"… Mes, žmonės Žemėje, esame per maži, kad išvalytume savo ugnikalnius. Štai kodėl jie mums sukelia tiek daug problemų."
Antoine'as de Saint-Exupery „Mažasis princas“
- „Salik.biz“
Turbūt visi esate matę tokio tipo žaibus. Įdomus reiškinys! Į galvą iškart ateina įvairiausi fantastiniai filmai … Pavyzdžiui, „Žiedų valdovas“:-)
Siūlau pamatyti šio gamtos ir žemės interjero riaušių pasirinkimą. Beveik visas nuotraukas galima spustelėti.
Įprasto žaibo priežastis perkūnijos metu tebėra tyrimų objektas, o ugnikalnio žaibo pobūdis dar mažiau suprantamas. Viena hipotezė rodo, kad išstumti magmos ar vulkaninių pelenų burbuliukai yra įkraunami elektra ir kad jie juda sukurdami tokias atskirtas zonas. Tačiau ugnikalnio žaibą taip pat gali sukelti įkrovimo susidūrimai su vulkaninėmis dulkėmis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Mokslininkai sugebėjo užfiksuoti precedento neturinčią skiriamąją gebą vulkaninių pelenų debesyje ir nustatyti du žaibo tipus, kurie atsiranda išsiveržimo metu. Aliaskoje esančio Redouto ugnikalnio išsiveržimas buvo pradėtas būdingu seisminiu aktyvumu, kuris leido Naujosios Meksikos kalnakasybos instituto mokslininkams iš anksto sukurti miniatiūrinių stebėjimo stočių tinklą šalia kraterio.
Jie buvo aprūpinti ultra trumpojo bangos radijo detektoriais, kurie fiksavo žaibo smūgius į išmestą pelenų debesį. Išsiveržimo metu vulkanologai stebėjo 16 galingų audrų, kurios suteikė jiems daug duomenų vėlesnei analizei.
Dėl to mokslininkams pavyko išsiaiškinti, kad ugnikalnių žaibai skirstomi į du tipus: santykinai mažus, kylančius tiesiai prie kraterio, ir galingus, stebimus aukštai pelenų debesyje. Anot mokslininkų, abu yra skirtingo pobūdžio. Maži žaibiški varžtai yra magmos elektrinių procesų rezultatas, nes jis suskaido į daugybę mažų dalelių. Dideli žaibolaidžiai pelenų debesyje atsiranda, kai temperatūra nukrenta žemiau –20 laipsnių Celsijaus, kai peršaldyto vandens lašai užšąla. Panašius procesus sukelia iškrovos debesyse perkūnijos metu. Mokslininkai taip pat nustatė ryšį tarp pelenų debesies aukščio ir žaibo smūgių galios bei dažnio.
Nagrinėjami pagrindiniai fiziniai procesai, atsakingi už dujų ir šilumos debesies elektrifikavimą virš ugnikalnio. Išnagrinėtos kai kurios ugnikalnio aerozolio mechanikos ypatybės ir jo gravitacinis atskyrimas. Parodyta, kad svarbiausi iš daugelio fizikinių ir fizikinių ir cheminių procesų, susijusių su įkrovų susidarymu ir atskyrimu vulkaniniame debesyje, yra termioninė emisija ir termoelektriškumas. Apskaičiuojami pagrindiniai dėsniai, reglamentuojantys aerozolių dalelių elektrifikaciją šių procesų metu. Nustatyta, kad norint susidaryti žaibui vulkaniniame debesyje, išstumimo medžiagoje turi būti pastebimas smulkios frakcijos kiekis (1–30 mikronų). Trumpai išanalizuotos kitų fizikinių procesų dalyvavimo aerozolio dalelių elektrifikavimo ir viso ugnikalnio debesies galimybės. Taip pat nagrinėjama krūvio atskyrimo kinetika ir žaibo susidarymo ugnikalnių debesyse sąlygos. Parodytas ryšys tarp elektrinių procesų intensyvumo ir išsiveržimo energijos bei galios. Daroma išvada, kad būtina išmatuoti šilumos debesų elektrinį aktyvumą kartu su masės pašalinimo kinetikos tyrimu ir pradinės išstumiamos medžiagos temperatūros nustatymu.
Elektriniai reiškiniai aerozoliuose yra labai įvairūs tiek formos, tiek intensyvumo atžvilgiu. Natūraliuose aerozoliuose vykstantys elektriniai procesai yra grandioziškiausi dideliais kiekiais (dešimtys ir šimtai tūkstančių kubinių metrų) ir aukšta įtampa (iki šimtų megavoltų) [1, 2]. Žaibo dažnis griaustiniuose kartais siekia 0,05 - 0,2 s-1. Tačiau didžiausias elektrinių procesų intensyvumas stebimas sausuose dujų ir šilumos debesyse virš ugnikalnių (žr. [3] bibliografiją). Kas sekundę smogia dideli žaibai (vienas jų parodytas 1 pav.), Kur kas dažnesni 8–10 m ilgio, stiprūs ir ilgai trunkantys kibirkšties švytėjimai ugnikalnio debesies uždengtose vietose - tai trumpas sąrašas tų reiškinių, kurie buvo pastebėti ugnikalnio išsiveržimų metu. …
Ne kiekvieną išsiveržimą lydi žaibas. Tai reiškia, kad vulkaninio aerozolio elektrifikavimo intensyvumas iš esmės priklauso nuo išsiveržimo savybių. Paprastai tariant, aerozolio dalelių elektrifikacija gali įvykti dėl daugelio priežasčių, susijusių su fizikiniais ir fizikiniais bei cheminiais procesais dujų-šlakų šilumos debesyje [3, 4]. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad vulkaninio aerozolio elektrifikavimo intensyvumas yra daug didesnis nei visų kitų žinomų aerozolių [3 - 6], galima išskirti daugybę specifinių procesų, kurie vaidina pagrindinį vaidmenį vulkano debesyje.
- Svarbiausios vulkaninių aerozolių savybės:
- labai didelis karščiavimas;
- didelis kietų aerozolių dalelių temperatūros skirtumas tiek tarpusavyje, tiek aplinkinių dujų atžvilgiu;
- dujose suspenduotų vulkaninių pelenų dalelių sistemos netvirtumas. Jei įprasti aerozoliai yra senesni nei 1 min., O apskaičiuota tokio aerozolio koncentracija nebegali viršyti na = 103 dalys / cm3, tada vulkaninio aerozolio elektrifikacijos procesai vyksta esant koncentracijai n »107–109 dalis / cm3 ir, kaip bus parodyta žemiau, praktiškai baigiasi aerozolio egzistavimo antrosios sekundės pabaiga;
- vulkaninis aerozolis, skirtingai nei visi kiti, apima pelenus, lapilius, šlakus ir net vulkanines bombas, t. viso masės spektras nuo ~ 10-12 iki> 103 g.
Šiame darbe nagrinėjami du pelenų-vulkaninių dalelių elektrifikavimo mechanizmai, tai elektronų šiluminė emisija ir termoelektriškumas. Apskaičiavus termioninės emisijos procesą, galima nustatyti išstumiamosios medžiagos minimalią pradinę temperatūrą Tmin, žemiau kurios šiluminės emisijos intensyvumas yra toks mažas, kad ji nebegali užtikrinti pastebimos elektrifikacijos. Termioninio mechanizmo veikimo trukmė nustatoma pagal dalelių aušinimo laiką nuo pradinės temperatūros iki fiksuotos Tmin ir gali kisti nuo ~ 0,1 iki ~ 10 s. Taip pat parodyta, kad termoelektrinis vulkaninių aerozolių dalelių elektrizacijos mechanizmas neturi temperatūros „slenksčio“, todėl šio mechanizmo veikimo diapazonas pagal temperatūrą yra didesnis nei šiluminis išmetimas, o laiko intervalas yra dėl aerozolių skiedimo laiko ir yra beveik pastovus (~ 1,5 s).
Nors termoelektrinis elektrifikavimo mechanizmas kartais yra žemesnis už termoizoliacinį, atsižvelgiant į krūvio susidarymo greitį, jis yra daug platesnis veikimo diapazonu, nes veikia bet kuriuose aerozoliuose, jei yra kontaktinių dalelių DT ~ ~ 10 K ir aukštesnių temperatūrų skirtumas. Taip pat parodyta, kad kiti literatūroje aptariami elektrifikacijos mechanizmai (pjezoelektriškumas, baloelektrinis poveikis, dalelių ir dujų purkštukų trintis ir kt.) Negali atlikti reikšmingo vaidmens formuojant elektros krūvius ir žaibus virš ugnikalnių, visų pirma dėl nepakankamo šių krypčių kryptingumo. procesai, reikalingi krūviui kaupti ir atskirti makroskopiniu mastu. Prisiminkime, kad žaibo atsiradimui būtini du procesai: dalelių elektrifikavimas mikroskopiniu mastu ir krūvių atskyrimas viso debesies masteliu. Antrasis yra ilgesnis,todėl žaibas įvyksta daug vėliau nei išmetimo pradžia.
Makroskopiniai procesai šiame darbe nagrinėjami trumpiau. Pakrovusio aerozolio nusėdimo ir atskyrimo procesų sudėtingumas esant skirtingo masto vulkaninio debesies turbulentiškam maišymui neleidžia atlikti griežto skaičiavimo, todėl apsiribojome (jei įmanoma) analogijų su procesais griaustiniuose. Dėl to buvo suformuluoti kriterijai, kuriuos įvykdyti būtina, norint atsirasti įvairių mastelių žaibams.