Ru
Поток лавы при извержении вулкана на Гаваях.
Наука
7 0 174

«Эффект воздушной подушки» объяснил смертносную скорость облаков вулканического газа

По словам ученых, передвигаясь по воздушной подушке перегретые газы и обломки породы могут развивать скорость до 400 миль/час.

Сгорбленные фигуры, ребенок с матерью, извивающаяся на спине собака, — это душераздирающие гипсовые слепки мертвецов Помпеи показывают, что конец для них в 79 году н.э. наступил мгновенно.

Оказавшись в западне во время извержения Везувия, многие погибли из-за обрушения, под тяжестью пепла и пемзы, зданий. Но даже для тех, кто еще выжил, был приготовлен очередной смертоносный сюрприз, и по улицам промчались потоки перегретых газов, пепла и осколков камней.

Считается, что в близлежащем Геркулануме жар от таких потоков было настолько сильным, что он испарял жидкости организма жителей города и разрывал их черепа.

Слепок человека, сидящего на корточках и прикрывающего рот плащом с капюшоном, в момент, когда его настиг пирокластических поток от извержения Везувия.

Теперь ученые заявили, что они обнаружили, почему пирокластические потоки движутся так быстро: вулканический материал перемещается на «воздушной подушке», подобно судну на воздушной подушке.

«Вулканологи уже почти сто лет знают, что в пирокластическом потоке должен происходить процесс, подавляющий высокую степень трения вулканического материала и позволяющий ему течь, как вода, на очень большие расстояния», — сказал Герт Лубе, первый автор исследования из Университета Массея в Новой Зеландии. Но, добавил он, до сих пор было неясно, что это за процесс.

В статье для журнала Nature Geoscience, исследователи из США и Новой Зеландии сообщили о том, как они сделали открытие, воспроизведя пирокластические потоки в экспериментальной установке и записав эксперимент на видео.

Около 1,300 кг нагретых вулканических частиц, собранных после извержения вулкана Таупо в Новой Зеландии в 232 году н.э., было сброшено в 12-метровый желоб, содержащий различные датчики для имитации извержения вулкана.

Команда обнаружила, что потоки двигались быстрее и дальше, чем можно было ожидать.

Исследователи предполагают, что это происходит от того, что скорость основания потока сильно отличается от скорости перемещения верхнего слоя. Это приводит к снижению давления воздуха у основания потока, в то время как давление воздуха над ним увеличивается. В результате газ выталкивается вниз, образуя тонкую воздушную пленку в основании потока.

Гипсовые слепки жертв извержения Везувия, который разрушил Помпеи в 79 году н.э.

Эта воздушная подушка «переносит» или «смазывает» вулканический материал, когда он движется вниз по склону, и из-за отсутствия трения поток перемещается намного быстрее и дальше.

«Как только этот процесс запускается, что происходит всего за несколько миллисекунд, воздушная пленка несколько смазывает пирокластический поток точно так же, как газ через маленькие отверстия в аэрохоккейном столе, «смазывает» хоккейную шайбу», — сказал Лубе.

Компьютерное моделирование показывает, что этот процесс может происходить при естественных вулканических явлениях, и команда сообщила, что подобные эффекты могут иметь место в других природных происшествиях, таких как снежные лавины и быстрые оползни.

Доктор Ребекка Уильямс, эксперт по пирокластическим потокам из Университета Халла, рассказала, что, исследование помогает объяснить поведение таких потоков, которые, как известно, достигают скорости 400 миль/час.

Мальчик в Камалиге, Филиппины, бежит, когда из вулкана Майон извергаются пирокластические облака.

«Их высокая подвижность — не только благодаря скорости, они могут перемещаться на этих высоких скоростях по пересеченной местности на большие расстояния от вулкана. Они могут даже подниматься вверх по склону на холмы высотой несколько сотен метров», — сказала она. «Исследование показывает, что такая высокая подвижность достигается благодаря воздушной смазке в основании потоков».

Майк Бертон, профессор вулканологии в Университете Манчестера, сказал, что нисходящее движение воздуха в пирокластическом потоке производит эффект лифтинга, подобный тому, который используется при движении судна на воздушной подушке. По его мнению полученные результаты будут полезны в прогнозировании перемещений пирокластических потоков, что поможет в уменьшении рисков, связанных с извержением вулканов.

Уильямс соглашается: «Чем точнее мы сможем определить [поведение пирокластических потоков], тем больше у нас шансов избежать повторения таких трагедий, как с Помпеями».