Stødbølger i udstrømningsgasser kan regulere vulkan lyn

Vulkanudbrud spyder lava, sten og aske op i luften. Når fragmenter af disse materialer blandes og støder sammen i udstrømningen, de kan skabe et elektrisk potentiale, der er stort nok til at generere lyn.

Ny forskning fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere og samarbejdspartnere har opdaget, at stående chokbølger i den supersoniske udstrømning af gasser forhindrer elektriske udladninger som gnister og lyn i at forplante sig. Dette tyder på stående stød dannet af et vulkanudbrud kan undertrykke eller reducere vulkan lyn i den indledende fase af et udbrud. Den nye forskning fremgår af tidsskriftet Kommunikation Jord og miljø .

I naturen, elektriske udladninger i form af lyn observeres ofte ikke kun i tordenskyer, men også i vidt forskellige miljøer, der udviser turbulente partikelbelastede strømme, såsom vulkanske fjer og støv djævle.

Under elektrisk afladning, radiofrekvens (RF) emissioner kan registreres, giver et middel til at spore den progressive udvikling i rum og tid af lynkilden. Ligesom detektering af tordenvejr og storme, RF-detektion bruges nu også til at opdage og informere om farerne forbundet med askebelastede vulkanske fjer og askeskyer. I særdeleshed, lyn ved aktive vulkaner i en urolig tilstand kan indikere starten på farlig eksplosiv aktivitet og produktion af askeplumer. Ud over, både observerbare udledninger og RF -emissioner kan afsløre de mekanismer, der starter lynet og giver spor om sammensætningen af ​​det udbrudte materiale.

Eksplosive vulkanudbrud kan generere lyn, der udsender RF -signaturer. Tidligt i udbruddet, i øvrigt, chokbølger i den supersoniske strøm kan virke til at formidle lynets vej, genkendeligt ændring af RF -signaturer.

Teamet afbildede gnister og et stødende chok sammen i en forbigående supersonisk stråle af mikrodiamanter medbragt i argon. Stødbølger repræsenterer en skarp overgang i gastæthed og dermed i gasens tendens til at ionisere. Fluid dynamiske og kinetiske simuleringer af eksperimentet illustrerede, hvordan de observerede gnister er afgrænset af det stående chok.

"Vi viser, at gnister sender et indtryk af den eksplosive strøm og åbner vejen for ny instrumentering til at diagnosticere i øjeblikket utilgængelige eksplosive fænomener, "sagde hovedforfatter Jens von der Linden, tidligere LLNL -videnskabsmand nu ved Max Planck Institute for Plasma Physics.

Eksplosive vulkanudbrud producerer supersoniske strømninger ved pludselig frigivelse af overtryksgasser indeholdt i den udbrudte magma, resulterer i stødbølger.

Observationer af vulkaner i udbrud i Alaska, Island og Japan har afsløret, at i de første sekunder efter begyndelsen af ​​et eksplosivt udbrud, RF-signaturer, der adskiller sig fra dem, der produceres af lederdannende lyn, registreres i nærheden (inden for titusindvis til hundredvis af meter) af vulkanventiler.

"Hvis kilderne til konstant udluftning af konstant radiofrekvensemission reguleres af stående stødbølger, derefter distribuerede antenner kunne lokalisere deres placeringer, spore udviklingen af ​​det regulerende stødchok og give indsigt i trykket og partikelindholdet i eksplosivstrømmen, "sagde Jason Sears, LLNL -forsker og hovedforsker for projektet. "De hurtige dekomprimeringsforsøg og simuleringer, som Jens førte, tillader observation og analyse af eksplosive hændelser, der producerer RF ved deres begyndelse."