Lakiosios Sakurajimos Ugnikalnis Yra Žaibolaidžio Laboratorija

{h1}

„sakurajima“ ugnikalnis yra toks aktyvus, kad eidami į mokyklą vaikai dėvi kietas skrybėles, tačiau svetainė yra ir pasaulinio lygio laboratorija, skirta tyrinėti vulkaninius žaibus, aiškina vulkanologas jeffrey johnsonas.

Jeffrey Johnsonas, Boiso valstijos universiteto geomokslų docentas, šį straipsnį padėjo „WordsSideKick.com“ ekspertų balsams: „Op-Ed & Insights“.

Japonija yra ugnikalnių šalis, o Sakurajima yra viena liūdniausių. Jos garsumas kyla dėl netinkamo elgesio 1914 m., Kai galingi sprogimai ir piroklastiniai srautai privertė evakuoti mažąją ugnikalnio salą. Netrukus po to, kai sprogimai sustojo, prasidėjo platus lavos išsiveržimas. Išsiveržusios lavos kiekio pakako, kad aplenktų Kagošimos įlanką, jungiančią ugnikalnį su Kyushu žemynine dalimi. Daugelį ateinančių keturiasdešimt metų ugnikalnis buvo gana tylus.

Studentai, eidami į mokyklą Sakurajimos pusiasalyje, nešiojasi kietą skrybėlę, kaip ir daugelis, tuo atveju, jei virš miesto išteka vulkaninės kilmės medžiagos.

Studentai, eidami į mokyklą Sakurajimos pusiasalyje, nešiojasi kietą skrybėlę, kaip ir daugelis, tuo atveju, jei virš miesto išteka vulkaninės kilmės medžiagos.

Kreditas: „Corrado Cimarelli“

Bet Sakurajima nuo 1955 m. Protarpiais sprogo. Ir nors tai nebe sala, ji vis dar yra beveik apsupta vandens, o 7000 jos gyventojų susiduria su ugnikalnių pavojais, įskaitant pelenų kritimą, lagarus ir lavos bombų potencialą. Šiandien moksleiviai važinėja dėvėdami kietas skrybėles, tik tuo atveju, jei iš dangaus pradeda lieti akmenys. Kadangi pelenai peizažą perteikia neretai, visi nešioja kaukes, kad neįkvėptų mažų vulkaninio stiklo dalelių. Nors salos vėjo vėjo zonos yra labiau pažeidžiamos pelenų, joks salos kampelis visiškai nepaliekamas, nes bet kuri vieta yra arčiau kaip 4 mylių nuo sprogstančio kraterio.

Nors sprogimai kelia nerimą vietiniams gyventojams, nepaprastas reiškinys pritraukia ugnikalnių mokslininkus į regioną kaip kandys prie liepsnos: patikimi, dažni ir galingi Sakurajimos sprogimai suteikia tyrėjams nepaprastą laboratoriją išsiveržimams, kurie klasifikuojami kaip „vulkaniniai“.

Nuotraukos, padarytos kelių sekundžių intervalu, kartu su atitinkamu kelių šimtų paskalių infraraudonųjų spindulių signalu, padarytais Sakurajimos ugnikalnyje Japonijoje.

Nuotraukos, padarytos kelių sekundžių intervalu, kartu su atitinkamu kelių šimtų paskalių infraraudonųjų spindulių signalu, padarytais Sakurajimos ugnikalnyje Japonijoje.

Kreditas: Jeffrey Johnsonas

Įprastą dieną galima tikėtis, kad iš Showa kraterio kaip kanono kadrai išsisklaidys keli vulkaniniai sprogimai. Po dešimties sekundžių smegenų sukrėtimo garso banga - dažnai viršijanti 100 paskalų slėgį, panašią į garso slėgio lygį lėktuvo kabinoje - pasiekia Kurokami observatoriją 2 mylių atstumu. Didžioji šios garsinės energijos dalis yra žemų garsų, tačiau jei ji būtų girdima, ji būtų gėdinga: atitiktų 140 decibelų. Kitaip tariant, jis veiktų maždaug 100 svarų jėgą. ant (gerai uždaryto) lango.

Sprogimus lydi pūsti greitai sprogstantys dujos ir piroklastinės medžiagos, sudarytos iš pelenų, akmens bombų ir šaldytuvo dydžio uolienų. Medžiagos, išsiveržiančios iš Showa kraterio ratlankio, dažnai viršija 400 pėdų per sekundę greitį, o akimirkos metu inercija neša piroklastus beveik 1000 pėdų virš angos. Suprantantis žiūrovas augančioje kolonoje gali pastebėti mirksinčias kibirkštis - žaibus.

Stebėti ugnikalnio žaibo procesus realiu laiku būtų kaip bandyti sekti fotoaparatų blyksčių lemputes sporto renginyje. Štai kodėl Corrado Cimarelli iš Miuncheno Liudviko Maksimiliano universiteto Žemės ir aplinkos mokslų departamento kuria išradingus metodus Sakurajimos išsiveržimo žaibo įvykiams stebėti.

Lėtėja išsiveržimas

Cimarelli ir jo bendraautoriai neseniai paskelbė geofizinių tyrimų laiškų studiją pavadinimu „Multiparametrinis ugnikalnio žaibo stebėjimas: Sakurajimos ugnikalnis, Japonija“. Šiame tyrime tyrėjai naudoja greitaeigius fotoaparatus ir magnetotelurginius duomenis (aprašytus žemiau), kad suvokia išsiveržimo procesus, kurie yra nematomi ir (arba) per greiti žmogaus stebėtojui. Nors vartotojui skirta vaizdo kamera gali fiksuoti vaizdų sekas 30 kartų per sekundę, didelės raiškos, didelės spartos fotoaparatai, kuriuos „Cimarelli“ naudoja, vaizdus užfiksuoja 100 kartų greičiau.

Greitas Sakurajimos ugnikalnio ugnikalnio vaizdas.

Greitas Sakurajimos ugnikalnio ugnikalnio vaizdas.

Kreditas: „Corrado Cimarelli“

Per vieną didelės spartos vaizdo kadrą, eksponuojamą 30 mikrosekundžių, greičiausios balistinės dalelės keliauja vos daugiau nei coliu. Tai gali pasirodyti nereikalingai greita, norint sekti piroklastines trajektorijas, tačiau tai yra būtina galimybė įžvalgai apie žaibo, kuris „auga“ greičiu nuo 8 iki 80 mylių per sekundę, evoliuciją.

Naudodamiesi greitaeigiais fotoaparatais, tyrinėtojai sužinojo, kad žaibo kibirkštys sklinda daugybėje trūkčiojančių pažangų, žinomų kaip pakopiniai lyderiai. Tai procesas, kuris taip pat pastebimas griaustinėse. Atsakymas laipteliais - tai trumpas įkrautų regionų, atskirtų debesyje arba tarp debesies ir žemės, trumpasis jungimas. Užbaigus ryšį, srovė teka ir šildo atmosferą, sukurdama matomą impulsą, kurį stebėtojai atpažįsta kaip žaibą. [Kas sukelia baisų vulkaninį žaibą?]

Kibirkštys, aptinkamos ugnikalnių žaibo epizodų metu Sakurajimoje, paprastai yra mažos ir siekia 30–600 pėdų - viena ar dviem laipsniais mažesnės nei žaibas, kuris pasirodo per elektros audras.

Greitas ugnikalnio žaibo vaizdas Sakurajimoje

Greitas ugnikalnio žaibo vaizdas Sakurajimoje

Kreditas: „Corrado Cimarelli“

Didelės spartos kamera žymi kibirkščių pasiskirstymą bėgant laikui, tačiau ši informacija tampa daug vertingesnė, kai ją papildo magnetotelluric (MT) stebėjimas, kuris taip pat aptinka kibirkštis, atsirandančias nepermatomoje, vidurinėje išsiveržimo kolonėlės dalyje.

MT stebėjimai imasi tiek elektrinio, tiek magnetinio lauko svyravimų iš daugelio mylių ir neįtikėtinai 65 000 kartų per sekundę greičiu. Maži magnetinio lauko svyravimai - maždaug 1 dalis iš 10 000 Žemės aplinkos lauko - yra gerai užfiksuoti ir parodė, kad Sakurajimos ugnikalnio žaibas skleidžia iki 1000 amperų srovę. Tyrimo komanda, naudodama „MT“ metodą su savo vertingomis laiko skiriamąja geba, taip pat gali suskaičiuoti blyksnius, nustatyti kiekvienos blykstės srovės srauto kryptį ir įvertinti, ar žaibas lieka pelenų debesyje (vidiniame audinyje), ar nepasiekia žemės (debesis – žemė) ).

Kartu greitaeigiai ugnikalnių žaibo vaizdai ir MT tyrimai suteikia išsamesnį ugningos, neramios ugnikalnio pelenų ir dujų kolonėlės vidaus darbo vaizdą.

Laboratorinis žaibas

Nors mokslininkų supratimas apie perkūnijos žaibus yra brandus, jie tik pradeda formuoti supratimą apie ugnikalnio žaibus. Remiantis ugnikalnio žaibo „žemėlapių“ tyrimais, atliktais Aliaskoje, ugnikalnio žaibus galima plačiai suskirstyti į kategorijas, kurios apibūdinamos kaip „ventiliacijos išmetimai“, „beveik ventiliacijos žaibas“ arba „žaibiškas žaibas“, atsižvelgiant į tai, kur jie yra išsiveržimo stulpelyje..

Iš Sakurajimos išleidžiamų orų išleidžiama nuo dešimčių iki šimtų metrų kibirkščių, kylančių netoli ugnikalnio žiočių. Čia išsiskiria mažos pelenų dalelės ir jos yra geriau įkraunamos - tai yra, didesnės dalelės tampa šiek tiek pozityvesnės. Ir tada, kai dalelių dydžiai rūšiuojami pagal oro pasipriešinimą pelenų debesyje, jie tampa fiziškai atskirti. Kai pelenai sprogsta aukštyn, mažesnio dydžio dalelės greičiau sulėtėja. Tai gali įvykti tada, kai dėl įtrūkimo gali atskirti krūviai, nes išsiveržimo metu pikroclastinė medžiaga smarkiai suskaidoma; arba dėl trišakio įkrovimo, tai yra krūvio perkėlimas trinant. Šis antrasis mechanizmas yra panašus į pažįstamą statinę elektrą, kuri kaupiasi, kai jūs plaunate balioną ant plaukų.

Žaibas yra atsakas į krūvio atskyrimo procesą. Pusiausvyra ištaisoma, kai atmosfera trumpai jungia ir sukuria kibirkštį - žaibolaidį. Gaminama srovė sukelia magnetinio lauko deformacijas, trunkančias per milisekundę ir vykstančias esant nanotesla intensyvumui kelioms mylioms. Įvykiai nuotoliniu būdu registruojami MT metodais.

Laboratorinio eksperimento metu sukurtas ugnikalnio žaibas Miuncheno Liudviko Maksimiliano universitete. Kibirkštis yra kelių colių ilgio.

Laboratorinio eksperimento metu sukurtas ugnikalnio žaibas Miuncheno Liudviko Maksimiliano universitete. Kibirkštis yra kelių colių ilgio.

Kreditas: „Corrado Cimarelli“

Cimarelli tiki, kad įkrovimas triumfais vaidina svarbų vaidmenį atskyrus krūvius, nes vienas iš ankstesnių jo eksperimentų buvo susijęs su ugnikalnio žaibo gaminimu laboratorijoje. Rezultatai buvo pateikti 2014 m. Geologijos žurnale, kuriame jis su kolegomis iš suslėgto purkštuko - laboratorinio ugnikalnio ventiliatoriaus - išstūmė smulkius vulkaninius pelenus ir sukūrė kelių colių ilgio žaibus primenančias kibirkštis. Šios kibirkštys susiformavo be akivaizdaus magmos suskaidymo ir be ledo ar graupelio, kuris yra įprasta įkrovos atskyrimo priemonė, skirta žaibai būdingoje perkūnijoje. [Elektrifikuoti ugnikalnio žaibo vaizdai]

Kodėl mums rūpi ugnikalnio kibirkštys

Daugybė ugnikalnių tyrimų parodė, kad išsiveržimo stulpeliai tampa statiškai įkrauti dėl pelenų, atsiskyrusių pliūpsnyje. Tai svarbu, nes vulkaninis žaibas, kuriame beveik nėra ventiliacijos, įskaitant jo intensyvumą, dažnį ir pobūdį, yra tiesiogiai susijęs su smulkios medžiagos išsiveržimu. Šie atradimai yra jaudinantys ir rodo, kad netrukus galbūt galėsime naudoti žaibo aptikimą kaip matavimą, kiek pelenų išmetama išsiveržimų metu.

Kiti pelenų išmetimo normos apskaičiavimo metodai neveikia. Palydoviniai ir antžeminiai multispektriniai matavimai gali aptikti pelenų pliūpsnius, tačiau nereikia atlikti labai gero darbo, kai reikia nustatyti, kiek pelenų yra pliūpsnyje, ar numatyti pelenų išmetimo greitį. Debesų danga ir tamsa trukdo tiek palydoviniu, tiek antžeminiu vizualiais pliūpsnių stebėjimais, o pelenų kiekio nustatymą riboja mūsų supratimas apie pelenų pliūpsnio tankį.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Kita vertus, žaibo aptikimas yra priemonė, leidžianti kiekybiškai įvertinti pelenų išmetimą vėsiu oru ir naktį. Detektoriai gali būti išdėstyti saugiu atstumu, dešimtis mylių nuo angos, o debesis netrukdo MT jutikliams „matyti“ žaibo.

Tokie aptikimai yra kritiniai, nes vulkaninių pelenų debesys yra vienas iš pagrindinių išsiveržimų keliamų pavojų. Net praskiestas pelenų kiekis, kurį praryja reaktyvinė turbina, gali neveikti variklio ir priversti jį sugesti katastrofiškai. Į šį galimą pavojų visuomenė atkreipė 2010 m. Islandijos Eyjafjallajökull ugnikalnio išsiveržimą, kuris pelenus skraidė per Europos oro koridorius. Dėl išsiveržimo per savaitę įvyko daugiau nei 100 000 skrydžių, nukentėjo 10 000 000 keliautojų ir nuostoliai buvo milijardai dolerių.

Atsižvelgiant į pelenų išsiveržimų ekonominį poveikį, naujos kartos visapusiškas išsiveržimų monitoringas bus sutelktas į pelenų kiekio nustatymą ir greičiausiai pagrindine priemone bus naudojami žaibo pelenų detektoriai. Sakurajima, laboratorinis ugnikalnis Pietų Japonijoje, palengvina šio įrankio kūrimą.

Sekite visas „Expert Voices“ problemas ir diskusijas - ir tapkite diskusijos dalimi „Facebook“, „Twitter“ ir „Google+“. Išreikštos autoriaus nuomonės ir nebūtinai atspindinčios leidėjo nuomones. Ši straipsnio versija iš pradžių buvo paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Milžiniškos Paslėptos Landformos Po Antarktida Prisideda Prie Ledo Lakšto Tirpimo
Milžiniškos Paslėptos Landformos Po Antarktida Prisideda Prie Ledo Lakšto Tirpimo

Galingos Idėjos: Žmonės Kaip Atsinaujinantys Šaltiniai
Galingos Idėjos: Žmonės Kaip Atsinaujinantys Šaltiniai

Mokslas Naujienos


Nasa Palydovas Šnipinėjo Tropinės Depresijos Berilį
Nasa Palydovas Šnipinėjo Tropinės Depresijos Berilį

Rudieji Ryžiai: Nauda Sveikatai Ir Mitybos Faktai
Rudieji Ryžiai: Nauda Sveikatai Ir Mitybos Faktai

Dauguma Žmonių „Google“ Patys Dabar
Dauguma Žmonių „Google“ Patys Dabar

9 Proc. Vyresnio Amžiaus Suaugusiųjų Serga Osteoporoze, Sako Cdc
9 Proc. Vyresnio Amžiaus Suaugusiųjų Serga Osteoporoze, Sako Cdc

Opioidai Po Operacijos: Kurie Pacientai Nesustoja, Kai Turėtų
Opioidai Po Operacijos: Kurie Pacientai Nesustoja, Kai Turėtų


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com