Вулканическую грозу воспроизвели в лабораторных условиях
Немецкие геологи представили модель вулкана, который во время извержения производит молнию. Это не игрушка для любознательных детей, а способ оценить риск, с которым сталкиваются самолёты, пролетая над недавно извергавшейся огненной горой.
Первое упоминание о вулканической молнии встречается у Плиния Младшего в рассказе об извержении Везувия 79 г. Точная причина появления молнии остаётся неясной. Предполагается, что выброшенные из жерла частицы пепла, сталкиваясь, трутся друг о друга и создают тем самым электрический заряд. Именно этот процесс и постарались воссоздать Коррадо Чимарелли из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (ФРГ) и его коллеги.
Они взяли пепел недавних извержений, в том числе знаменитого исландского пакостника под названием Эйяфьядлайёкюдль, из-за которого в 2010 году европейские авиалинии не работали несколько недель. Пепел поместили в трубку под давлением 100 атмосфер, откуда вывели через сопло в большой бак с воздухом под нормальным давлением, то есть воспроизвели внезапный выброс спрессованного материала из вулканического жерла.
Подумать только! Эти крошечные извержения привели к образованию маленьких молний-искорок, которые уловила высокоскоростная видеосъёмка. Чем мельче были частицы пепла, тем больше молний регистрировала камера.
Анализ видеозаписи показал, что крупные частицы (диаметром около 500 мкм) вылетали из сопла вертикально вверх. Частицы помельче чаще попадали в турбулентность вокруг сопла и поэтому активно сталкивались, генерируя разряды статического электричества. «И мы уверены, что аналогичные зарядно-разрядные процессы протекают во время настоящих извержений, хотя там совсем другой масштаб», — подчёркивает г-н Чимарелли.
Вулканолог Тамсин Матер из Оксфордского университета (Великобритания) потрясена: «Им удалось проконтролировать распределение частиц разного размера, что совершенно невозможно сделать во время реального извержения. Полученные результаты очень пригодятся при изучении последних».
Г-н Чимарелли замечает, что теперь можно предсказывать, насколько сильно то или иное извержение повлияет на воздушное движение. Дело в том, что просматривается очень чёткая корреляция между количеством разрядов молнии и концентрацией высокодисперсных частиц пепла, а содержание мелких частиц можно установить подсчётом количества молний в пепельном облаке после извержения. Именно этот мелкий пепел имеет самые высокие шансы подняться на крейсерскую высоту 9 км над уровнем моря.
Впрочем, последнее слово на эту тему ещё не сказано. «У молний могут быть и другие причины», — считает Стив Макнатт из Университета Южной Флориды (США).
Например, по словам г-жи Матер, в данном эксперименте, скорее всего, удалось воспроизвести только молнии, вспыхивающие лишь поблизости от жерла, тогда как вдали от него наблюдается совсем другое явление, получившее название plume lightning (от plume — шлейф дыма). Эта разновидность, по-видимому, возникает из-за столкновений с ледяными кристаллами высоко в атмосфере, то есть напоминая обыкновенную грозу.
Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.