"… Ljudje na Zemlji smo premajhni, da bi lahko očistili svoje vulkane. Zato nam povzročajo toliko težav."
Antoine de Saint-Exupery "Mali princ"
Verjetno ste že vsi videli to vrsto strele. Zanimiv pojav! Vse vrste fantastičnih filmov mi takoj pridejo na pamet … "Gospodar prstanov" na primer:-)
Predlagam, da si ogledate izbir te narave in črevesja zemlje. Skoraj vse fotografije je mogoče klikniti.
Razlog za pojav navadne strele med nevihto ostaja predmet raziskav, narava vulkanske strele pa je še manj razumljena. Ena hipoteza kaže, da se izmetni mehurčki magme ali vulkanskega pepela električno nabijejo in da se premaknejo, da ustvarijo tako ločena območja. Vulkanske strele pa lahko povzročijo tudi trki polnjenja v vulkanskem prahu.
Promocijski video:
Znanstveniki so lahko posneli električno aktivnost v oblaku vulkanskega pepela z neverjetno ločljivostjo in identificirali dve vrsti strele, ki se pojavita med izbruhom. Pred izbruhom vulkana Redout, ki se nahaja na Aljaski, je bilo značilno potresno delovanje, kar je skupini znanstvenikov z rudarskega inštituta v New Mehiki omogočilo, da vnaprej ustanovi mrežo miniaturnih opazovalnih postaj v bližini kraterja.
Oskrbeli so jih z ultra kratkimi valovnimi radijskimi detektorji, ki so snemali udarce strele v oblak pepela, ki je bil vržen ven. Med izbruhom so vulkanologi opazovali 16 močnih neviht, ki so jim zagotovile veliko količino podatkov za kasnejše analize.
Posledično so znanstveniki lahko odkrili, da je vulkanska strela razdeljena na dve vrsti: sorazmerno majhna, ki se nahaja neposredno v bližini kraterja, in močna, opažena visoko v oblaku pepela. Po mnenju znanstvenikov sta oba različna. Majhni vijaki z nizko strelo so posledica električnih procesov v magmi, saj se razbije na številne majhne delce. Veliki streli v oblaku pepela se pojavijo, ko temperatura pade pod -20 stopinj Celzija, ko hladilne kapljice vode zamrznejo. Podobne procese povzročajo izpusti v oblakih med nevihtami. Znanstveniki so ugotovili tudi povezavo med višino oblaka pepela in močjo in pogostostjo strelov.
Upoštevani so glavni fizikalni procesi, odgovorni za elektrifikacijo plinsko-toplotnega oblaka nad vulkanom. Analizirane so nekatere značilnosti mehanike vulkanskega aerosola in njegove gravitacijske ločitve. Pokaže se, da sta med mnogimi fizikalnimi in fizikalno-kemijskimi procesi nastajanja in ločevanja nabojev v vulkanskem oblaku najpomembnejša termična emisija in termoelektričnost. Izračunani so glavni zakoni, ki urejajo elektrifikacijo aerosolnih delcev med temi procesi. Ugotovljeno je bilo, da mora za nastanek strele v vulkanskem oblaku izmetni material vsebovati opazno količino fine frakcije (1-30 mikronov). Na kratko so analizirane možnosti sodelovanja drugih fizikalnih procesov pri elektrifikaciji aerosolnih delcev in vulkanskega oblaka kot celote. Upoštevana je tudi kinetika ločevanja nabojev in pogoji za nastanek strele v vulkanskih oblakih. Prikazana je povezava med intenzivnostjo električnih procesov ter energijo in močjo izbruha. Sklenjeno je, da je treba meriti električno aktivnost toplotnih oblakov skupaj s študijo kinetike odstranjevanja mase in določiti začetno temperaturo izmetnega materiala.
Električni pojavi v aerosolih so zelo raznoliki tako po obliki kot po intenzivnosti. Električni procesi v naravnih aerosolih so najbolj veličastni pri velikih količinah (na deset in sto tisoč kubičnih metrov) in visokih napetostih (do sto megavoltov) [1, 2]. Pogostost strele v sunkih včasih doseže 0,05 - 0,2 s-1. Vendar pa je največja intenzivnost električnih procesov opažena v suhih plinsko-toplotnih oblakih nad vulkani (glej bibliografijo v [3]). Vsake sekunde streljajo velike strele (ena od njih je prikazana na sliki 1), veliko pogostejši majhni iskri so dolgi 8–10 m, intenziven in dolgotrajen sijaj korone na območjih, ki jih pokriva vulkanski oblak - to je kratek seznam tistih pojavov, ki so jih opazili med izbruhi vulkanov. …
Vsake erupcije ne spremlja strela. To pomeni, da je intenzivnost elektrifikacije vulkanskega aerosola v bistvu odvisna od značilnosti izbruha. Na splošno se elektrifikacija delcev aerosola lahko zgodi iz več razlogov, povezanih s fizikalnimi in fizikalno-kemijskimi procesi v oblaku plina-žlindre-toplote [3, 4]. Toda glede na to, da je intenzivnost elektrifikacije vulkanskega aerosola veliko večja od intenzivnosti vseh drugih znanih aerosolov [3 - 6], je mogoče razlikovati številne specifične procese, ki igrajo glavno vlogo v vulkanskem oblaku.
- Najpomembnejše lastnosti vulkanskega aerosola so:
- zelo visoka vročina;
- velika razlika v temperaturi trdnih aerosolnih delcev tako med seboj kot glede na okoliški plin;
- močna nestabilnost sistema delcev vulkanskega pepela, suspendiranega v plinu. Če so navadni aerosoli starejši od 1 min in izračunane koncentracije takega aerosola ne morejo več presegati na = 103 del / cm3, potem postopki elektrizacije vulkanskega aerosola potekajo v koncentracijah n »107 - 109 del / cm3 in, kot bo prikazano spodaj, se praktično končajo z konec druge sekunde obstoja aerosola;
- vulkanski aerosol za razliko od vseh drugih vključuje pepel, lapilli, žlindro in celo vulkanske bombe, tj. celotni masni spekter od ~ 10-12 do> 103 g.
V tem delu sta obravnavana dva mehanizma elektrifikacije pepelastih vulkanskih delcev, in sicer termoemizija elektronov in termoelektričnost. Izračun procesa termovizijskih emisij omogoča določitev najnižje začetne temperature Tmin izmetnega materiala, pod katero je intenzivnost toplotne emisije tako nizka, da ne more več zagotoviti opazne elektrifikacije. Trajanje delovanja termovizijskega mehanizma je določeno s časom hlajenja delcev od začetne temperature do fiksne Tmin in se lahko spreminja od ~ 0,1 do ~ 10 s. Pokaže se tudi, da termoelektrični mehanizem elektrizacije delcev vulkanskega aerosola nima temperaturnega "praga", zato je območje delovanja tega mehanizma glede na temperaturo večje kot pri toplotni emisiji, časovni interval pa je posledica časa redčenja aerosola in je skoraj konstanten (~ 1,5 s).
Čeprav je termoelektrični mehanizem elektrifikacije včasih glede na hitrost nastajanja naboja slabši od termoemizije, je v območju delovanja precej širši, saj deluje v vseh aerosolih, če je temperaturna razlika dotičnih delcev DT ~ 10 K in višja. Pokazalo se je tudi, da drugi mehanizmi elektrifikacije, ki jih obravnavamo v literaturi (piezoelektričnost, baloelektrični učinek, trenje delcev in plinov, itd.) Ne morejo igrati pomembne vloge pri nastajanju električnih nabojev in strele nad vulkani, predvsem zaradi pomanjkanja usmeritve teh procesi, potrebni za kopičenje in ločevanje naboja na makroskopskem merilu. Spomnimo se, da sta za pojav strele potrebna dva procesa: elektrifikacija delcev na mikroskopskem merilu in ločitev nabojev na lestvici celotnega oblaka. Druga je daljša oz.zato se strele pojavijo veliko pozneje kot začetek izmetja.
Makroskopske procese v tem delu obravnavamo bolj jedrnato. Kompleksnost procesov sedimentacije in ločevanja napolnjenega aerosola v pogojih burnega mešanja različnih oblakov vulkanskega oblaka ne omogoča natančnega izračuna, zato smo se omejili na uporabo (kjer je to mogoče) analogij s procesi v gromozanskem oblaku. Kot rezultat so bili formulirani kriteriji, katerih izpolnitev je potrebna za pojav strele različnih lestvic.