapi abu dipertimbangkan, iaitu termoemisi elektron dan termoelektrik. Pengiraan proses pelepasan termionik memungkinkan untuk menentukan suhu awal minimum Tmin bahan pelupusan, di mana intensiti pelepasan termionik sangat rendah sehingga tidak lagi dapat memberikan elektrifikasi yang ketara. Tempoh tindakan mekanisme termionik ditentukan oleh masa penyejukan zarah-zarah dari suhu awal hingga Tmin tetap dan boleh berubah-ubah antara ~ 0.1 hingga ~ 10 s. Hal ini juga ditunjukkan bahawa mekanisme termoelektrik elektrik zarah-zarah aerosol gunung berapi tidak mempunyai "ambang" suhu, oleh itu julat tindakan mekanisme ini dari segi suhu lebih besar daripada pelepasan terma, dan selang waktu disebabkan oleh masa pencairan aerosol dan hampir tetap (~ 1.5 s).
Walaupun mekanisme elektrifikasi termoelektrik kadang kala lebih rendah daripada termoemisi dari segi kadar penjanaan cas, ia jauh lebih luas dalam julat tindakan, kerana ia berfungsi di mana-mana aerosol jika terdapat perbezaan suhu zarah yang bersentuhan DT ~ ~ 10 K dan lebih tinggi. Telah juga ditunjukkan bahawa mekanisme elektrifikasi lain yang dibincangkan dalam literatur (piezoelektrik, kesan baloelektrik, geseran zarah dan jet gas, dan lain-lain) tidak dapat memainkan peranan penting dalam pembentukan cas elektrik dan kilat ke atas gunung berapi, terutama disebabkan oleh kekurangan arah ini proses yang diperlukan untuk pengumpulan dan pemisahan cas pada skala makroskopik. Mari kita ingat bahawa dua proses diperlukan untuk berlakunya kilat: elektrifikasi zarah pada skala mikroskopik dan pemisahan cas pada skala seluruh awan. Yang kedua lebih panjang,oleh itu, kilat berlaku lebih lewat daripada permulaan pelepasan.
Proses makroskopik dipertimbangkan dalam karya ini dengan lebih ringkas. Kerumitan proses pemendapan dan pemisahan aerosol bermuatan dalam keadaan pencampuran bergelombang awan skala berbeza dari gunung berapi tidak memungkinkan pengiraan yang ketat, jadi kami mengehadkan diri untuk menggunakan (jika mungkin) analogi dengan proses dalam ribut petir. Akibatnya, kriteria dirumuskan, pemenuhannya diperlukan untuk terjadinya kilat dari skala yang berbeda.
