"… Kita manusia di Bumi terlalu kecil untuk membersihkan gunung berapi kita. Itulah mengapa mereka menyebabkan begitu banyak masalah bagi kita."
Antoine de Saint-Exupery "Pangeran Kecil"
Anda mungkin pernah melihat jenis petir ini. Fenomena yang menarik! Segala macam film fantastis langsung muncul di benak … "The Lord of the Rings" misalnya:-)
Saya mengusulkan untuk melihat pilihan dari kerusuhan alam dan perut bumi ini. Hampir semua foto dapat diklik.
Alasan terjadinya petir biasa selama badai petir tetap menjadi subjek penelitian, dan sifat petir vulkanik bahkan kurang dipahami. Salah satu hipotesis menunjukkan bahwa gelembung magma atau abu vulkanik yang terlontar bermuatan listrik dan mereka bergerak untuk menciptakan area terpisah tersebut. Namun, petir vulkanik juga bisa disebabkan oleh tabrakan pengisian dalam debu vulkanik.
Video promosi:
Ilmuwan mampu merekam aktivitas listrik di awan abu vulkanik dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya dan mengidentifikasi dua jenis petir yang terjadi selama letusan. Letusan Gunung Berapi Redout yang terletak di Alaska didahului oleh karakteristik aktivitas seismik, yang memungkinkan tim ilmuwan dari New Mexico Institute of Mining memiliki waktu untuk membuat jaringan stasiun pengamatan miniatur di dekat kawah terlebih dahulu.
Mereka dilengkapi dengan detektor radio gelombang ultra pendek, yang merekam sambaran petir di awan abu yang terlempar keluar. Selama letusan, ahli vulkanologi mengamati 16 badai kuat, yang memberi mereka sejumlah besar data untuk analisis selanjutnya.
Hasilnya, para ilmuwan dapat menemukan bahwa petir vulkanik dibagi menjadi dua jenis: relatif kecil, terjadi langsung di dekat kawah, dan kuat, teramati tinggi di awan abu. Menurut para ilmuwan, keduanya memiliki sifat yang berbeda. Baut kecil petir rendah adalah hasil dari proses kelistrikan di magma karena terpecah menjadi banyak partikel kecil. Kilatan petir yang besar di awan abu terjadi ketika suhu turun di bawah -20 derajat Celcius, ketika tetesan air yang sangat dingin membeku. Proses serupa disebabkan oleh pelepasan di awan selama badai petir. Para ilmuwan juga menemukan korelasi antara ketinggian awan abu dan kekuatan serta frekuensi sambaran petir.
Proses fisik utama yang bertanggung jawab atas elektrifikasi awan gas-panas di atas gunung berapi dipertimbangkan. Beberapa ciri mekanisme aerosol vulkanik dan pemisahan gravitasinya dianalisis. Hal ini menunjukkan bahwa yang paling penting di antara banyak proses fisik dan fisikokimia dari pembentukan dan pemisahan muatan di awan vulkanik adalah emisi termionik dan termoelektrik. Hukum utama yang mengatur elektrifikasi partikel aerosol selama proses ini dihitung. Ditemukan bahwa untuk pembentukan petir di awan vulkanik, bahan ejeksi harus mengandung fraksi halus dalam jumlah yang terlihat (1-30 mikron). Kemungkinan partisipasi proses fisik lainnya dalam elektrifikasi partikel aerosol dan awan vulkanik secara keseluruhan dianalisis secara singkat. Kinetika pemisahan muatan dan kondisi pembentukan petir di awan vulkanik juga dipertimbangkan. Hubungan antara intensitas proses kelistrikan dan energi dan kekuatan letusan ditampilkan. Disimpulkan bahwa perlu dilakukan pengukuran aktivitas kelistrikan awan panas bersamaan dengan studi kinetika pemindahan massa dan penentuan suhu awal bahan ejeksi.
Fenomena kelistrikan pada aerosol sangat beragam baik dalam bentuk maupun intensitasnya. Proses kelistrikan dalam aerosol alami paling megah pada volume besar (puluhan dan ratusan ribu meter kubik) dan tegangan tinggi (hingga ratusan megavolt) [1, 2]. Frekuensi petir di awan petir terkadang mencapai 0,05 - 0,2 s-1. Namun, intensitas proses listrik tertinggi diamati di awan panas-gas kering di atas gunung berapi (lihat bibliografi di [3]). Setiap kilat besar kedua (salah satunya ditunjukkan pada Gambar 1), percikan kecil yang jauh lebih sering mengeluarkan cahaya korona sepanjang 8-10 m, intens dan berkepanjangan di daerah yang tertutup awan vulkanik - ini adalah daftar singkat dari fenomena yang diamati selama letusan gunung berapi …
Tidak setiap letusan disertai petir. Artinya, intensitas elektrifikasi aerosol vulkanik pada dasarnya tergantung pada karakteristik letusan. Secara umum, elektrifikasi partikel aerosol dapat terjadi karena berbagai alasan yang terkait dengan proses fisik dan fisikokimia dalam awan panas terak gas [3, 4]. Namun, mengingat fakta bahwa intensitas elektrifikasi aerosol vulkanik jauh lebih tinggi daripada semua aerosol lain yang diketahui [3 - 6], adalah mungkin untuk membedakan sejumlah proses spesifik yang memainkan peran utama dalam awan vulkanik.
- Ciri-ciri aerosol vulkanik yang paling signifikan adalah:
- demam sangat tinggi;
- perbedaan besar dalam suhu partikel aerosol padat baik di antara mereka sendiri maupun dalam hubungannya dengan gas di sekitarnya;
- nonstasioneritas yang kuat dari sistem partikel abu vulkanik yang tersuspensi dalam gas. Jika aerosol biasa lebih tua dari 1 menit dan konsentrasi aerosol yang dihitung tidak dapat lagi melebihi na = 103 bagian / cm3, maka proses elektrifikasi aerosol vulkanik dilanjutkan pada konsentrasi n »107 - 109 bagian / cm3 dan, seperti yang akan ditunjukkan di bawah ini, secara praktis diakhiri dengan akhir detik kedua keberadaan aerosol;
- aerosol vulkanik, tidak seperti yang lainnya, termasuk abu, lapili, terak dan bahkan bom vulkanik, mis. seluruh spektrum massa dari ~ 10-12 hingga> 103 g.
Dalam pekerjaan ini, dua mekanisme elektrifikasi partikel abu-abu vulkanik dipertimbangkan, yaitu, termoemisi elektron dan termoelektrik. Perhitungan proses emisi termionik memungkinkan untuk menentukan suhu awal minimum Tmin dari bahan ejeksi, di bawah ini intensitas emisi termal sangat rendah sehingga tidak lagi dapat memberikan elektrifikasi yang nyata. Durasi aksi mekanisme termionik ditentukan oleh waktu pendinginan partikel dari suhu awal hingga Tmin tetap dan dapat bervariasi dari ~ 0,1 hingga ~ 10 detik. Hal ini juga menunjukkan bahwa mekanisme termoelektrik dari elektriisasi partikel aerosol vulkanik tidak memiliki "ambang" suhu, oleh karena itu rentang aksi mekanisme ini dalam hal suhu lebih besar daripada emisi termal, dan interval waktu disebabkan oleh waktu pengenceran aerosol dan hampir konstan (~ 1,5 detik).
Meskipun mekanisme termoelektrik elektrifikasi kadang-kadang lebih rendah daripada termoemisi dalam hal laju pembangkitan muatan, ini jauh lebih luas dalam rentang aksi, karena berfungsi dalam aerosol apa pun jika ada perbedaan suhu dari partikel kontak DT ~ ~ 10 K dan lebih tinggi. Juga telah ditunjukkan bahwa mekanisme elektrifikasi lain yang dibahas dalam literatur (piezoelektrik, efek baloelektrik, gesekan partikel dan semburan gas, dll.) Tidak dapat memainkan peran penting dalam pembentukan muatan listrik dan petir di atas gunung berapi, terutama karena kurangnya arah dari ini. proses yang diperlukan untuk akumulasi dan pemisahan muatan pada skala makroskopis. Mari kita ingat bahwa dua proses diperlukan untuk terjadinya petir: elektrifikasi partikel pada skala mikroskopis dan pemisahan muatan pada skala seluruh awan. Yang kedua lebih panjang,oleh karena itu, petir terjadi lebih lambat dari awal ejeksi.
Proses makroskopis dipertimbangkan dalam pekerjaan ini secara lebih ringkas. Kompleksitas proses sedimentasi dan pemisahan aerosol bermuatan di bawah kondisi pencampuran turbulen awan skala berbeda dari awan vulkanik tidak memungkinkan untuk perhitungan yang ketat, jadi kami membatasi diri untuk menggunakan (jika mungkin) analogi dengan proses di awan petir. Akibatnya, kriteria dirumuskan, yang pemenuhannya diperlukan untuk terjadinya petir pada skala yang berbeda.
