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。
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”
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。
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。