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流出气体中的冲击波可以调节“火山闪电”

生态 焦点资讯 2021-09-28 阅读 1580

火山爆发将熔岩、岩石和火山灰喷向空中。当这些物质的碎片在外流中混合和碰撞时,它们会产生足以产生闪电的电势。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家及其合作者的最新研究发现,气体超音速外流中的驻波阻止了火花和闪电等放电的传播。这表明火山喷发形成的持续冲击可能会在喷发的初始阶段抑制或减少火山闪电。这项新研究发表在《通信地球》杂志上;环境

在自然界中,闪电形式的放电不仅经常在雷云中观察到,而且也经常在各种各样的环境中观察到,这些环境表现出湍流粒子流,如火山羽流和尘暴。

在放电过程中,可以记录射频(RF)发射,从而提供一种跟踪闪电源在空间和时间上渐进演变的方法。与探测雷雨云和风暴类似,射频探测现在也被用于探测和告知与火山灰羽流和火山灰云有关的危险。特别是,处于动荡状态的活火山上的闪电可能预示着危险爆炸活动的开始和火山灰羽的产生。此外,可观察到的放电和射频发射都可以揭示引发闪电的机制,并提供有关喷发物质组成的线索。

火山爆发会产生闪电,发出射频信号。此外,在喷发的早期,超音速气流中的冲击波可能会影响闪电的路径,明显地改变了射频信号。

研究小组拍摄了火花和持续冲击波在氩中夹带微型钻石的瞬态超音速射流中的图像。冲击波代表了气体密度的急剧转变,因此也代表了气体电离的趋势。实验的流体动力学和动力学模拟说明了观察到的火花是如何受到驻波冲击的限制的。

“我们表明,火花传递了爆炸流的印象,并为新型仪器开辟了道路,以诊断目前无法接近的爆炸现象,”主要作者、现任马克斯·普朗克等离子体物理研究所的前LLNL科学家延斯·冯·德·林登(Jens von der Linden)说。

爆炸性火山喷发通过突然释放包含在喷发岩浆中的超压气体产生超音速气流,从而产生冲击波。

对阿拉斯加、冰岛和日本喷发火山的观测表明,在爆发爆发后的最初几秒钟内,在火山口附近(数十至数百米范围内)记录到不同于先导闪电产生的射频信号。

Jason Sears说:“如果近喷口连续射频发射源由驻波控制,那么分布式天线可以精确定位它们的位置,跟踪调节驻波的演变,并提供对爆炸气流压力和颗粒含量的洞察。”,该项目的LLNL科学家和首席研究员。“Jens领导的快速减压实验和模拟允许观察和分析在爆炸事件开始时产生RF的爆炸事件。”

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