Vulkaanuitbarstingen spuwen lava, steen en as de lucht in. Wanneer fragmenten van deze materialen vermengen en botsen in de uitstroom, ze kunnen een elektrisch potentieel creëren dat groot genoeg is om bliksem te genereren.

Nieuw onderzoek door wetenschappers en medewerkers van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) heeft ontdekt dat staande schokgolven in de supersonische uitstroom van gassen voorkomen dat elektrische ontladingen zoals vonken en bliksem zich voortplanten. Dit suggereert dat staande schokken gevormd door een vulkaanuitbarsting vulkaanbliksem tijdens de beginfase van een uitbarsting kunnen onderdrukken of verminderen. Het nieuwe onderzoek verschijnt in het tijdschrift Communicatie Aarde &Milieu .

In de natuur, elektrische ontladingen in de vorm van bliksem worden vaak waargenomen, niet alleen in onweerswolken, maar ook in zeer diverse omgevingen met turbulente deeltjesbeladen stromen, zoals vulkanische pluimen en stofduivels.

Tijdens elektrische ontlading, radiofrequentie (RF) emissies kunnen worden opgenomen, het verstrekken van een middel om de progressieve evolutie in ruimte en tijd van de bliksembron te volgen. Net als bij de detectie van onweerswolken en stormen, RF-detectie wordt nu ook gebruikt om de gevaren van met as beladen vulkanische pluimen en aswolken te detecteren en erover te informeren. Vooral, bliksem bij actieve vulkanen in een staat van onrust kan duiden op het begin van gevaarlijke explosieve activiteit en de productie van aspluimen. In aanvulling, zowel waarneembare ontladingen als RF-emissies kunnen de mechanismen onthullen die de bliksem initiëren en aanwijzingen geven over de samenstelling van het uitbarstende materiaal.

Explosieve vulkaanuitbarstingen kunnen bliksem genereren die RF-signaturen uitzendt. In het begin van de uitbarsting, Bovendien, schokgolven in de supersonische stroom kunnen het pad van de bliksem bemiddelen, het herkenbaar wijzigen van de RF-handtekeningen.

Het team beeldde vonken en een staande schok samen af ​​in een voorbijgaande supersonische straal van microdiamanten meegevoerd in argon. Schokgolven vertegenwoordigen een scherpe overgang in gasdichtheid en daarmee in de neiging van het gas om te ioniseren. Vloeistofdynamische en kinetische simulaties van het experiment illustreerden hoe de waargenomen vonken worden begrensd door de staande schok.

"We laten zien dat vonken een indruk van de explosieve stroom overbrengen en de weg vrijmaken voor nieuwe instrumenten om momenteel ontoegankelijke explosieve verschijnselen te diagnosticeren, " zei hoofdauteur Jens von der Linden, voormalig LLNL-wetenschapper nu bij het Max Planck Institute for Plasma Physics.

Explosieve vulkaanuitbarstingen produceren supersonische stromen door het plotseling vrijkomen van onder hoge druk staande gassen in het uitbarstende magma, schokgolven tot gevolg.

Observaties van uitbarstende vulkanen in Alaska, IJsland en Japan hebben onthuld dat in de eerste paar seconden na het begin van een explosieve uitbarsting, RF-signaturen die verschillen van die geproduceerd door bliksem die een leider vormt, worden geregistreerd in de buurt (binnen tientallen tot honderden meters) van vulkaanopeningen.

"Als de bronnen van continue radiofrequentie-emissie in de buurt van de lucht worden gereguleerd door staande schokgolven, dan konden gedistribueerde antennes hun locaties lokaliseren, het volgen van de evolutie van de regulerende staande schok en het verschaffen van inzicht in de druk en het deeltjesgehalte van de explosieve stroom, " zei Jason Sears, LLNL-wetenschapper en hoofdonderzoeker voor het project. "De snelle decompressie-experimenten en simulaties die Jens leidde, maken observatie en analyse mogelijk van explosieve gebeurtenissen die bij het begin RF produceren."