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科学家认为火山闪电可能有助于预测火山爆发。在火山口附近安装仪器观测早期火山闪电,可以预测火山喷发,将来可能会成为火山预报和天气预报的一个内容。但是有一个通用的概念可以解释火山爆发时为什么会出现这种情况。第二是火山爆发时也会散发出一些挥发性气体。这类气体由于摩擦很容易产生静电,电荷积累到一定量也会形成闪电。
火山爆发的烟柱为什么会产生闪电?
火山喷发中的闪电可能与烟柱中发生的类似龙卷风的旋转有关,当火山烟柱旋转时,会造成水龙卷或尘卷,这可能会在烟柱中集中电荷形成闪电。但是科学家并不了解其中具体的过程,研究者觉得闪电可能是由于粒子互相蹭,产生了摩擦和电荷。火山喷发产生闪电,可能与普通雷暴云产生闪电的方式类似,这种过程被称为肮脏的雷暴云dirty thunderstorms,在普通雷暴云中,冰颗粒互相摩擦,产生电荷。
在火山中,岩石碎片灰尘和冰可能也会互相摩擦,从而产生电荷。闪电形成得有两个过程,一个是电离,也就是正负电荷不再被局限到原子半径附近的位置然后的过程就是电荷聚集,正负电荷分别积累,形成高电位,然后再剧烈放电,才形成闪电的。所以按照这个过程,留言中说的我觉得是因为火山灰温度高,速度大也就是能量大,达到了电离能阈值可以作为第一个过程的解释。
菲律宾塔尔火山喷发中,壮观的闪电是如何形成的?
1月12日菲律宾塔尔火山突然爆发,火山灰直冲云霄高达10-15公里,甚至蔓延到72公里外的奎松城,还引发了地震海啸。我们惊叹于火山喷发时的壮观景象和破坏力,相信大家不管是从照片和视频上都看到神奇的闪电现象,这比我们看到的大气放电要壮观得多。下面我们就说下火山闪电的物理学原理,它是怎么发生的?在我们的大气中最常见的自然现象之一就是闪电。
每一次闪电大约有100,000,000,000,000,000,000个电子在云层和云层或地球表面之间互相交换。首先说下大气放电是怎么发生的?宇宙中的每一个原子,包括大气中的原子都是由一个带正电的原子核和一大堆带负电的电子组成。虽然我们通常认为原子是中性的,电子的数量等于原子核中质子的数量,但也有特殊情况。
因为,有些原子很乐意被电离,它要么得到一个电子,要么失去一个或两个,或三个电子。就像上图种钠原子就很乐意把最外层的电子踢出去变成带正电的钠离子,而氯原子就总是觉得自己少一个电子,希望通过获得一个电子变成氯离子。现在,如果我们把这些带电离子彼此分开,就产生了电荷分离,从而产生了电压。当两个区域之间的电压也称为电势差变得足够大时,即使它们之间只有空气,空气也会自发地导电,发生快速的电荷交换,于是我们就看到了闪电!闪电基本发生在高空,一般都是云层之间或者云层与地面之间的放电现象。
但是,火山爆发经常也会产生闪电!下图是冰岛的埃亚菲亚德拉火山爆发时的闪电。下面还有一些令人惊奇的火山闪电的照片,这些照片都是真实拍摄的。下图是冰岛Eyjafjallajokull火山喷发的照片,由直升机拍摄的!上图和下图,火山爆发时的闪电不亚于任何一次大气放电现象。从历史上看,要在火山活动中近距离捕捉到闪电非常困难,例如,下图中智利的Chaitin火山在2008年喷发时的情景,这是9000年来的第一次喷发。
日本樱岛是近代历史上一座非常活跃的火山,自1955年以来几乎一直在喷发。1960年建立了一个火山观测站,对其活动进行连续监测,并多次观测到火山闪电,包括1988年的这次爆发。事实上,早在1944年维苏威火山爆发的时候,火山闪电就被拍摄下来了!下图那么火山闪电是如何发生的?说实话,科学家认为火山闪电和正常的雷暴闪电原理一样,但有些细节还不能100%的确定,这仍然是一个目前正在研究领域。
但是有一个通用的概念可以解释火山爆发时为什么会出现这种情况。(第一步大多数情况下,原子一开始是中性的,但是由于大量自由能的存在,这些能量会敲掉一些松散附着在原子上的电子,也就是电离一些原本想要失去电子的原子,同时那些渴望得到这些新释放的电子的原子可以快速俘获这些自由电子。(第二步)。以上两步绝对没问题因为这是火山!当温度在1500k左右时,必须有足够的能量将电子从一些最松散的原子中踢出,然后这些电子很容易被其他原子吸收,产生大量的正负离子。
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