Что такое «грязная гроза» и почему она образуется

Почему при извержении вулкана появляются молнии, хотя вокруг нет ни намёка на грозу и солнце продолжает ярко светить? Впервые этот вопрос возник ещё у Плиния Младшего, наблюдавшего и описавшего извержение Везувия в 79 г. до н.э. – того самого, которое погубило Помпеи. Тогда впервые было письменно зафиксировано это уникальное явления природы. С тех пор его наблюдали не раз и во многих других странах, однако поиском ответов на вопрос вплотную занялись только во второй половине XX века.

Вулканические молнии – явления достаточно распространённые, но до сих пор малоизученные. Зафиксировать вспышку на фотоплёнку крайне сложно. Разряд длится 30 микросекунд или 0,00003 секунды. Поймать этот момент даже с самой высокой скоростью фиксирования кадра можно, только если очень повезёт.

Чтобы изучить тонкости природного феномена, его необходимо наблюдать вблизи, т.е. располагаться недалеко от извергающегося вулкана. Чаще всего подобные молнии возникают над стратовулканами – вулканами особого взрывного поведения (извержения происходят в виде серий мощных взрывов с выбросом газа, пепла, вулканических бомб и раскалённой лавы на сотни метров вверх). Этот факт значительно усложняет исследование. Тем не менее, кое-что выяснить удалось.

«Грязной грозой» ученые называют грозовое явления, возникающее во время извержения вулкана с большим выбросом пепла и появлением электрических разрядов в виде вспышек молний. Понятие, разумеется, не научное, но очень точно описывает зрелище.

Как известно из курса физики средней школы, электрические разряды происходят в результате трения поверхностей с противоположными зарядами. По такому принципу образуется молния в обычном грозовом облаке. Присутствующие более крупные частицы опускаются на нижний уровень облака, более мелкие поднимаются к его верхним границам. Заряды у них будут противоположными. Чем больше разность потенциалов, тем мощнее вспышка.

Аналогично в результате трения возникает молния и над извергающимися вулканами. Частицы пепла при трении создают мощное электрическое поле. Но одного пепла недостаточно, нужны вулканические газы и вода. Пока магма находится в земле, влага не испаряется, процесс начинается, когда содержимое раскаленных недр вырывается на поверхность. Частицы пепла при трении накапливают отрицательный заряд, вулканические газы, насыщенные водяными парами, – положительный. Чем меньше размер участвующих частиц, тем больше будет вспышек. Вулканические молнии чаще возникают, если облаку над кратером удаётся достигнуть высоты 7 км.

Учёные выяснили, что электрические заряды могут возникать не только при трениях частиц золы, но и, например, в процессе подвижек земной коры, которые всегда сопровождают извержения. В результате наблюдения за извержением вулкана на Аляске в 2006 году было зафиксировано двухфазное возникновение разрядов молний. Первая фаза произошла за счет заряда, накопившегося под воздействием внутренних геофизических процессов, а спустя несколько минут последовала серия молний, которая сформировалась в результате накопления заряда уже за счет атмосферных процессов.