Подпишитесь на наш телеграмм канал про спорт и заработок

Редкое природное явление — вулканическая молния

Вулканическая молния или грязная гроза — это погодное явление, характеризующееся образованием молнии в облаке пепла, поднимающегося из жерла вулкана во время извержения.

Молния образуется в результате столкновения больших электрических потенциалов, представляемых отрицательно заряженными падающими частицами золы и положительно заряженными сгущенными вулканическими газами, в столбе пепла, поднимающемся шлейфом в воздух во время извержения вулкана. При этом, чем меньше размер частиц, тем больше образуется вспышек. Помимо этого, во время извержения высвобождаются значительные объемы воды, которые могут стать источником энергии для вулканических молний. Механизм генерирования электрических зарядов грязных гроз почти идентичен формированию обычных молний, когда между собой в облаке сталкиваются частицы льда и капли воды.

Вулканические молнии являются распространённым явлением и наблюдались с древних времён, в частности первый подтверждённый случай молнии произошёл во время извержения Везувия в 79 году нашей эры. Именно тогда, Плиний Младший, наблюдая извержение Везувия, записал, что над кратером собрались тёмные тучи и сверкали молнии. А начиная с 1940-х годов, там же их начали запечатлевать на фотоплёнку.

Ближе к нашему времени есть сведения о грозовых разрядах, замеченных при двух с лишним сотнях извержений. Но до сих пор эта связь двух явлений не изучена. Только в 2000 году вулканолог с Аляски Стив Макнатт создал рабочую группу по молниям над вулканами.

Интерес к этому явлению возник у вулканолога в 1992 году, когда на одном из Алеутских островов сейсмографы зарегистрировали извержение вулкана. Обычно кабели от приборов, устанавливаемых близ вулканов, закапывают под землю, но на необитаемом и лишённом крупных животных островке их просто проложили на поверхности. Действуя как антенны, эти провода принесли на ленту сейсмографа, кроме сведений о колебаниях почвы, сигналы электромагнитного излучения молний.

Насколько известно, к возникновению молний над извергающимся вулканом приводят как сейсмологические процессы, так и процессы, идущие в облаках при обычных грозах. Электрические заряды могут возникать за счёт пьезоэлектрических, трибоэлектрических и подобных явлений при разломах и подвижках горных пластов, сопровождающих извержение. Возникают заряды и при трении между частицами пепла, вылетающими из жерла вулкана. При обычных грозах разница потенциалов, разряжающаяся затем в молнии, возникает потому, что более тяжёлые капельки или льдинки из-за своего веса скапливаются в нижних слоях грозового облака, а мелкие, лёгкие поднимаются восходящими потоками воздуха в верхнюю часть. Они накапливают противоположные заряды, которые после определённой величины напряжения пробивают слой воздуха. Сумма этих пока не до конца изученных «земных» и «небесных» явлений и вызывает молнию над извергающимся вулканом.

Молнии возникают чаще, если вулканическое облако над кратером достигает высоты более семи километров. Частота этого явления зависит также от содержания воды в магме. Пока магма находится под высоким давлением, вода не выкипает, несмотря на высокую температуру, но, как только магма вырывается из жерла вулкана, вода превращается в пар и вносит свой вклад в образование грозовой тучи.

При извержении вулкана Огастин на одноимённом островке, прилегающем к Аляске, в 2006 году учёные заметили, что разряды молний возникали в две фазы: сразу с началом извержения — электризация шла за счёт геофизических процессов; и во второй приём, через 4-12 минут после начала извержения, за счёт процессов в атмосфере. Всего насчитали около 300 разрядов.

Наиболее известные из вулканических молний наблюдались при извержениях вулканов Галунггунг (Индонезия, 1982 год), Пинатубо (Филиппины, 1991 год), Ринджани (Индонезия, 1994 год), Августин (США, 2006 год), Чайтен (Чили, 2008 год), Килауэа (США, 2008 год), Редаут (США, 2009 год), Мерапи (Индонезия, 2010 год), Эйяфьядлайёкюдль (Исландия, 2010 год), Симмоэ (Япония, 2011 год), Сакурадзима (Япония, 2015 год), Кальбуко (Чили, 2015 год).

Вулканические молнии бывают разных видов, включая шаровые, линейные, зарницы, или их всевозможные комбинации, как это было во время извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году, когда несколько человек стали свидетелями удивительных вспышек на высоте почти 25 километров от вулкана.

Извержение вулкана – это опасное и разрушительное явление, но зрелище извергающегося вулкана поражает своей мощью и красотой. Выход магмы на поверхность сопровождается выделением сгущенных газов, лавы и большого количества пепла. Иногда при извержении можно наблюдать такое природное явление, как вулканические молнии. Его еще называют грязной грозой и по механизму образования оно несколько отличаются от обычной грозы.

Общие сведения

Вулканические молнии представляют собой электрические разряды, которые возникают внутри облака пепла. Это явление известно достаточно давно. Самый ранний подтвержденный случай относится к извержению Везувия, произошедшему в 79 году н. э. Примерно с 40-х годов XX века разряды в период активизации вулканов стали запечатлевать с помощью фотоаппаратов. К настоящему времени грязная гроза неизменно регистрируется в области кратера наиболее активного вулкана планеты – Сакурадзимы, который находится в Японии.

Сакурадзима
Сакурадзима, Япония

Механизм образования

Грозовые разряды при извержении происходят вследствие разности электрических потенциалов частиц, составляющих газопылевое облако. На начальном этапе электризация идет за счет геофизических явлений, а после 5-10 минут от момента выброса магмы в электрические процессы включается атмосферный компонент. Таким образом, в формировании грязной грозы можно выделить две фазы:

  1. Первая фаза характеризуется низкими, довольно мелкими молниями. Механизм их образования обусловлен электрическими процессами, которые сопровождают распад магмы на множество дисперсных составляющих. Концентрированные газы имеют положительный заряд, в то время как опадающие мельчайшие частицы пепла заряжены отрицательно. Взаимодействие этих разнозаряженных компонентов приводит к появлению электрических вспышек.
  2. Во второй фазе процессы, вызывающие мощные вулканические молнии, почти аналогичны тем, что происходят при обычной грозе. Извержение вулкана сопровождается выделением в атмосферу большого количества воды. На высоте около 7000 м водяной пар превращается в частицы льда, которые сталкиваются с мелкодисперсным аэрозолем и не замерзшими каплями воды. Эти столкновения сопровождаются мощными электрическими разрядами, внешне они представляют собой крупные ветвистые молнии.
Читайте еще:  Новые виды бактерий, которые скоро могут распространиться в мире
Вулканические молнии
Вулканические молнии

С помощью специальной сейсморазведочной аппаратуры ученые смогли обнаружить электрическую активность в облаке газопылевой тучи и выявить два вида молний:

  • небольшие и относительно слабые разряды, которые образуются в нижних слоях облака вблизи от кратера;
  • электрически мощные разряды, возникающие на высоте, где температура атмосферы опускается до -20о Цельсия.

В ходе наблюдений установлено, что частота и количество разрядов зависят от размера частиц: чем они мельче, тем большее число вспышек можно наблюдать. Также существует связь между высотой столба пепла и мощностью грозы.

Грязная гроза
Грязная гроза

Природа не устает удивлять нас своей красотой и чудесными явлениями. Вулканические молнии – одно из ярких подтверждений этому. Особую грандиозность грязевым грозам придает контраст, который наблюдается при извержении: ветвистый узор молний в черном облаке на фоне разливающихся потоков огненной лавы.

Почему при извержении вулкана появляются молнии, хотя вокруг нет ни намёка на грозу и солнце продолжает ярко светить? Впервые этот вопрос возник ещё у Плиния Младшего, наблюдавшего и описавшего извержение Везувия в 79 г. до н. э., того самого, которое погубило Помпеи. Тогда впервые было письменно зафиксировано это уникальное явления природы. С тех пор его наблюдали не раз и во многих других странах, однако поиском ответов на вопрос вплотную занялись только во второй половине XX века.

Вулканические молнии – явления достаточно распространённые, но до сих пор малоизученные. Зафиксировать вспышку на фотоплёнку крайне сложно. Разряд длится 30 микросекунд или 0,00003 секунды. Поймать этот момент даже с самой высокой скоростью фиксирования кадра можно только если очень повезёт.

Чтобы изучить тонкости природного феномена, его необходимо наблюдать вблизи, т. е. располагаться недалеко от извергающегося вулкана. Чаще всего подобные молнии возникают над стратовулканами – вулканами особого взрывного поведения (извержения происходят в виде серий мощных взрывов с выбросом газа, пепла, вулканических бомб и раскалённой лавы на сотни метров вверх). Этот факт значительно усложняет исследование. Тем не менее, кое-что выяснить удалось.

Что такое «грязная гроза» и как это явления объясняется?

«Грязной грозой» ученые называют грозовое явления, возникающее во время извержения вулкана с большим выбросом пепла и появлением электрических разрядов в виде вспышек молний. Понятие, разумеется, не научное, но очень точно описывает зрелище.

Что такое грязная гроза и почему она образуется

Как известно из курса физики средней школы, электрические разряды происходят в результате трения поверхностей с противоположными зарядами. По такому принципу образуется молния в обычном грозовом облаке. Присутствующие более крупные частицы опускаются на нижний уровень облака, более мелкие поднимаются к его верхним границам. Заряды у них будут противоположными. Чем больше разность потенциалов, тем мощнее вспышка.

Аналогично в результате трения возникает молния и над извергающимися вулканами. Частицы пепла при трении создают мощное электрическое поле. Но одного пепла недостаточно, нужны вулканические газы и вода. Пока магма находится в земле, влага не испаряется, процесс начинается, когда содержимое раскаленных недр вырывается на поверхность. Частицы пепла при трении накапливают отрицательный заряд, вулканические газы, насыщенные водяными парами, – положительный. Чем меньше размер участвующих частиц, тем больше будет вспышек. Вулканические молнии чаще возникают, если облаку над кратером удаётся достигнуть высоты 7 км.

Учёные выяснили, что электрические заряды могут возникать не только при трениях частиц золы, но и, например, в процессе подвижек земной коры, которые всегда сопровождают извержения. В результате наблюдения за извержением вулкана на Аляске в 2006 году было зафиксировано двухфазное возникновение разрядов молний. Первая фаза произошла за счет заряда, накопившегося под воздействием внутренних геофизических процессов, а спустя несколько минут последовала серия молний, которая сформировалась в результате накопления заряда уже за счет атмосферных процессов.

Где были замечены?

Чаще всего молнии наблюдаются над вулканами, расположенными на Филиппинах, в Индонезии, в Чили, США, в Исландии, на островах Японского архипелага.

Извержение Кальбуко

Что такое грязная гроза и почему она образуется

Вулкан Кальбуко расположен в Андах на территории Чили. Андский горный пояс считается зоной с высокой сейсмоактивностью: здесь часто случаются землетрясения и происходят извержения вулканов.

Рекомендуем ознакомиться со статьёй «Как происходит извержение вулкана?».

Читайте еще:  Сасык-Сиваш, соленое розовое озеро Крыма

До 1961 года Кальбуко считался спящим. Его пробуждение было внезапным и катастрофическим. Застигнутые врасплох люди не успели эвакуироваться, поэтому жертв было достаточно много. С тех пор за вулканом вели систематическое наблюдение. Это дало свои плоды: в 2015 году, когда вулкан вновь ожил, к этому были готовы. Даже несмотря на страх простых людей, вогнавший некоторых просто в ступор, властям удалось эвакуировать 5000 человек и избежать жертв.

Извержение Сакурадзимы

Что такое грязная гроза и почему она образуется

Этот вулкан является одним из самых активных, агрессивных и опасных на планете. Начиная с 1955 года он извергается постоянно. Практически каждый год тишину окрестностей сотрясают вулканические взрывы. Большинство из них не слишком сильные. Однако время от времени вулкан просыпается во всей своей ярости, а его извержения сопровождаются десятками электрических вспышек. Последние извержения произошли совсем недавно – 17 декабря 2020 года. Данных о пострадавших не поступало, однако зрелище, которое удалось зафиксировать на фотоплёнку, устрашающе.

Учёные достаточно чётко смогли объяснить, почему при извержении вулкана появляются молнии

. Однако явление по-прежнему считается недостаточно изученным, поскольку данных полевых экспедиций для ответов на все вопросы, всё ещё недостаточно.

Редкие природные явления и феномены

Причина возникновения обычной молнии при грозе 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.

Огненная радуга

Это красочное явление  можно увидеть в летний сезон в средних широтах, таких как большая часть Соединенных Штатов. На самом деле оно является большим ореолом преломленного света, и, несмотря на название, не имеет ничего общего ни с огнем, ни с радугой. Оно появляется только в том случае, когда солнце находится под углом не менее 58 градусов над горизонтом, и когда в небе есть перистые облака, которые наполнены пластинчатыми кристаллами льда. Преломление света всегда параллельно горизонту, а из-за того, что дуги очень большие, становятся видны только секции, и именно поэтому это может выглядеть как участки облаков в огне. Огненная радуга в небе над Флоридой:

Лунная радуга.

Мы почти привыкли к обычной радуге. Лунная радуга намного более редкое явление, чем радуга, которую видно при дневном освещении.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Лунная радуга может появиться только в местах с повышенной влажностью и только тогда, когда Луна почти полная. Появляясь в противоположном Луне конце неба, они обычно выглядят как полностью белые из-за слабой окраски, однако фотография с длинной выдержкой может захватить истинные цвета, как на этом фото, сделанном в Йосемитском национальном парке, Калифорния:

Редкое природное явление - вулканическая молния

Дискоидные облака

Дискоидные (линзовидные, лентикулярные) облака — это термин, обозначающий довольно редкое природное явление, напоминающее пресловутую “летающую тарелку“. Такие облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Характерной особенностью этих облаков является то, что они не двигаются, сколь бы ни был силён ветер. Поток воздуха, проносящийся над земной поверхностью, обтекает препятствия, и при этом образуются воздушные волны. Обычно зависают с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от двух до пятнадцати километров.

Еще один пример такого облака:

Редкое природное явление - вулканическая молния

Миграция бабочки Монарха

Это одно из красивейших зрелищ на планете. Тысячи ярко-оранжевых мотыльков в едином порыве могут преодолеть внушительный километраж, перелетая из Канады в Мексику и обратно. Пожалуй, один из самых интересных фактов о миграции бабочек – это то, что за время перелета сменяется три-четыре поколения насекомых. Несмотря на это, колония бабочек Монарх способна пересечь Атлантику, а похвастаться такими достижениями мало кто может.

Светлое круглое пятно на небесном своде по одну сторону или по обе стороны от солнечного диска. Чаще всего  это светящееся кольцо, образующееся вокруг источника света, однако иногда форма паргелия может быть и другой, иногда они принимают форму столба, креста, а порой похожи на радугу. Возникает такое удивительное явление из-за преломления света в ледяных кристаллах, на высоте 5-10 км, именно от расположения кристаллов зависит, как будет выглядеть паргелий.

Трубчатые облака

Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах и связаны с образованием тропических циклонов. Ячейки обычно имеют размер около полутора километров.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Подводные сосульки

Когда поверхность моря замерзает, например, вокруг северного и южного полюсов, процесс идет таким образом, что на нижней стороне льда остаются карманы особенно холодной и соленой морской воды. Эта соленая смесь более плотная, чем морская вода под ней, и имеет тенденцию медленно опускаться на дно. Теперь из-за холода холодная вода ниже соленой массы замерзает вокруг неё, когда опускается, что приводит к появлению гигантской сосульки под поверхностью льда. Впервые это явление было обнаружено в 1960 году.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Зелёный луч

Принято считать редким оптическим явлением: продолжающимся от 1-2 секунд до 5 минут, проявляющимся в виде вспышки зелёного, реже синего света в момент исчезновения солнечного диска за горизонтом (обычно морским). У многих народов мира существует предание, согласно которому, если кто увидит на закате солнца «Зеленый луч», то обретет навеки счастливую и богатую судьбу, которая ему будет приносить одни только радости в жизни.

Читайте еще:  Могут ли рыбы менять пол?

Суперячейковая гроза

Суперячейковые грозы относительно редки, и, как правило, проходят в центральной части США весной, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Образованная огромным вращающимся грозовым облаком высотой 10-15 км и порядка 50 км в диаметре и создающая экстремальные погодные явления: смерчи, шквальный ветер, крупный град.

Столб света

Отражение света ледяными кристаллами с почти идеально горизонтальными плоскими поверхностями создает сильный луч. Источником света может быть Солнце, Луна или вообще искусственный свет. Интересная особенность заключается в том, что у столба будет цвет этого источника. На этом фото, сделанном в Финляндии, оранжевый солнечный свет на закате создает такой же оранжевый великолепный столб:

Редкое природное явление - вулканическая молния

«Утренняя глория»

Редкое природное явление - вулканическая молния

Природное явление «Утренняя глория» является весьма редким в природе. Облака собираются в своеобразный грозовой воротник, который расположен на высоте 1-2 километра над землей. Длина этих облаков может достигать 1000 километров. Похожие облака можно встретить в России, в Европе, в США, а также в других местах нашей планеты. И только в Австралии около мыса Йорк «Утренняя глория» постоянно образуется весной. Это атмосферное явление очень активно изучают специалисты всего мира, однако на сегодняшний день его природа полностью не выяснена. Предположений на данную тему существует много. Одно из них — что это спящие торнадо, другое — что это спиральные рукава циклонов, а третьи — что шквальный ворот, который появляется перед грозой. Но проблема в том, что подобные облака частенько появляются и в ясную погоду.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Движущиеся камни в Долине Смерти

Редкое природное явление - вулканическая молния

Это загадочное природное явление наблюдается в Национальном парке Долины Смерти, Калифорния. Среди этого голого пространства разбросаны валуны — на вид самые обыкновенные, размерами от футбольного мяча до полтонны весом. И камни эти имеют свойство менять свое место расположения, оставляя видимые следы своего передвижения.

Огненный смерч

Огненный смерч, вероятно, самое красивое и изящное явление, связанное с огнем, которое создается вертикальными силами вихря. За исключением его удивительной красоты и волшебно-ярких форм, огненный смерч также очень опасен и разрушителен. Он происходит в областях, где торнадо зарождается в огне или горящем лесу, в то время как скорость ветра часто превышает 100 миль в час. Такое явление встречается очень редко, и вид его так же великолепен, как и трагичен. Огненные смерчи — это реальные достопримечательности для энтузиастов экстремалов и фотографов.

Не смешивающиеся воды морей

Гибралтарский пролив, соединяющий Средиземное море и Атлантический океан. Воды будто разделены пленкой и имеют между собой четкую границу. Каждая из них имеет свою температуру, свой солевой состав, животный и растительный мир. Ранее, в 1967 году, немецкие учёные выявили факт не смешивания водных толщ в Баб-эль-Мандебском проливе, где сходятся воды Аденского залива и Красного моря, воды Красного моря и Индийского океана.

И, пожалуй, самое красивое явление это

Северное сияние

, хоть оно и совсем не редкое в полярных широтах.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Почему при извержении вулкана сверкают молнии? Неожиданный ответ

Когда из вулкана поднимаются потоки пепла, в его облаках иногда вспыхивает вулканическая молния. Выглядит это очень завораживающе. Такое явление еще называется грязной грозой. Почему она происходит и как с этим связан радиоактивный газ, нам поведал The New York Times.

Почему так происходит?

Любая молния появляется всего из-за одного простого физического явления: трения. Из-за трения между частицами льда, воды или пыли в облаках возникают электрические разряды. Такие же разряды возникают, например, в вашей меховой одежде из-за трения между ворсинками. Мы называем это статическим электричеством. В целом оно не опасно, пока находится в статике – то есть, когда накопленный заряд никуда не двигается.

Редкое природное явление - вулканическая молния

Но когда в облаке пыли или воды накапливается достаточно большой электрический заряд, он способен пробить слой воздуха, чтобы соединиться с землей. Так и возникают молнии в обычных облаках. Грязная гроза получается схожим образом: частицы пепла, возникающие в вулканическом урагане, создают огромное электрическое поле за счет трения между собой. Но, как показывает новое исследование, серьезную роль в этом процессе может играть один газ.

При чем тут радиация?

Послав воздушные шары с детекторами электрического заряда над гиперактивным вулканом на Сицилии, ученые обнаружили, что даже в вулканических облаках, в которых отсутствует пепел, содержится значительное количество заряда. Казалось бы, откуда может быть электричество там, где нет частиц, трущихся между собой?

Редкое природное явление - вулканическая молния

Оказалось, что источником этой электрификации может быть распад вулканического радона, радиоактивного соединения без запаха и цвета. Этот газ безопасен и в малых количествах даже полезен, но его свойства и функции в природе так до сих пор и не ясны. Но, как обнаружилось, он может распадаться и вызывать усиление электрического поля над вулканами, тем самым увеличивая силу молнии.


Читайте еще:


Оцените статью
( Пока оценок нет )