Ударные волны в выбросах могут регулировать «вулканические молнии»
Новое исследование ученых из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и их коллег показало, что стоячие ударные волны в сверхзвуковом потоке газов предотвращают распространение электрических разрядов, таких как искры и молнии. Это говорит о том, что стоячие ударные волны, формирующиеся при извержении вулкана, могут подавлять или уменьшать вулканические молнии в начальной фазе извержения. Работа опубликована в журнале Communications Earth & Environment.
Электрические разряды в форме молний часто наблюдаются не только в грозовых облаках, но и в различных средах с турбулентными потоками, содержащими частицы, таких как вулканические шлейфы и пыльные вихри. Радиочастотные (RF) излучения, возникающие при разряде, позволяют отслеживать эволюцию источника молнии в пространстве и времени. Подобно обнаружению гроз, RF-детекция теперь также используется для мониторинга опасностей, связанных с вулканическими шлейфами и облаками пепла. Молнии у активных вулканов могут указывать на начало опасной взрывной активности и образование пепловых шлейфов.
Команда сфотографировала искры и стоячую ударную волну вместе в сверхзвуковой струе микроалмазов, увлеченных аргоном. Ударные волны представляют собой резкий переход в плотности газа и, следовательно, в его склонности к ионизации. Моделирование эксперимента показало, как наблюдаемые искры ограничены стоячей ударной волной. «Мы показываем, что искры передают впечатление о взрывном потоке и открывают путь для новой инструментальной диагностики явлений, которые в настоящее время недоступны для наблюдения», — сказал ведущий автор Йенс фон дер Линден, бывший ученый LLNL, ныне работающий в Институте физики плазмы Общества Макса Планка.
Наблюдения за извержениями вулканов на Аляске, в Исландии и Японии выявили, что в первые несколько секунд после начала взрывного извержения вблизи жерла (в пределах десятков или сотен метров) регистрируются RF-сигнатуры, отличные от тех, что производятся лидерными молниями. «Если источники постоянного радиочастотного излучения вблизи жерла регулируются стоячими ударными волнами, то распределенные антенны могут определить их местоположение, отслеживая эволюцию регулирующей стоячей ударной волны и предоставляя информацию о давлении и содержании частиц во взрывном потоке», — сказал Джейсон Сирс, ученый LLNL и руководитель проекта.