火山闪电之谜
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摩擦形成的火山闪电
火山喷发了!红红的岩浆四处流淌,火山灰冲天而起,直上云霄。
铺天盖地的火山灰中,一道道紫红色的闪电环绕其间,像一条条狂舞的金蛇;霹雳声震天动地,其情景宛若世界末日来临。
火山灰中为何会出现闪电?它是如何形成的?让我们从印度尼西亚锡纳朋火山喷发说起,去认识一下神秘的火山闪电吧。
诡异炫丽的火山闪电
印度尼西亚是世界著名的“火山之国”,据统计,该国一共有活火山120多座,约占全球活火山总数的1/6,锡纳朋火山便是其中之一。
火山们都是牛脾气,想“发火”便“发火”,想“睡觉”便“睡觉”,锡纳朋火山自然也不例外。过去的400年里,锡纳朋火山一直呼呼大睡,但在2010年8月的一天,它突然醒来,猛烈喷发,并造成数人死亡。沉睡了4年后,这座火山于2014年9月再度苏醒,当年12月底至2015年1月初,锡纳朋火山大发脾气,仅2015年元旦这天,它便喷发了22次之多。
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今年1月4日,安静了两天的锡纳朋火山再度猛烈喷发。从早晨开始,喷发便一直持续;到当天晚上,喷发次数超过了可怕的30次。火红的岩浆不时从地底深处喷溅出来,映红了周边的大地和天空,黑色的火山灰冲天而起,烟柱如一座耸立的高山,升腾到4000米的天空,看上去惊心动魄。不可思议的是,在奔涌翻腾的火山灰中,竟然出现一道道紫红色的闪电,它们仿佛是从燃烧的地下钻出来的金蛇,兴奋地狂乱舞动……耀眼的电光与火红色熔岩、黑色火山灰交织在一起,构成了一幅诡异炫丽的画面。隆隆的雷声和岩浆喷发时的巨大声音,更使火山口呈现出世界末日般的景象,仿佛天边开启了一道地狱之门。
锡纳朋火山的这次喷发,被一位名叫马丁·瑞兹的德国摄影师完整地拍摄下来。当人们在网上看到这组照片时,无不被火山灰云中的诡异闪电所震撼,很多人都感到迷惑不解:火山灰中怎么会有闪电呢?
魔鬼的舞蹈?
其实,火山闪电由来已久。公元79年,意大利的维苏威火山猛烈喷发时,将古城庞贝摧毁并掩埋。幸存者这样描述当时的情景:“在我们身后,是令人恐惧的乌云,被纠缠翻滚的闪电撕裂,显露出巨大的火焰形象。”之后的1000多年间,人们也在其他地方观察到了这种诡异的火山闪电。
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火山闪电到底是怎么回事呢?在有“火山岛”之称的冰岛,流传着这样一个传说:远古时代,大地上生活着一群魔鬼,它们无恶不作,逼迫人类四处流浪。上帝知道后,将魔鬼们一个一个捉来,埋在了地球最偏远的地底下。然而,魔鬼们并不甘心永远生活在黑暗中,它们不停地往上拱,当其中一个魔鬼拱出地面后,就会猛然冲出来,形成火山喷发。魔鬼跑到地面上以后,往往得意忘形,手舞足蹈,它一舞蹈,头上便会电光闪烁,霹雳声震天——这就是火山闪电的由来。当然,这个冲出地面的魔鬼得意不了多久,就会被上帝重新捉住并关到地下。
在频频遭受火山喷发之苦的印度尼西亚流传着火龙的传说。据说,火山是海洋中的火龙制造的,海洋中居住着很多火龙,它们经常钻出海面或地面喷火,从而形成猛烈的火山喷发。为了不让火龙为非作歹,每当它一喷火,天神就会用闪电镇压,所以火山喷发时往往伴随雷鸣电闪。
闪电身世之谜
传说终归是传说,要弄清火山闪电的真相,就必须先揭开闪电的身世之谜。
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让我们把目光投向天空。快下暴雨了,空中乌云翻滚,雷声震天动地,一道道闪电撕开云层,眩目耀眼的电光令人惊悚不安。
闪电是发生在云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。一道闪电的长度最短为100米,最长可达数千米。闪电的温度从1.7万℃~2.8万℃不等。因为闪电的温度实在太高了,所以在其经过的地方,空气瞬间剧烈膨胀,并在迅速移动中爆裂而发出巨大的声音,即雷声。
闪电要“诞生”,必须得有一个孕育它的温床,这个温床就是雷暴云,也就是我们上边所说的乌云。雷暴云在气象学上叫“积雨云”,这种云浓厚庞大,携带着大量水汽,云体内常常产生大量电荷形成闪电。因此,雷暴云可以说是闪电的“母亲”,没有雷暴云,就不可能有闪电发生。
从闪电的形成机理来说,火山闪电的发生也必须得有雷暴云才行。
放电的“肮脏雷暴云”
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莫非火山喷发时,在灼热的岩浆和火山灰中也有雷暴云生成?
这个问题的答案是肯定的。不过,因为这种雷暴云实在太脏了,所以,科学家称它为“肮脏雷暴云”。
我们都知道,云是地面上的水蒸气上升到空中凝结而成。雷暴云的主要成分是水滴和冰晶,虽然它在天空中看起来呈灰色或黑色,但它的本质比较洁净,降下的雨水也很干净。“肮脏雷暴云”就不同了,它是火山喷发时的强大冲击波孕育而成的:冲击波导致火山灰和水蒸气周围的大气被挖空,形成一个空洞,火山灰快速上升,把空气迅速抬升并冷却,使得水蒸气凝结,从而形成“帽子云”。这种帽子云同雷暴云十分相似,但因为里面混杂了火山灰等其他杂质,所以被称为“肮脏雷暴云”。虽然力气和能量远不如“老大哥”雷暴云,但“肮脏雷暴云”也能制造闪电,只不过这种闪电的长度很短,大约只有1米,持续时间也不过数毫秒。
至此,火山闪电的“盖头”似乎已经完全掀开了,但是真相远不止这些。
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摩擦摩擦
火山闪电背后还隐藏着不可告人的秘密。科学家们冒着生命危险,在火山口开展观测后发现,原来火山闪电并不单一,它是孪生的“双胞胎”:火山喷发初期,闪电表现为一系列强劲的电磁脉冲和简单放电;喷发后约3分钟,才开始出现常规的闪电信号。也就是说,火山闪电除了在“肮脏雷暴云”中孕育生成外,还有其他的生成途径。
这个途径是什么呢?我们都知道摩擦起电的原理:当两个物体相互摩擦时,一个物体会带正电荷,另一个物体会带负电荷。火山喷发时,大量破碎的岩石、火山灰颗粒从地底喷涌而出,它们之间相互高速摩擦,使得滚滚浓烟带上了电荷,同类电荷相撞便产生了放电现象。火山烟流喷上高空后,与水蒸气结合生成“肮脏雷暴云”,从而继续在更高的天空中制造出绚丽的电光和火花。
至此,人们已初步揭开了火山闪电之谜,不过火山闪电还有许多令人费解之处,比如,不同的岩浆成分是否会影响闪电的生成,火山闪电能否帮助预测火山活动等,这些都有待我们继续探索和发现。
【责任编辑】赵 菲, http://www.100md.com(姜永育)