這看起來就像災難電影里的特效,但是冰島火山噴發中的閃電是真實的,不過其中的過程還是個謎。除了閃電,火山噴出的灰還能制造出美麗的日落奇景。
科學家早就知道火山噴發時會有閃電,閃電一般是和雷暴云、颶風以及其他惡劣天氣聯系在一起的,不過火山噴出的灰云也能制造出閃電。
火山噴發中的閃電可能與煙柱中發生的、類似龍卷風的旋轉有關,當火山煙柱旋轉時,會造成水龍卷或塵卷,這可能會在煙柱中集中電荷形成閃電。但是科學家并不了解其中具體的過程,研究者覺得閃電可能是由于粒子互相蹭,產生了摩擦和電荷。火山噴發產生閃電,可能與普通雷暴云產生閃電的方式類似,這種過程被稱為骯臟的雷暴云(dirty thunderstorms),在普通雷暴云中,冰顆粒互相摩擦,產生電荷。在火山中,巖石碎片、灰塵和冰可能也會互相摩擦,從而產生電荷。
科學家正開始試圖對這一過程作進一步的了解,比如差不多1年前,阿拉斯加州堡壘火山(Mount Redoubt)噴發,科學家用一組部署在火山的探測器對噴發中的灰塵和氣體進行了研究。
火山噴出的灰還能制造出美麗的日落景色
閃電形成得有兩個過程,一個是電離,也就是正負電荷不再被局限到原子半徑附近的位置;然后的過程就是電荷聚集,正負電荷分別積累,形成高電位,然后再劇烈放電,才形成閃電的。所以按照這個過程,留言中說的“我覺得是因為火山灰溫度高,速度大(也就是能量大),達到了電離能閾值”可以作為第一個過程的解釋。其實別說火山噴發,燒根劈柴都有可能形成等離子體。
閃電發生機制現在都還是很有爭議的,大家通過觀測和實驗室類小型模擬加上強大的想象力來解釋這個問題。
一般認為,在帶有強烈上升氣流的對流云中,存在朝各個方向的運動。這樣一個運動場能讓電離開的正負電荷分離開(因為帶有不同電荷的空氣粒子的大小或者其他性質不同,傾向于向不同方向運動)。
最后電勢場足夠強大的時候就放電了。這樣的過程往往都很短很猛烈,幾十分鐘就完成了。
有一種不下雨的對流云叫火積云,一般發生在森林火災,火山噴發的上部,因為有又熱又干的粒子(火山灰啊火災灰啊)劇烈上升,跟大氣上空本來很冷的空氣相互混合,這個過程足夠強烈的話就會產生火積云。強大的火積云就會產生的閃電。雖然沒有降水,但是產生閃電的機制還是和上面說的類似。
大氣研究的問題就是自然界不確定因素太多了,實驗室里模擬試驗不可能把現實大氣再現出來,外場觀測又很有局限性(資金啊設備啊...)。
閃電問題很古老,閃電不受普通大氣研究者青睞的一個可能原因是閃電雖然很常見,但是目前看來它本身對大氣現象沒有多少反作用。可能等到大氣研究方面科研經費多到一定程度的時候,對閃電研究的人會更多吧。
帶有不同點電荷的空氣粒子只有在電場里才能向不同方向運動? 不是這樣的,這種說法跟"真空中的球形雞"差不多。實際大氣還要考慮不同質量粒子的沉降速度,還要考慮湍流作用,之類的...
消息來源:LiveScience網站4月20日報道
圖片來自 LiveScience網站
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