‘壹’ 菲律宾塔尔火山突然爆发,其壮观的闪电是如何形成的
1月12日菲律宾塔尔火山突然爆发,火山灰直冲云霄高达10-15公里,甚至蔓延到72公里外的奎松城,还引发了地震、海啸。我们惊叹于火山喷发时的壮观景象和破坏力,相信大家不管是从照片和视频上都看到神奇的闪电现象,这比我们看到的大气放电要壮观得多。下面我们就说下火山闪电的物理学原理,它是怎么发生的?
一般来说,负离子的横截面大,而正离子横截面小!这是为什么呢?因为把更多的电子放到原子上,它们会互相排斥;如果原子是中性的,那么原子的体积就会增大,原子核(其质子数少于离子中的电子数)就不能紧紧地抓住电子。另一方面,为了变成正离子,原子把电子踢出原子,原子核(离子中有更多的质子)就会比以前能更紧地抓住电子!
这意味着负离子的截面比正离子大,因此它们的相互作用与正离子非常不同!
把以上的因素结合起来:在存在温度梯度的环境中,不同质量离子以不同的平均速度和不同的截面移动,这就会使得电荷发生分离!于是就出现了壮观的火山闪电!
‘贰’ 1991年皮纳图博火山大爆发
皮纳图博火山位于菲律宾吕宋岛三描礼士、打拉和邦板牙三省的交界处,是一座年轻的活火山。
1991年4月2日,皮纳图博火山发生了蒸汽爆发,菲律宾火山地震研究所立即对之进行观测,但由于缺乏资料支持,研究人员没能区分这是火山的正常活动还是异常地震活动。当地震群频繁出现,蒸汽不断喷发时,人们才意识到事情的严重性,于是研究所宣布进入最高警戒,同时提出疏散计划。火山附近的25000人撤离,附近的美军克拉克军事基地也撤走了14500名家属和随从人员。
6月15日,皮纳图博火山开始大喷发,抛出的火山碎屑物总体积超过5立方千米,沿山坡滚滚而下的火山碎屑流,填满了附近的深谷,最厚达200米。到1996年,这些火山堆积物的温度还有500C°;此时恰好台风经过,一个巨大的火山灰和气体烟柱被卷入大气圈,使得台风强度迅速减弱,并形成了一个直径2.5千米的火山口。皮纳图博火山喷发出大量的火山灰,覆盖方圆近4000平方千米的区域,火山灰厚度达5厘米,不但农作物惨遭掩埋,而且房顶也披上了一层厚厚的尘衣,甚至离火山约40千米远的苏比克海军基地也因火山灰的降落受到严重破坏。这些火山灰在台风和暴雨的作用下变得又湿又重,降落到人口稠密的地区,约200人死在压塌的屋顶下。台风加剧了 火山泥流 ,增加了死亡人数。
另外,火山爆发喷出2000万吨二氧化硫,进入平流层的二氧化硫减少了地球上的10%的阳光,加之大气中遮天蔽日的火山灰尘埃,使得全球气温降低了1℃,并且数月后,二氧化硫大量注入平流层的气溶胶,形成了一层硫酸雾,使得全球平均气温上升约0.5℃,臭氧层损耗亦短暂大幅增加,结果导致了地球进入了两年的火山冬天。
幸运的是,菲律宾火山地震研究所和美国地质调查局的火山学家对火山喷发作出了比较准确的预测,接连从火山旁边及附近的低地撤离了25万人,这样至少避免了五千人死亡和两亿五千万美元的财产损失。尽管如此,这次火山爆发还是造成了800多人死亡,10万人无家可归,有100万人的生命安全受到威胁,造成5亿美元的财产损失,其灾难性后果也是罕见的。
◆知识拓展
◎1991年6月的皮纳图博火山爆发指数为6,与上一次已知的爆发相距450至500年(火山爆发指数为5),与上一次达到火山爆发指数6的爆发则相距500至1000年。火山喷发的强度是1980年圣海伦火山的10倍,仅次于1912年阿拉斯加州卡特迈火山喷发,因此,被火山学家评为20世纪地球上第二大火山喷发。
★知识链接★
火山在爆发时会喷射出大小不等的东西,有卵石大小的碎片,有大块岩石的热熔岩,喷射范围相当大。其喷出的火山灰覆盖范围更大,其中一些灰尘能被携到高空,扩散到全球,进而影响天气、气候。如果火山喷发时你恰好在附近,这时你应该迅速逃离,并戴上头盔或用其他物品保护好头部,防止被火山喷发物砸伤。
‘叁’ 1991年6月,发生的菲律宾皮纳图博火山爆发造成了哪些灾难
造成约800人死亡,还有约10万人无家可归。它喷出的烟尘和火山灰云高达31千米。火山爆发前有7万人安全撤离。此次灾难备受全世界媒体关注,使原本默默无闻的皮纳图博名扬天下。
‘肆’ 1816年地球“无夏之年”:火山喷发仍是罪魁祸首,导致云南大饥荒
当地时间1月15日,位于南半球上,距新西兰1770公里,距澳大利亚2000公里左右的岛国汤加,发生了等级达到了VEI-6级的火山剧烈大喷发。
根据卫星探测的数据表明,其火山灰最高已经冲到约28千米的高空,进入平流层。火山爆发时发出的巨响,甚至远在澳大利亚都能听见,其综合规模就目前而言已经超过30年前菲律宾皮纳图博火山爆发。
如此巨量的火山灰喷发进入大气层,这些火山灰势必会随着赤道西风带向西漂移,不仅会将附近活动的热带气旋向四周排挤扩散,而且火山灰会逐渐弥漫到全球大气层中,阻挡部分阳光,地表受热就会减少,从而引发异常的气候现象,主要的就是大范围的全球降温。
为此,很多人就担心,降温会不会导致地球“无夏之年”的产生。
其实,这种担心还真就不是空穴来风,1816年,地球就曾经出现一次因为火山喷发而引发的气候大灾难,其破坏性骇人听闻。“无夏之年”一词的由来也正是从那个时候首次使用。
1815年,位于印度尼西亚的坦博拉火山突然爆发。
坦博拉火山的爆发,是目前人类有史以来记录的地球最为剧烈的火山爆发事件,该火山爆发指数达到了VEI-7的等级。
从1815年4月5日开始,该火山的喷发就一直持续到了同年的7月中旬,剧烈的火山喷发,使原本海拔高度为4100米的坦博拉火山,短时间内就骤降到只有2850米左右的海拔高度。
整个火山体的顶部,由于剧烈的喷发,形成了一个直径达6千多米,深约700米的巨型火山口,约700亿吨的山体质量消失。
坦博拉火山爆发时,发出的巨响在2500千米以外都能听到,释放了相当于广岛原子弹5万倍的能量,喷射出1400亿吨的岩浆和600多亿吨的火山灰。火山灰由近到远逐渐稀薄,但是以火山为中心400千米远的地方,堆积厚度都还有超过20厘米的厚度,由此可见,喷发出的火山灰是惊人的。
而这其中,大约有超过170亿吨的火山灰被喷入数十万千米的高空,可以说遮天蔽日。而当时,因为坦博拉火山爆发而导致的当地居民直接死亡人数就超过71000人。
但坦博拉火山爆发真正产生的灾难,直到第二年,才被淋漓尽致地表现出来。
在中国古代的封建 社会 ,人们由于科学的不发达,对于气象方面的异常很多都是归结于上天的惩罚。像“六月飞雪”,就是属于民间的大忌,认为世间哪里出现了莫大冤情 。
而1816年(嘉庆二十一年),这一年中国可以说经历了数百年一遇的极端天气。史载:“农历八月,天气忽如寒冬”。安徽、江西等地在农历6月份就开始下雪。
而这一切的罪魁祸首,根本就不是民间迷信的所谓“上天惩罚”,就是1815年中旬的印度尼西亚坦博拉火山爆发引起。
当时,巨量的火山灰喷入大气层,随着时间推移和气流作用下扩散,几乎覆盖遮蔽全球大气,虽然用肉眼无法直观地察觉,但是它却将太阳光很多热量给阻挡在外,导致地球的降温,当时根据科学研究估计,全球的平均温度最高下降了0.7摄氏度。
由此,1815年的冬天,北半球迎来了自1400年有记录以来最冷的一年,极寒的天气当时造成清朝南方地区被厚厚积雪覆盖,由于不适应这种天气,大量牲口冻亡。
本想着冬天过了就好了,但是到了1816年人们发现事情远远不是想象得那么简单,冬天迟迟不肯走,到了三四月份,依然十分好冷,可谓是非常“诡异”的夏天。由于一直都是低温天气,这一年就被人们称为“无夏之年”。
低温天气导致农作物根本无法播种,没了粮食,饥荒就开始出现了,当时对极寒天气最没抵抗力的云南成了重灾区。
诗人李于阳在《卖儿叹》中就这样形容过惨状:
人们为了填饱肚子,已经到了卖儿卖女的地步,很多地方饿狼遍野,史称“嘉庆大灾荒”。
更为异常的天气表现在于,一开始还晴朗的温暖的天气,由于地区温差十分巨大,头天还二三十度的温度,一晚上的狂风吹来,第二天就可以骤降到0度以下。
仅1816年这一年,因为气候灾难导致饥荒死亡的人数,中国就超过860000人。从一定程度上来说,这场异常气候变化,让清朝国运可以说急转直下,由盛变衰。
1815年火山爆发引起的气候异常,影响的不单单是中国,北半球国家几乎都是重灾区,尤其以欧洲最为严重。
1816年的欧洲,刚刚结束了对拿破仑战争,各个国还处于一个恢复的状态,民众的生活本就十分困难,突如其来的变故,让人们始料未及。
很多地方到了七八月份,仍然处于冰封的状态。缺粮也成了当时最为普遍的现象,各地夺粮抢粮的现象层出不穷,瑞士的情况最为严重。
像英国、威尔士、爱尔兰等国,也都出现大面积牲口死亡和农作物失收、饥荒的现象,德国在8月份就出现霜冻,很多地区常年维持在零度以下的气温。当时的极端天气,仅欧洲被冻死的人就接近20万。
不管是汤加火山喷发,还是坦博拉火山喷发,似乎都是向全人类说明一个问题,在自然面前,人类依然十分渺小。
大家认为,汤加火山的喷发,是否会让地球重蹈“无夏之年”的覆辙?
‘伍’ 1991年皮纳图博火山的爆发,有哪些成功的撤退措施
1991年6月7日,菲律宾火山地震研究所宣布进入最高警戒,并对人员撤退提出了一个20千米的疏散半径。至6月10日,该火山附近的村庄大约有2.5万人被撤走,附近的美军克拉克军事基地的人员也基本搬走。6月15日下午,正当台风经过时,皮纳图博火山最强烈的“普林尼式”喷发正式开始,顿时,火山碎屑流沉积填满河谷,一个巨大的火山灰和气体烟柱进入大气圈,形成了一个直径2.5千米的火山口。随之而来的台风和雨又使得火山灰又湿又重,降落到人口稠密的地区,造成约200人死在压塌的屋顶下。台风加剧了火山泥流,增加了死亡人数。该次火山喷发的规模相当于1980年圣海伦火山喷发的10倍,在20世纪所有火山喷发中位居第二位,仅次于1912年阿拉斯加州卡特迈火山喷发。但由于成功优秀的预警系统,使得本该有100万人的生命安全受到威胁,最后把伤亡降到了最低。