"… Mi ljudi na Zemlji premali smo da bismo očistili svoje vulkane. Zato nam stvaraju toliko problema."
Antoine de Saint-Exupery "Mali princ"
Vjerojatno ste svi vidjeli ovu vrstu munje. Zanimljiv fenomen! Sve vrste fantastičnih filmova odmah padaju na pamet … "Gospodar prstenova", na primjer:-)
Predlažem da vidim izbor ovog nereda prirode i utrobe zemlje. Gotovo sve fotografije je moguće kliknuti.
Razlog pojave obične munje tijekom grmljavinske oluje ostaje predmet istraživanja, a priroda vulkanske munje još je manje razumljiva. Jedna hipoteza sugerira da su izbačeni mjehurići magme ili vulkanskog pepela električno nabijeni i da se kreću kako bi stvorili tako odvojena područja. Međutim, vulkanske munje mogu nastati i punjenjem punjenja u vulkanskoj prašini.
Promotivni video:
Znanstvenici su uspjeli zabilježiti električne aktivnosti u oblaku vulkanskog pepela bez presedana razlučivosti i identificirati dvije vrste munje koje se javljaju tijekom erupcije. Erupciji vulkana Redout koji se nalazi na Aljasci prethodila je karakteristična seizmička aktivnost, što je omogućilo grupi znanstvenika s rudarskog Instituta u Novom Meksiku da unaprijed uspostave mrežu minijaturnih promatračkih postaja u blizini kratera.
Omogućili su im ultra-kratkotalasni radio detektori koji su snimali udare munje u oblak pepela koji je izbačen. Tijekom erupcije, vulkanolozi su promatrali 16 snažnih oluja, što im je osiguralo veliku količinu podataka za naknadnu analizu.
Kao rezultat toga, znanstvenici su uspjeli otkriti da je vulkanska munja podijeljena u dvije vrste: relativno male, koje se nalaze neposredno u blizini kratera, i snažne, promatrane visoko u oblaku pepela. Prema znanstvenicima, obje su različite naravi. Mali vijak slabog munje rezultat je električnih procesa u magmi jer se raspada na mnogo malih čestica. Veliki vijci munje u oblaku pepela nastaju kada temperatura padne ispod -20 stupnjeva Celzijusa, kada se hladne kapljice vode hlade. Slični procesi uzrokovani su ispadima u oblacima tijekom grmljavinske oluje. Znanstvenici su također otkrili povezanost između visine oblaka pepela i snage i učestalosti udara groma.
Razmatrani su glavni fizikalni procesi odgovorni za elektrifikaciju plinsko-toplinskog oblaka iznad vulkana. Analizirane su neke značajke mehanike vulkanskog aerosola i njegovo gravitacijsko odvajanje. Pokazano je da su najvažniji među mnogim fizičkim i fizikalno-kemijskim procesima stvaranja i odvajanja naboja u vulkanskom oblaku termička emisija i termoelektričnost. Izračunavaju se glavni zakoni koji reguliraju elektrifikaciju aerosolnih čestica tijekom ovih procesa. Utvrđeno je da za formiranje munje u vulkanskom oblaku materijal za izbacivanje mora sadržavati uočljivu količinu fine frakcije (1-30 mikrona). Ukratko su analizirane mogućnosti sudjelovanja drugih fizikalnih procesa u elektrifikaciji aerosolnih čestica i vulkanskog oblaka u cjelini. Također se razmatraju kinetika razdvajanja naboja i uvjeti za formiranje munje u vulkanskim oblacima. Prikazana je povezanost između intenziteta električnih procesa i energije i snage erupcije. Zaključeno je da je potrebno provesti sveobuhvatno mjerenje električne aktivnosti toplinskih oblaka zajedno s proučavanjem kinetike uklanjanja mase i određivanjem početne temperature materijala za izbacivanje.
Električni fenomeni u aerosolima vrlo su raznoliki i po obliku i po intenzitetu. Najviše grandiozni električni procesi događaju se u prirodnim aerosolima velikih količina (procijenjene u desecima i stotinama tisuća kubnih metara) i visokim naponima (do stotina megavolta) [1, 2]. Učestalost munje u grmljavini ponekad doseže 0,05 - 0,2 s-1. Međutim, najveći intenzitet električnih procesa zabilježen je u suhim oblacima plina i topline iznad vulkana (vidi bibliografiju u [3]). Veliki udar munje svake sekunde (od kojih je jedan prikazan na slici 1), puno češći mali iskri izbacivanja dužine 8-10 m, intenzivan i produljen koronski sjaj u područjima prekrivenim vulkanskim oblakom - ovo je kratki popis onih pojava koje su opažene tijekom erupcije vulkana. …
Nije svaka erupcija popraćena munjom. To znači da intenzitet elektrifikacije vulkanskog aerosola u osnovi ovisi o karakteristikama erupcije. Općenito govoreći, elektrifikacija čestica aerosola može se dogoditi iz više razloga povezanih s fizičkim i fizikalno-kemijskim procesima u oblaku plina-šljaka i topline [3, 4]. Međutim, s obzirom na činjenicu da je intenzitet elektrifikacije vulkanskog aerosola mnogo veći od intenziteta svih ostalih poznatih aerosola [3 - 6], moguće je razlikovati niz specifičnih procesa koji imaju glavnu ulogu u vulkanskom oblaku.
- Najznačajnije karakteristike vulkanskog aerosola su:
- vrlo visoka groznica;
- velika razlika u temperaturi krutih čestica aerosola, kako između sebe tako i u odnosu na okolni plin;
- snažna nestabilnost sustava čestica vulkanskog pepela suspendiranog u plinu. Ako su obični aerosoli stariji od 1 min, a izračunate koncentracije takvog aerosola ne mogu više prelaziti na = 103 dio / cm3, tada se procesi elektrizacije vulkanskog aerosola odvijaju u koncentracijama n »107 - 109 dijela / cm3 i, kako će biti prikazano u nastavku, praktički završavaju kraj druge sekunde postojanja aerosola;
- vulkanski aerosol, za razliku od svih ostalih, uključuje pepeo, lapilli, šljaku i čak vulkanske bombe, tj. čitav masni spektar od ~ 10-12 do> 103 g.
U ovom radu razmatraju se dva mehanizma elektrifikacije čestica pepela iz pepela, naime termoezija elektrona i termoelektričnost. Proračunom procesa termičke emisije omogućava se odrediti minimalna početna temperatura Tmin materijala za izbacivanje, ispod koje je intenzitet toplinske emisije toliko nizak da više ne može osigurati vidljivu elektrifikaciju. Trajanje djelovanja termovizijskog mehanizma određuje se vremenom hlađenja čestica iz početne temperature do fiksnog Tmin i može varirati od ~ 0,1 do ~ 10 s. Pokazano je i da termoelektrični mehanizam elektrizacije čestica vulkanskog aerosola nema temperaturni "prag", pa je raspon djelovanja ovog mehanizma u pogledu temperature veći od toplinske emisije, a vremenski interval nastaje vremenom razrjeđivanja aerosola i gotovo je konstantan (~ 1,5 s).
Iako je mehanizam naelektrisanja termoelektrike ponekad inferiorniji od termoemisije u odnosu na brzinu stvaranja naboja, on je mnogo širi u pogledu raspona djelovanja, budući da djeluje u bilo kojem aerosolu ako postoji razlika u temperaturi između čestica dodira DT ~ 10 K i više. Pokazano je i da drugi mehanizmi elektrifikacije o kojima se govori u literaturi (piezoelektričnost, baloelektrični učinak, trenje čestica i plinova mlaza itd.) Ne mogu igrati značajnu ulogu u stvaranju električnih naboja i munje nad vulkanima, prvenstveno zbog nedostatka usmjerenosti tih procesi potrebni za akumulaciju i odvajanje naboja na makroskopskoj skali. Podsjetimo da su za pojavu munje potrebna dva procesa: elektrifikacija čestica na mikroskopskoj ljestvici i odvajanje naboja na skali cijelog oblaka. Drugi je duži,stoga se munje javljaju mnogo kasnije od početka izbacivanja.
Makroskopski procesi u ovom se radu razmatraju sažetije. Složenost procesa sedimentacije i odvajanja nabijenog aerosola u uvjetima burnog miješanja oblaka različitih vulkanskih oblaka ne dopušta strog proračun, pa smo se ograničili na korištenje (gdje je to moguće) analogija s procesima u grmljavinskim oblacima. Kao rezultat toga, formulirani su kriteriji, čije je ispunjenje neophodno za pojavu munje različitih ljestvica.