Природа порой демонстрирует нам поистине завораживающие явления, одно из которых — вулканические молнии. Эти яркие вспышки среди клубов дыма и пепла во время извержения впечатляют своей силой и красотой. Теперь учёные приблизились к пониманию механизма их возникновения.
Вулканические молнии: что это?
Интенсивность молний во время извержений может быть экстремальной. Например, во время извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай на архипелаге Тонга в 2022 году в минуту происходило более 2600 вспышек молний на высоте до 31 км над уровнем моря. Это в разы больше, чем обычно бывает во время обычных гроз.
Учёные давно пытались понять, как вулканический шлейф, состоящий из сухого пепла и обломков горных пород, приобретает электрический заряд. Ведь частицы из одного и того же материала, как считалось ранее, не должны электризоваться при столкновении.
Новое исследование
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Институтом науки и технологий Австрии, проливает свет на этот вопрос. Оказывается, секрет кроется в тонком слое молекул, богатых углеродом.
Эксперименты показали, что идеально чистые частицы кремнезёма не накапливали заряд. Но при наличии углеродного покрытия заряд передавался при столкновениях. Этого эффекта можно добиться, просто нагрев кремнезём, поскольку в обычном воздухе достаточно углеродсодержащих молекул, чтобы загрязнить поверхность.
Тепло и восходящие потоки вулканического шлейфа создают идеальные условия для зарядки. Именно поэтому мы наблюдаем столь впечатляющие световые шоу во время извержений.
Как это работает?
Механизм возникновения вулканических молний можно объяснить следующим образом:
Вулканический шлейф поднимается в атмосферу вместе с горячими газами и пеплом.
Тепло и восходящие потоки создают условия для накопления электрического заряда на частицах кремнезёма с углеродным покрытием.
При столкновениях между частицами происходит передача заряда, что приводит к возникновению электрического потенциала.
Когда потенциал становится достаточно высоким, происходит разряд в виде молнии.
Это открытие имеет важное значение для понимания не только вулканических молний, но и других атмосферных явлений, связанных с электрическими разрядами. Оно может помочь учёным более точно прогнозировать эти явления и разрабатывать меры безопасности для исследователей и жителей регионов, расположенных вблизи вулканов.
Таким образом, новое исследование не только раскрывает механизм возникновения вулканических молний, но и демонстрирует, как важно учитывать мельчайшие детали при изучении природных явлений.
