Zinātne

Zinātne aiz vulkānisko dūmu gredzeniem

Zinātne aiz vulkānisko dūmu gredzeniem

Ir neticami domāt par vulkānu, kurš izdara ballīšu trikus. Bet ir daži vulkāni, piemēram, Yasur vulkāns Vanuatu, kas burtiski var izpūst dūmu gredzenus.

Skats ir patiešām apburošs, un, ja jūs to nofotografētu, cilvēki, iespējams, domātu, ka tas ir fotošopēts. Bet šī parādība ir ļoti reāla, un tā rada jautājumus tikai par to, kas to izraisa.

Dūmu gredzeni ir novēroti no daudziem vulkāniem visā pasaulē, taču noslēpums par to mehānismu tiek atklāts tikai tagad.

SAISTĪTĀ: ZILĀS LAVAS UN KAWAH IJEN VOLCANO mistērija

Vulkāni ir zemes garozas atveres, kas kalpo kā izeja magmas un gāzu aizbēgšanai. Magmas viskozitāte mainās, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā temperatūra, silīcija dioksīda saturs un izšķīdušo gāzu daudzums.

Šie faktori nosaka ne tikai to, vai magma plūst brīvi, vai arī tai būs lielāka pretestība (viskozitāte). Tas arī nosaka, vai kondensētās gāzes varēs izkļūt no magmas un veidot dūmu gredzenus.

Veiksim ātru mūsu zināšanu par vulkāniem izpēti un mēģināsim saprast, kas notiek ar šīm iesprostotajām gāzēm vulkāna mutē.

Kā veidojas vulkāni?

Ir beidzies 1500 aktīvi vulkāni uz Zemes un, iespējams, vairāk zem okeāniem. Daži zinātnieki uzskata, ka 80 procenti vulkāna izvirdumu uz Zemes notiek okeānā.

Havaju salās, Aļaskā, Kalifornijā, Oregonā un Vašingtonā atrodas lielākā daļa vulkānu ASV

Ir dažādi veidi, kā definēt aktīvu vulkānu, taču parasti vulkāns ir pazīstams kā aktīvs, ja pēdējo 10 000 gadu laikā tam ir bijis vismaz viens izvirdums.

Ņemot vērā izvirduma vardarbību, to varētu būt grūti iedomāties, taču lielākā daļa vulkānu veidojas lēnā procesā. Šie vulkāni veidojas, kad magma no Zemes augšējā apvalka iet uz virsmu. Nokļūstot uz virsmas, rodas lavas plūsmas un pelnu nogulsnes.

Vulkāni veidojas daudzos šādu izvirdumu ciklos. Lava pēc saskares ar gaisu atdziest, kas galu galā sacietē slāņos, kas galu galā veido vulkānu. Šis process notiek atkārtoti tūkstošiem gadu laikā, un laika gaitā, turpinot vulkāna izvirdumu, tas bieži vien kļūst arvien lielāks.

Kas izraisa vulkāna izvirdumus?

Kūstot, magma paceļas no mantijas. To var izraisīt tektoniskās plāksnes, kas viena no otras izvelkas vai nogrūst viena pret otru, vai “karstajos punktos”, kur Zemes garoza ir plāna.

Magma, kas ir salīdzinoši viegla, paceļas uz virsmas un galu galā izplūst caur vulkāniskām atverēm. Sprādzienbīstami izvirdumi, par kuriem mēs bieži iedomājamies, dzirdot vārdu izvirdums, notiek reti un īpašos vulkānos.

Tās notiek, kad spiediens kļūst pārāk augsts. Tas var notikt arī tad, kad magma nonāk saskarē ar ūdeni. Rezultātā izveidojies tvaiks ir pietiekams, lai dotu vulkānam nepieciešamo spiedienu, lai tas izvirdtu.

Bet ne visi vulkāni izplūst. Tie, kas to dara, ir pazīstami kā aktīvi vulkāni.

Neskatoties uz acīmredzamajiem izaicinājumiem un bīstamību, šie vulkāni ir daudz pētījumu un apsekojumu priekšmets.

Kādi ir dažādi vulkānu veidi?

Ir dažādi vulkānu veidi. Visvienkāršākie ir plēnes konusi. Tie rodas, kad lavas daļiņas un lāses tiek izstumtas no vulkāniskās atveres. Laika gaitā tas izveido apļveida vai ovālas formas konusu, parasti augšpusē ar bļodas formas krāteri. Cinder konusa vulkāni parasti ir īsi, aug tikai aptuveni 1000 pēdu augstumā.

Saliktie jeb stratovulkāni ir vieni no pasaulē pazīstamākajiem kalniem: Rainjēras kalns un Fudži kalns ir abi stratovulkāni. Šajos vulkānos magma no dziļas Zemes iekšienes tiek novirzīta uz virsmu. Lava caur ventilācijas atverēm vai plaisām izlaužas uz virsmu un veido stāvus konusus. Saliktie vulkāni var spēcīgi eksplodēt, un magmas vietā var izplūst tvaiki, pelni un ieži. Šis izvirduma veids ir kopīgi pazīstams kā piroklastiska plūsma.

Turpretī vairogvulkāniem ir maigas nogāzes. Šo vulkānu izvirdumi ir biežāki, bet parasti tie nav sprādzienbīstami. Viņu magmai ir zema viskozitāte, tāpēc tā var pārvietoties lielos attālumos pa seklām vulkāna nogāzēm. Šie vulkāni laika gaitā veidojas lēni, ar simtiem izvirdumu, radot daudz slāņu, nevis katastrofāli eksplodējot. Kilauea kalns Havaju salās ir vairoga vulkāns.

Daži vulkāni veido lavas kupolus. Tos rada mazas lavas masas ar augstu viskozitāti un skābumu, kas sakrājas virs un ap ventilācijas atveri. Kupols aug, paplašinoties lavai iekšpusē. Lavas kupoli var spēcīgi eksplodēt, izdalot milzīgu daudzumu karstu iežu un pelnu. Kupola vulkāna piemērs ir Puy de Dome Francijā.

Visu veidu izvirdumi ir kaitīgi dzīvībai, lai gan dažiem, piemēram, sprādzienbīstamiem izvirdumiem, ir vairāk postoša spēka. Kaut arī izvirdumi ir aizraujoša pētāmā tēma, dūmu gredzeni parasti notiek tad, kad izvirdumi nenotiek.

Paskaidrojot dūmu gredzenus

Itālijas Nacionālā ģeofizikas un vulkanoloģijas institūta vulkanologa Borisa Behnkes teorija saka, ka šie gredzeni patiesībā ir nevis dūmi, bet gan ūdens tvaiki un citas saspiestas gāzes.

Dūmu gredzenus ir grūti izpētīt, jo tie ātri pazūd atmosfērā. Iespējamo izskaidrojumu par dūmu gredzenu atrada zinātnieku grupa Fabio Pulvirenti vadībā. Pulvirenti ir vecākais līdzstrādnieks NASA reaktīvo dzinēju laboratorijā.

Šīs grupas pieeja bija diezgan radikāla. Viņi atzina, ka šīs parādības izpēte, izmantojot fizisko aprīkojumu, būs sarežģīta tās retuma dēļ. Tā vietā viņi izveidoja simulācijas datorā.

Viņi ievadīja datorprogrammā dažādus vulkānisko dūmu gredzenu parametrus, piemēram, ātrumu, augstumu un dzesēšanas laiku. Šīs programmas pamatā bija teorētiski šķidruma mehānikas jēdzieni, kas noteica, kā gāzes mijiedarbojas ar magmu un virpuļu veidošanās fiziku.

Tad viņi mainīja parametrus, kas varētu ietekmēt dūmu gredzenu veidošanos. Viņi atklāja, ka ventilācijas atveres spiediena un ģeometrijas mainīšana uz noteiktām vērtībām noveda pie dūmu gredzenu parādīšanās un pazušanas.

Simulācijā kondensētas gāzes, galvenokārt ūdens tvaiki, izplūda no magmas un tika virzītas no vulkāna ventilācijas. Šis vulkāna tvaiks, kas ir siltāks un mazāk blīvs nekā apkārtējais gaiss, novirzās uz augšu un sāk paplašināties.

Mehānisms ir līdzīgs tam, kas notiek smēķētāja mutē, kad viņš pūš dūmu gredzenus. Ir noskaidrots, ka gredzenu veidošanai vulkānam ir jābūt pietiekami šaurai atverei.

Bet noslēpums ar to nebeidzas.

Kāpēc šie vulkāni vienmēr nepūš dūmu gredzenus?

Pareizais jautājums tātad nav tas, kā tie notiek, bet gan tas, kāpēc tie nenotiek lielāko daļu laika, kad tiek izpildīti nosacījumi. Un iespējamā atbilde ir pavisam vienkārša: vējš.

Ātrs vējš neļauj veidoties dūmu gredzeniem, vai vismaz tie nav tik lieli, lai būtu novērojami.

Iesaiņošana

Agrīnie metafiziķi un zinātnieki, vērojot dabu, attīstīja izpratni, kāda mūsdienās ir pasaulē. Šodien mēs redzam atvienojumu starp mūsu pētniekiem un dabu.

SAISTĪTĀS: RAIKOKE Vulkāniskās izvirduma spekulatīvie attēli, kas ņemti no kosmosa

Tajā pašā laikā tehnoloģijai un pētījumu metodēm, kuras mēs šodien izmantojam, ir izšķiroša nozīme mūsu izpratnē par dabu, kā to parāda Pulvirenti komanda.

Izvēle starp abiem zinātniekiem vienmēr būs dilemma. Un viņiem ir jāatrod līdzsvars, lai veiktu patiesi iedvesmojošu darbu.

Pētījums parāda, ka neatkarīgi no tā, cik progresīvas tehnoloģijas kļūst, dabai vienmēr būs kaut kas vai divi, kas mums iemācīs.


Skatīties video: Indriķa Hronika- Tagad tas gredzens ir tavsViesturs un Namejs (Janvāris 2022).