Гроза вулканическая — явление, подобное обычной грозе, сопровождающее вулк. извержения с выбросами большого количества водяного пара и пепла. Ученые объясняют это взаимодействием (трением) положительно заряженных частиц вулк. пара с отрицательно заряженными частичками пепла.
Причина возникновения обычной молнии во время грозы остается предметом исследований, а природа вулканической молнии еще менее понятна. Одна из гипотез предполагает, что выбрасываемые пузыри магмы или вулканический пепел несут электрический заряд и при их движении возникают такие разделенные области. Однако вулканические молнии могут быть вызваны и наводящими заряд столкновениями в вулканической пыли.
Установленная исследователями из Института горного дела Нью-Мехико сеть наблюдательных пунктов около вулкана Редаут (Аляска) позволила ученым обнаружить 2 типа молний, которые возникают в момент извержения, а также им удалось зафиксировать с беспрецедентным разрешением электрическую активность в облаке вулканического пепла.
Наблюдательные пункты оснащались детекторами ультракоротковолнового радиоизлучения, а за все время извержения исследователи наблюдали за шестнадцатью мощными штормами, которые позволили ученым собрать огромное количество данных для дальнейшего исследования, в ходе которого выяснилось, что вулканические молнии можно разделить на 2 типа – небольшие (возникают у самого кратера) и мощные (высоко в облаке пепла). В настоящее время ученые склонны полагать, что оба этих типа молний имеют разную природу.
Первый тип вулканических молний: это сравнительно небольшие, возникают непосредственно вблизи кратера, и мощные, наблюдаемые высоко в облаке пепла. Небольшие низкие молнии являются результатом электрических процессов в магме при ее расчленении на множество мелких частиц.
Второй тип вулканических молний: большие молнии в облаке пепла возникают при падении температуры ниже -20 градусов Цельсия, когда замерзают переохлажденные капли воды. Аналогичные процессы приводят разрядами в облаках во время гроз. Ученые также обнаружили корреляцию между высотой облака пепла и мощностью и частотой возникающих молний.
Далеко не всякое извержение сопровождается молниями. Это значит, что интенсивность электризации вулканического аэрозоля существенным образом зависит от характеристик извержения.
Вулканические аэрозоли представляют собой тонко измельченную лаву либо капли серной кислоты, содержащей растворы сульфатов, галогенидов, следы никеля и хрома.
Вообще говоря, электризация аэрозольных частиц может происходить по многим причинам, связанным с физическими и физико-химическими процессами в газошлакопепловой туче. Однако ввиду того, что интенсивность электризации вулканического аэрозоля значительно выше, чем всех других известных аэрозолей, можно, вероятно, выделить ряд специфических процессов, которые играют основную роль именно в вулканическом облаке.
Наиболее существенными особенностями вулканического аэрозоля являются:
- Очень высокая температура;
- Большая разница в температуре твердых частиц аэрозоля как между собой, так и по отношению к окружающему газу;
- Сильная нестационарность частиц вулканического пепла, взвешенных в газе;
- Вулканический аэрозоль, в отличие от всех прочих, включает в себя пепел, шлак и даже вулканические бомбы.
* Для справки [1]: Вулканический аэрозоль ослабляет поток солнечной радиации, достигающий земной поверхности, что ведет к некоторому похолоданию климата. Надо отметить, что в случае очень сильных вулканических извержений (Пенатубо в 1991г., и Сент Хелен 1981г.) климат Земли существенно менялся — наступало небольшое похолодание. А в результате самого мощного на памяти человечества извержения вулкана Тамбора в 1815г. — в Европе и Северной Америке лето в 1816г. не наступило, что стало причиной большого голода в Европе.
* Для справки [2]:
Супервулкан — вулкан, производящий наиболее сильные и объёмные извержения (максимальные 8 баллов по шкале VEI, мегаизвержения), выбрасывающий в атмосферу больше 1000 куб.км пепла на высоту более 25 километров. В последующем, вулкан может периодически просыпаться, но извергаться с меньшей силой. Со временем, на месте вулканического конуса спящего супервулкана, после провала вниз его вершины, образуется кальдера — округлая впадина в виде огромного котла, диаметром до нескольких десятков километров, с фумаролами и горячими водными источниками.
Происхождение термина:
Термин «Супервулкан» не является строго научным. Понятие впервые было использовано в 2000 году в научно-популярной телепередаче BBC под названием «Horizon» для обозначения очень мощных вулканических извержений. С 2003 года извержения, достигающие 8 баллов по шкале вулканического эксплозивного индекса (VEI), иногда классифицируются вулканологами как «суперизвержения» (магматические провинции и массивные извержения). Понятие «мегакальдера» иногда используется для обозначения больших кальдер и кратеров, подобных кальдере Blake River, находящейся в Абитибском поясе в Онтарио и Квебеке в Канаде.
Список наиболее известных супервулканов:
- Кальдера Тоба (Toba), Индонезия, остров Суматра. Размеры — 30 на 100 километров. Объем последнего извержения этого вулкана, произошедшего около семидесяти тысяч лет тому назад, достигал 2500-3000 кубических километров вулканического вещества.
- Кальдера Йеллоустоун (Yellowstone) находится в Северной Америке, была сформирована извержением 1000 км3, 640 тысяч лет назад. 55 х 75 км.
- Кальдера Лонг-Велли (Long Valley caldera) расположена в штате Калифорния. Ее размер — 20 х 35 км.
- Вулкан Таупо (Taupo) на Северном острове Новой Зеландии. Кратерное озеро имеет длину 46км, ширину — 33 км. Восьмибалльное извержение произошло 24 тысячи лет назад.
- Кальдера Вэллис (Valles) в штате Нью-Мексико. 19 х 22 км.
- Кальдера Айра (Aira) в Японии. 17 х 23 км.
Материал подготовлен: Проект ALP