В ряде стран Европы уже отмечено появление в воздухе частичек вулканической пыли , и все надеются, что не выпадет двуокись кремния, которая выделяется при извержениях вулканов и представляет опасность не только для легких и сердца, но и риск возникновения рака легких.
Выбросы ожившего в Исландии вулкана поднимаются в воздух,
переносятся в верхних воздушных слоях на громадные расстояния и
постепенно опускаются на землю.
Специалисты до сих пор не имеют единого мнения по поводу того,
опасны ли эти выбросы для людей, и если да, то в какой степени. Но
врачи
предупреждают тех, кто страдает
заболеваниями легких, сердца, а также аллергиков, что им стоит
ограничить свое пребывание на улице, когда повышается концентрация
вулканической пыли в воздухе их мест проживания.
Облако вулканической пыли состоит из мельчайших частиц горных
пород, из которых, собственно, и состоит вулкан. Эти частицы
содержат также примеси лавы и пепла.
Некоторые частицы имеют кислотное покрытие, которое вызывает
легкое раздражение кожных покровов, легких и глаз.
Однако, по данным исследователей, концентрация таких частиц в пылевом облаке довольно низкая, поэтому они не причиняют существенного вреда. Врачи, опираясь на опыт множества прежних извержений вулканов, считают, что это явление не представляет опасности для здоровья со стороны вулканической пыли.
Пока что специалисты Всемирной Организации здравоохранения рекомендуют людям оставаться в помещении в то время, когда облако вулканической пыли находится над их местом проживания. Частицы пыли уже начали осаждаться на территории Исландии, Англии,Шотландии, Германии, однако никаких указаний относительно ограничения передвижения людей в этих районах сделано не было.
Чего опасаются: двуокись кремния
Некоторые ученые предупреждают об опасности, связанной с возможным
появлением в составе вулканической пыли двуокиси кремния. Это
вещество является составной частью горных пород, из которых состоит
сам вулкан.
Будучи высвобождена в ход извержения вулкана, двуокись кремния,
оседая из пылевого облака и попадая в легкие, может вызвать их
тяжелые заболевания, вплоть до повышения риска рака легких, а также
представляет угрозу для работы сердца.
Вызываемая двуокисью кремния болезнь силикоз представляет немалые трудности для лечения и угрожает жизни больных. Израильские ученые говорят о том, что до сих пор точно неизвестно, из каких компонентов состоит облако вулканической пыли, образовавшееся сейчас в Исландии.
Что происходит с организмом при вдыхании загрязненного воздуха? Наиболее уязвимой в этом случае оказывается, естественно, дыхательная система. Проникновение пылевых частиц в бронхи и альвеолы легких приводит к увеличению выделяемой ими мокроты. Это защитная реакция легочной ткани на внешние раздражители.
Однако эта реакция приобретает избыточные черты, свойственные
аллергии. При развитии аллергии не только легкие наполняются
мокротой, но и начинается слезотечение и зуд в глазах, раздражение
слизитой в горле, а также приступы астмы.
На этом фоне активизируются вирусы и микробы, находящиеся в
легких, что приводит к дальнейшему развитию воспалительных
заболеваний дыхательной системы.
Нарушение работы легких отрицательно сказывается на сердечной деятельности. Сердечный "насос", призванный работать на постоянных, но низких оборотах, не справляется с возрастающей нагрузкой: нехватка кислорода требует от сердца увеличить ритм деятельности. У людей, страдающих недостаточностью сердечного кровоснабжения, это состояние может привести к инфарктам и инсультам.
Проблемы дыхательной и сердечной деятельности не могут не сказываться на всем организме. Вследствие повышения кровяного давления появляется утомляемость, головные боли, ухудшение общего состояния, а также повышается риск развития сердечного приступа и кровоизлияния в мозг.
В настоящее время метеорологи, экологи и специалисты многих других
отраслей внимательно следят за перемещением облака вулканической
пыли, степенью осаждения его частиц и их составом.
В случае ухудшения экологической ситуации население немедленно
будет поставлено в известность и получит рекомендации по
правильному поведению.
В данный момент угрозы здоровью людей нет.
По рецепту древних римлян:
примесь вулканического пепла делает бетон стабильнее и вместе с этим экологичнее. Если заменить составляющие цемента измельченной вулканической породой, то это позволит снизить потребление энергии и выброс СО2 при производстве строительных материалов почти на 20 процентов, считают исследователи. Еще один плюс: богатые залежи вулканического пепла есть по всему миру.
Бетон и его главную составляющую – цемент – можно назвать важнейшими строительными материалами для человечества. Редко какой материал использовали так часто. Но у цемента есть теневая сторона: при обжиге известняка выделяются огромные количества двуокиси углерода (CO2), в то же время производство требует больших объемов энергии. По оценкам, около 5 процентов выбросов СО2 приходится на производство цемента.
Учёные со всего мира ищут способы сделать бетон более экологичным. Особенно многообещающей кажется замена минимум одной составляющей цемента альтернативными материалами. Это может быть, например, примесь углеродных нанотрубок, которая способна сделать бетон стабильнее, или даже измельчённый пластиковый мусор.
Тест римского рецепта
Группа учёных под руководством Кунала Купваде-Патила из Массачусетского технологического института подсмотрели технологию у древних римлян. Более 2000 лет назад античные строители примешивали к бетону и цементу вулканический пепел, чтобы повысить долговечность и водостойкость зданий. Имеет ли римский бетон преимущества в отношении выброса СО2 и энергопотребления, до сих пор было неизвестно.
Чтобы выяснить это, учёные протестировали различные рецепты изготовления бетона с использованием вулканического пепла. Для этого они измельчили вулканическую породу в порошок разного размера и заменили им от 30 до 50 процентов цемента в бетоне. Тесты на физическую устойчивость позволили изучить стабильность материала и рассчитать, сколько энергии требуется для производства, и сколько СО2 будет при этом выброшено.
Меньше энергии для производства бетона
Результат:
так же, как и во времена древних римлян, вулканический пепел положительным образом повлиял на стабильность бетона.
Чем тоньше был измельчён пепел, тем прочнее и устойчивее становился бетон. Однако, при более тонком измельчении энергоёмкость производства увеличивается. Но всё же замена цемента вулканическим пеплом улучшает общий энергетический баланс.
Во время теста, когда 40 процентов цемента заменили на тонко измельчённый вулканический пепел, энергопотребление снизилось на 16 процентов.
«Для производства цемента требуется большое количество энергии, так как ему необходимы высокие температуры, и оно представляет собой многоступенчатый процесс», — объясняет Стефани Чин из Массачусетского технологического института.
«Вулканический пепел уже образован при сильном жаре и высоком давлении – природа взяла на себя проведение нужных химических реакций».
Цемент с вулканическим пеплом для строительства жилых домов
Какое значение эта экономия имеет для целых зданий и жилых блоков, исследователи изучили на примере квартала города в Кувейте. Для 13 жилых и 13 коммерческих зданий они определили количество используемого бетона и рассчитали энергетический баланс. С помощью расчётных моделей учёные протестировали, как изменится количество необходимой энергии, если заменить до 50 процентов цемента измельчённым вулканическим пеплом.
Результат:
реализованная в лабораторных условиях экономия энергопотребления может быть использована целыми зданиями и кварталами.
По данным исследователей, благодаря добавлению вулканического пепла при строительстве 26 зданий потребовалось на 16 процентов меньше энергии. Значит, с помощью «римского рецепта» можно уменьшить выбросы СО2 и сэкономить электроэнергию.
К тому же, каменные образования вулканического пепла встречаются во многих частях мира — как возле активных вулканов, так и в местах первобытной вулканической активности. Так как этот материал раньше почти не использовался, его залежи довольно богаты и доступны.
Панин А. В.
«Моисей простер руку свою к небу, и была густая тьма по всей земле Египетской три дня; не видели друг друга, и никто не вставал с места своего три дня»
(Исх.10:22-23)
У большинства из нас при слове «вулкан» встает в глазах Помпея, погибшая при извержении Везувия в 79 г н.э. и превращенная в зрительный образ художником Карлом Брюлловым. Вулканизм, это грозное явление природы, изучается специальной наукой вулканологией. Сжигающие все на своем пути лавовые потоки и палящие тучи, потопы-йокульлаупы (выбросы вод расплавленных вулканами ледников), мощные всеразрушающие землетрясения, опустошающие морские берега цунами многократно описаны и в научно-популярной литературе. Автор же хотел бы обратить внимание на один из феноменов вулканической деятельности, обычно остающийся в тени ее катастрофических проявлений и до последнего времени интересовавший больше специалистов, чем широкую публику.
Речь идет о выбросах в атмосферу мельчайших твердых частиц - вулканического пепла. В отличие от катастрофических последствий извержений, имеющих локальный, а в масштабах Земли буквально точечный охват (кроме цунами), вулканическое запыление атмосферы и пеплопады затрагивают крупные регионы и влияют даже на глобальный климат. Информационным поводом для этого разговора послужило недавнее извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль. Мощные выбросы пепла в атмосферу парализовали воздушное сообщение над Европой. По всему миру отменено или перенесено более 100 тысяч авиарейсов, пострадали около десяти миллионов пассажиров, авиакомпании понесли ущерб в 2, 5 миллиарда евро.
Что такое вулканический пепел
Но начнем по порядку: что такое вулканический пепел и как он образуется. При вулканическом извержении из недр на земную поверхность и в атмосферу попадет три вида продуктов: лава (расплав горных пород), пирокласты, или тефра (твердые частицы разного размера: пепел – частица размером с пылинки (сотые доли миллиметра), лапилли – мелкие камушки, вулканические бомбы – крупные обломки) и различные газы. Подсчитано, что в целом вулканы извергают пирокластов в шесть раз больше, чем лав.
Когда магма (будущая лава) находится на глубине под огромным давлением, в ней растворено много газов. Здесь действует физический закон: растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна давлению. По мере приближения магмы к поверхности и падения давления происходит дегазация - излишки газов выделяются в виде пузырьков. По трещинам газы мигрируют к земной поверхности и попадают в воздух в виде дымков, называемых фумаролами и считающихся признаками активности вулкана. Самая опасная ситуация создается в том случае, если у выделяющихся в недрах газов нет возможности рассеяться и они скапливаются под землей. Нарастание давления может привести к мощному взрыву с разрушением верхушки вулкана, а то и всей вулканической постройки целиком. Другой тип вулканических катастроф – обрушение верхушки вулкана в подземные пустоты, образовавшиеся при извержении в результате ухода магмы. Так образуется кальдера – огромный (диметром от 1, 5 до 15-20 км) округлый провал глубиной многие сотни метров.
С поверхности лавового озера, кипящего в кратере вулкана, постоянно выделяются горячие газы – именно поэтому лава кипит и пузырится. Поднимаясь с большой скоростью вверх, газы увлекают с собой мелкие капельки лавы, которые быстро затвердевают и превращаются в частицы вулканического пепла. Так и возникает пепловая колонна, или пепловый плюм, поднимающийся над вулканом на большие высоты (иногда до стратосферы) и разносящийся затем воздушными потоками на сотни и тысячи километров от эпицентра извержения. Из воздуха пепел осаждается атмосферными осадками. Если концентрация пепла в воздухе была велика, на поверхности суши образуется целый слой пепла. Вблизи вулкана за одно извержение может осесть слой пепла и более крупных пирокластов толщиной в метры и даже первые десятки метров. С удалением от вулкана концентрация пепла в атмосфере убывает пропорционально квадрату расстояния, и толщина пепловых слоев быстро падает.
Вулканы и погода
Давно замечено, что после сильнейших вулканических извержений обычно следует заметное снижение температуры в отдельных регионах и даже глобально. Такого рода эффект называют «вулканической зимой», по аналогии с «ядерной зимой». Он вызывается выброшенным в атмосферу пеплом и капельками серной кислоты, которые уменьшают проницаемость атмосферы для солнечной радиации и увеличивают так называемое альбедо Земли – долю радиации, которая отражается обратно в космос. Понятно, что количество радиации, достигшей земной поверхности и идущей на нагревание приземного воздуха, уменьшается. Однако из тропосферы (нижние 10-18 км атмосферы) загрязнение быстро, от нескольких дней до нескольких месяцев, вымывается дождями, в то время как после сильных извержений отмечались похолодания длительностью до трех-четырех лет. Их связывают с проникновением наиболее мелких аэрозольных компонентов пеплового материала в стратосферу (до высот 40-50 км), где атмосферных осадков практически не бывает, и очищение от загрязнений происходит гораздо медленнее. Вот некоторые наиболее известные исторические примеры «вулканической зимы».
Огромные тучи пепла были выброшены в атмосферу в результате взрыва островного вулкана Санторин в Эгейском море, считающегося самым сильным извержением за историческое время. На самом острове толщина слоя пепла местами превышает двадцать метров. Ранее считалось, что и находящийся в 110 км к югу о. Крит был засыпан трехметровым слоем пепла, что вызвало гибель растительности и голод среди местного населения. В результате население покинуло остров, что нанесло непоправимый урон Минойской цивилизации, известной нам из древнегреческой мифологии по царю Миносу и построенному по его приказу гениальным инженером Дедалом кносскому Лабиринту (Минотавр, Тесей, нить Ариадны). Однако последние исследования показали, что слой пепла, выпавший на Крите, не превышал пяти миллиметров. Ущерб, нанесенный минойской цивилизации, связывают теперь с предшествовавшим извержению мощным землетрясением и вызванной обрушением вулкана 150-метровой волной цунами, опустошившей северное побережье Крита.
Некоторые ученые связывают с извержением Санторина отраженную в «Ветхом Завете» «тьму египетскую», девятое из десяти наказаний, ниспосланных на Египет, чтобы заставить фараона отпустить народ иудейский. Согласно еврейской традиции, исход евреев из Египта датируется 1312 г до н.э. В то же время, по последним данным радиоуглеродного анализа, наиболее вероятное время взрыва Санторина - между 1600-1630 гг до н.э. Еще более точную дату дает дендрохронологический анализ (определение ширины годичных колец деревьев): в период 1628-1629 гг до н.э. отмечается резкое падение скоростей прироста дубов в Ирландии, Англии и Германии, а также остистой сосны в Калифорнии. Это связывается с охватившим все Северное полушарие похолоданием, вызванным запылением атмосферы.
К последствиям вулканических извержений относят экстремальные погодные явления 535-536 гг н.э., в том числе наиболее суровые за все время новой эры эпизоды кратковременного похолодания (снег в августе 536 г в Китае). Главное свидетельство уменьшения прозрачности атмосферы дает византийский историк Прокопиус, отмечавший необычайно слабую яркость Солнца в 536 г. В изученных недавно колонках антарктического и гренландского льда в слоях, относящихся к этому времени, отмечен скачок концентрации сульфатов, которые могли попасть в лед только из атмосферы. Это указывает на высокую концентрацию в атмосфере кислотных аэрозолей, имеющих обычно вулканическое происхождение. Два возможных источника этих выбросов находятся в тропиках - вулкан Кракатау в Яванском проливе (в прежнем виде уже не существует) и вулкан Рабаул на острове Новая Гвинея.
В средневековье, как минимум, два погодно-климатических экстремума относятся за счет вулканической деятельности. «Великий голод» 1315-1317 гг в Европе, печально известный экстремально высоким уровнем преступлений, болезней и массовых смертей и даже каннибализмом, – следствие глобального похолодания в результате продолжавшегося пять лет извержения вулкана Кахароа в Новой Зеландии. Экстремально холодные зимы в Северной и гибель урожая винограда в Южной Европе в 1601-1602 гг, сильный голод на Руси в 1601-1603 гг, давший начало «Смутному времени» - следствия извержения вулкана Уайнапути́на в Перу 19 февраля 1600 г, сильнейшего за историческое время извержения в Южной Америке.
В Новое время наиболее известен «Год без лета», или «год нищеты»: так называют 1816 год с необычайно холодным летом, погубившим урожай в Европе, Канаде и США, что вызвало, как считается, последний серьезный продовольственный кризис на Западе. Интересно, что в Восточной Европе лето 1816 г было даже теплее обычного. Это показывает, что механизм погодно-климатических изменений под воздействием запыленности атмосферы весьма сложен. Сокращение притока солнечного тепла вызывает перестройку атмосферного давления и атмосферной циркуляции, меняются пути перемещения воздушных масс. Где-то становится влажнее, а где-то суше, в большинстве мест холоднее, но где-то и теплее, при том что в целом происходит похолодание. В 1816 г глобальная среднегодовая температура упала на 0, 4-0, 7°С. Большинство исследователей считает причиной этого совпадение двух факторов: на низкую солнечную активность (так называемый минимум Делтона) наложились последствия извержения вулкана Тамбора в Индонезии 10-11 апреля 1815 г. Это извержение признается самым сильным после Санторина и рекордсменом по объему пирокластических выбросов - более 150 кубических километров, согласно оценке известного вулканолога В.А.Апродова.
«Год без лета» оставил своеобразный след в мировой культуре. Летом 1816 г лорда Байрона, отдыхавшего на берегу Женевского озера, посетили его друзья Мери и Перси Шелли. Как напишет Мери в предисловии к своему будущему знаменитому роману, вместо обычной для этих мест восхитительной погоды «было мрачное мокрое лето, и беспрестанный дождь часто заставлял нас сутками не показываться из дому». Чтобы скоротать время, компаньоны затеяли писательское состязание: на лучший рассказ, отражающий царившее в доме угрюмое настроение. Победила Мери. После некоторой доработки появился знаменитый «Франкенштейн, или современный Прометей», впервые изданный в Лондоне в 1818 г и неоднократно переиздававшийся, а затем и экранизировавшийся впоследствии. Байрон же в июле 1816 г написал поэму «Тьма», в которой нарисована такая картина «вулканической зимы»:
Я видел сон... Не все в нем было сном.
Погасло солнце светлое, и звезды
Скиталися без цели, без лучей
В пространстве вечном; льдистая земля
Носилась слепо в воздухе безлунном.
Час утра наставал и проходил,
Но дня не приводил он за собою...
И люди - в ужасе беды великой
Забыли страсти прежние...
(перевод И.С.Тургенева)
Наконец, нельзя не упомянуть про взрыв располагавшегося между островами Ява и Суматра вулкана Кракатау в конце августа 1883 г. От 800-метровой конической горы осталось три расположенных кольцом небольших островка. Колонна пепла поднялась в стратосферу на высоту 30 км, а газы достигли даже мезосферы (70 км). Общий объем выброшенного при взрыве материала оценивается в 18 кубических километров. Такое мощное событие не могло не повлиять на глобальный климат. Отрицательная температурная аномалия фиксировалась наблюдениями в течение не менее четырех лет после извержения, причем в первый год глобальная среднегодовая температура понизилась на 1, 2°С. Много это или мало? Судите сами: 20 тысяч лет назад на Земле было самое холодное время за последние 300 миллионов лет, и глобальная температура была всего лишь на 3°С ниже современной. Поэтому не случайно в течение долгого времени была популярна вулканическая теория возникновения ледниковых эпох, которая связывала длительные глубокие похолодания климата и образование мощных ледяных щитов в полярных и умеренных широтах с возрастанием вулканической активности. Однако сейчас уже ясно, что влияние каждого сильного вулканического извержения на глобальный климат ограничено временем пребывания аэрозольного загрязнения в стратосфере и не превышает четырех-пяти лет. Чтобы похолодание климата длилось несколько тысяч лет, необходимо, чтобы в течение всего этого времени (или, по крайней мере, в начале, до образования покровных ледников) каждый год взрывалось по нескольку Кракатау. Такого в геологической летописи не зафиксировано. Так что, самостоятельной причиной длительных похолоданий климата вулканы и вулканический пепел служить, скорее всего, не могут, но, как следует из приведенных примеров, на несколько лет погоду испортить вполне способны.
Пеплопады воздействовали на жизнь людей и в доисторические времена. очередное свидетельство этому было обнаружено не так давно в сорока километрах от Воронежа на правом берегу Дона на верхнепалеолитической стоянке Костёнки-14 («Мамонтова гора»). В 2000 году экспедицией под руководством А.А.Синицына, сотрудника петербургского Института истории материальной культуры РАН, был найден слой вулканического пепла толщиной несколько сантиметров. Возраст пепла оказался тридцать два- тридцать три, по другим данным – около сорок тысяч лет. По химическому составу пепла установлено, что принадлежит он хорошо изученному вулканическому району – Флегрейским полям близ современного Неаполя. Аналогичный по составу пепел обнаружен в отложениях Адриатического моря. Столь значительное выпадение пепла за две тысячи километров от его источника позволяет предполагать, что атмосфера в результате этого извержения была запылена исключительно сильно, и вполне мог проявиться эффект «вулканической зимы». Прямо под слоем пепла были найдены женские украшения из раковин и трубчатых костей песца с орнаментом, тип которого и техника выполнения характерны для археологических памятников, достоверно связанных с человеком современного физического типа. Именно в это время Homo sapiens sapiens мигрировал в Европу с Ближнего Востока, вытесняя неандертальцев, и костенковские находки – самые древние в Европе изделия предков современного человека. Выпадение вулканического пепла, по-видимому, стало для людей настоящей катастрофой, заставившей их бросить насиженное место, подобно тому, как неоднократно происходило в будущем в других местах.
Извержение вулкана в Исландии
Вернемся к Эйяфьятлайокудлю. Американские лингвисты из организации Global Language Monitor выяснили, это название могут правильно произнести лишь около 320 тысяч человек, или 0, 005% населения Земли, причем большинство из них – исландцы. Будет проще, если разложить его на три слова, означающие по-исландски «остров-гора-ледник». Действительно, над окружающим пространством, как остров, возвышается вулканическая постройка высотой 1666 м с вершиной, покрытой шестым по величине в Исландии ледником. Последний раз вулкан извергался в 1821-23 годах. Первое из извержений текущего года началось 20 марта, потом последовала короткая пауза, а 14 апреля началось второе извержение, на этот раз прямо под ледником. Таяние ледника вызвало наводнения (йокульлаупы) на стекающих с вулкана реках и необходимость эвакуации более восемьсот человек. Вулканический пепел, засыпавший окрестности, вывел из строя пастбища, и уже не дожидаясь конца извержения, многие фермеры-конезаводчики вывесили объявления о продаже своих участков. Однако проблемы исландских фермеров не идут ни в какое сравнение с охватившим Европу транспортным коллапсом. Холодная ледниковая вода быстро охлаждала лаву с образованием мельчайших частиц вулканического стекла, вовлекавшихся в вулканическое облако (плюм). В результате поднимавшиеся вверх вулканические газы оказались насыщенными силикатными частицами, очень опасными для авиации. В разные дни пепловая колонна над вулканом поднималась на высоту до тринадцати километров, т.е. достигала стратосферы. Выделения лавы и, в меньшей степени, пепла продолжались еще на момент написания этой статьи (2 мая).
Образовавшееся 14 апреля пепловое облако было подхвачено господствующими над Северной Атлантикой западными ветрами и стало быстро перемещаться в сторону континентальной Европы. Первыми забили тревогу ближайшие соседи – британцы, у которых, к тому же, был негативный опыт подобной ситуации. 24 июня 1982 г «Боинг-747», следовавший по маршруту Лондон – Окленд (Н.Зеландия), случайно попал в пепловое облако вулкана Галунгунг в Индонезии. В результате отказали одновременно все четыре двигателя. Самолет стал планировать в сторону Джакарты (180 км) в надежде как-то выполнить посадку. Когда самолет вышел из зоны облака, все четыре двигателя запустились. Техническая экспертиза показала, что пепловые частицы, попав в горячий двигатель и расплавившись, образовали стекловидное покрытие на лопатках турбин и блокировали подачу воздуха в различные узлы двигателя. Когда двигатели заглохли и остыли, застывшая стеклянная корочка стала обламываться, подача воздуха возобновилась, и двигатели удалось запустить заново. Из каждой турбины извлекли потом по восемьдесят клограммов вулканического пепла.
Начиная с 15 апреля значительная часть регулярных рейсов над Западной и Центральной Европой была отменена. Режим ветров играл ключевую роль в распространении пеплового облака: в то время как половина европейских аэропортов в 1, 5-2, 5 тысячах километров от вулкана была закрыта, аэропорт Рейкьявика, располагающий всего в ста пятидесяти километрах к западу от него, благополучно функционировал. 21 апреля извержение перешло в новую фазу: интенсивность пепловой деятельности заметно снизилась, стали слышны взрывы и появились фонтаны лавы. Атмосфера над континентальной Европой достаточно прочистилась, и большинство регулярных авиарейсов было возобновлено. А 23 апреля в связи с изменением направления ветра пепловое облако впервые показалось вблизи Рейкьявика, что вынудило закрыть на время местный аэропорт.
Уникальность извержения Эйяфьятлайокудля состоит в том, что именно в эпоху авиации столь мощное пепловое загрязнение атмосферы, да еще и в столь густонаселенном районе мира, наблюдается впервые. Отсюда и такая беспрецедентная реакция авиационных властей, усиленная, к тому же, произошедшей буквально накануне под Смоленском катастрофой самолета польского президента (в прессе появилась даже теория «геологического оружия», согласно которой извержение Эйяфьятлайокудля было вызвано искусственно, чтобы отвлечь внимание от той ужасной трагедии). Однако это извержение имело, как ни странно, и положительную сторону, которая тоже могла проявиться только в современную эпоху: оно вывело из кризиса туристический бизнес Исландии. Со всего света в страну устремились туристы, стремящиеся своими глазами увидеть уникальное природное явление. Похожую картину можно было наблюдать осенью 2005 г в США: целые автобусы организованных туристов устремились в дельту Миссисипи посмотреть на затопленный в конце августа ураганом Катрина город Новый Орлеан. У части местных жителей желание «поглазеть» на их несчастье вызвало отторжение, у других, наоборот, надежду привлечь больше внимания и помощи со стороны властей.
Так или иначе, Эйяфьятлайокудль - это уже второй прецедент такого рода, что позволяет говорить о зарождении нового направления туризма – «туризма катастроф». Это тоже примета именно наших дней: не только во времена царя Миноса, но и всего лишь чуть более столетия назад при взрыве Кракатау обычные люди не имели ни познавательного интереса к таким событиям, ни возможности быстро попасть в нужное место. И еще одна черточка времени: 29 апреля, т.е. уже через две недели после начала извержения газета «Times” сообщила о поступлении в продажу наручных часов, частично изготовленных из пепла Эйяфьятлайокудля. Их произвела ограниченным тиражом швейцарская компания Romain Jerome. По словам представителя компании, эти часы станут "одним из самых ярких символов глобальных эмоций нашего времени".
Таким образом, роль вулканов и вулканического пепла в жизни людей меняется вместе с развитием человеческого общества, его технических возможностей, уровня науки, принципов морали и этики. Какова будет эта роль в будущем – сюжет скорее не для ученых, а для писателей-фантастов. Впрочем, их фантазии нередко становятся реальностью …
Свершилось! Темные свернулися листы;
На легком пепле их заветные черты
Белеют... Грудь моя стеснилась. Пепел милый,
Отрада бедная в судьбе моей унылой(А.С. Пушкин, Сожженное письмо)
Серый, невзрачный порошок – пепел (зола) наводит нас на грустные мысли о чем-то сгоревшем. Это нечто, сгоревшее, уже никогда не возродится в первозданном виде. Вот и Пушкин, сжигая свое письмо, по сути, сжигал следы своей любви. Это к слову. Не будем «посыпать голову пеплом» и впадать в крайнюю степень отчаяния о сгоревшей любви, разговор о продукте, который производится при сожжении.
Речь пойдет о вулканическом пепле , что это за продукт и откуда он берется в таком количестве.
Когда я читаю новостные отчеты очевидцев об извержении того или иного вулкана, то меня всегда настораживает одно обстоятельство: откуда такое громадное количество пепла выбрасывается из жерла? Что сгорает в огненной магме, когда вокруг сплошной огонь?
Чтобы разобраться в процессах горения, сначала разберемся с продуктом, получаемым при этом – пеплом.
Обратимся к популярным источникам, как они трактуют понятие: вулканический пепел.
«Вулканический пепел – продукт измельчения и распыления вулканическими взрывами жидких или твердых лав. Состоит из частиц пыли и песка диаметром до 2 мм» (Большой Энциклопедический словарь) .
«Вулканический пепел – мелкие частицы ЛАВЫ, выброшенные вулканом при извержении. Конус сложных вулканов состоит из чередующихся слоев лавы и пепла …» (Научно-технический энциклопедический словарь) .
«Вулканический пепел – (a. volcanic ash, cinder; н. Vulkanasche; ф. cendre volcanique; и. ceniza volcanica) пирокластич. материал (тефрa) c размером частиц менее 2 мм, образующийся в результате дробления вулканич. взрывами извергающейся жидкой лавы и слагающих…» (Геологическая энциклопедия») .
А теперь обратимся к источникам, которые говорят о самих извержениях вулканов.
А был ли пепел?
- «6 июня 1912 года началось самое сильное извержение вулкана Новарупта. Пепловая туча поднялось на высоту почти 20 километров. Пепел падал в течение 3 дней. Почти 33-сантиметровый слой пепла покрыл землю. Люди укрывались в подвалах домов, здания рушились под действием тяжелого пепла. 9 июня извержение вулкана прекратилось, к тому времени пепловая туча распространилась вдоль южной Аляски, большей западной части Канады и нескольких штатов США. 19 июня пепловая туча дошла до Африки. В результате извержения Новарупты появилась самая обширная долина залегания застывших пирокластических потоков протяженностью более 120 км. Роберт Григгс назвал ее «Долиной 10 тысяч курильщиков» .
- «Безымянный (п-ов Камчатка). 30 марта 1956 года гигантский взрыв снес его верхнюю часть. Тучи пепла взметнулись вверх почти на 40 километров. Из кратера вырвалась мощная струя раскаленного газа и пепла, которая выжгла всю растительность на 25 километров вокруг. В результате взрыва Безымянного вулканический пепел разнесло на расстояние 400 км в радиусе, а сам вулкан понизился почти на треть километра» .
- «Сент-Хеленс, США, штат Вашингтон (высота 2250 метров, проявляет активность с 1980 года). Самое разрушительное извержение: в 1980 году Сент-Хеленс без предупреждения рванул так, что треть горы разнесло в клочья, а вместо идиллической заснеженной макушки появился кратер. Звук от взрыва был слышен за 1000 км. Облако раскаленной пыли, пепла и газа высотой 26 км затмило солнце. Оседающий пепел метровым слоем покрыл территорию четырех штатов» .
- Индонезийские вулканы Тамбора и Кракатау известны своими катастрофическими извержениями. После извержения Тамборы 10-11 апреля 1815 г. климатические условия поменялись настолько, что жители Земли остались без лета. «Год без лета», «год нищеты»: так называют 1816 год с необычайно холодным летом, погубившим урожай в Европе, Канаде и США. «Взрыв вулкана был слышен в 2600 км от него, а пепел выпал, по меньшей мере, в 1300 км от Тамборы. Кромешная тьма в течение двух-трёх дней стояла даже в 600 км от вулкана. Пирокластические потоки распространились, по крайней мере, на 20 км от вершины Тамборы. Тяжёлые пепельные облака рассеялись через 1-2 недели после извержения, но мельчайшие частицы пепла продолжали находиться в атмосфере на протяжении от нескольких месяцев до нескольких лет на высоте 10-30км. Ветры распространили эти частицы по всему миру, создавая редкие оптические явления». .
Примерно такой же сценарий возник после извержения Кракатау в 1883 году. Более 40 тысяч погибших, более 800 тысяч квадратных километров территории были засыпаны пеплом. Пепловое облако закрыло Солнце и два раза обогнуло земной шар! «Значительное количество вулканического пепла оставалось в атмосфере на высотах до 80 км в течение нескольких лет и вызывало интенсивную окраску зорь» .
Вулканический пепел – рыхлая тонкообломочная порода (размер зёрен 0,05 - 2 мм), в состав которой входят частицы вулканического стекла, кристаллики породообразующих минералов обломки горных пород.
Если пепел состоит из распыленной лавы, о чем сказано в авторитетных источниках, то он витать в воздухе долго не будет. Застывшие мелкодисперсные лавовые шарики, из-за малой парусности, быстро осядут на землю. Основная часть упадет к подножию вулкана, смешавшись с земными продуктами, превратится в тефру.
Витать и парить в воздухе будет пепел, который получил А.С. Пушкин в своей лабораторной пепельнице, заметьте, поэт говорит о «легком пепле».
В случае образования так называемых палящих туч, светящихся ночью, могут присутствовать также крупные частицы, но по мере охлаждения, все тяжелые частицы быстро осядут на поверхность земли.
Тогда откуда и в таком огромном количестве берется этот пепел, витающий в атмосфере в виде огромных шлейфов и туч?
Для анализа придется спуститься под земную кору, где эпизодически возникают очаги землетрясений.
Читателю совершенно не понятно для чего я связываю такие разные явления как производство пепла и землетрясения. Как всегда, в таких случаях, необходимо искать завуалированного посредника. В данном случае – которые я признал виновными в возникновении землетрясений.
Большинство землетрясений возникает на глубинах от 10 до 70 км, что фактически означает: очаги зарождения землетрясений находятся под земной корой и в непосредственной близости от нее.
Как указывалось ранее, что все землетрясения – это результат нестабильных, переходных процессов в мантии. А управляет этими процессами магма, которая, несмотря на сильное давление, снизу и трение сверху, довольно свободно движется под земной корой. Вопрос: почему?
Ответ тривиальный: между мантией и корой присутствует слой «смазки» – в качестве которой выступает пепел! Это тот самый слой Мохоровичича (поверхность Мохо), открытый в 1909 году.
Что это за слой и из чего он состоит? Читайте в следующей статье.
Природа, как всегда, весьма изобретательна и эффективна. Из школьного курса физики мы знаем, что легкие тела (частицы) всегда всплывают на поверхность, а тяжелые опускаются на дно. Слой Мохо находится на поверхности мантии, на самом ее верху. Исходя из школьных знаний и следуя логике, можно сразу предположить, что в слое Мохо располагаются самые легкие частицы вещества Земли.
Насчет вопроса: «А был ли пепел?» Есть однозначный ответ: пепел был! И будет! Согласно данным горной энциклопедии, ежегодно вулканы Земли выбрасывают в среднем около 3·10 9 тонн! вулканического пепла. Но откуда его такое огромное количество под земной корой?
В земных условиях мы знаем, что пепел – это продукт сгорания каких либо веществ, например древесины в костре. А из того же курса физики известно, что горение – это процесс окисления. Что горит в недрах Земли, если там равномерно расплавленная магма? И что является источником огня, когда по факту вокруг сплошной огонь? Тогда, согласно логике, все вещество в недрах Земли должно выгореть и превратиться в пепел. Но коли этого не произошло за 4,6 миллиарда лет, то можно утверждать, что окислителя в недрах Земли весьма мало! Попутно заметим, что пепел из вулкана вылетает первым продуктом, а уже потом изливается лава.
Понятно, что в начале любого вулканического извержения, выбрасывается материал, лежащий на поверхности магмы, а затем уже и сама магма, превращающаяся, после дегазации, в лаву.
Первоначальная скорость газопылевого потока велика, поэтому вместе пеплом вылетают довольно крупные аэрозольные частицы лавы.
Повторим вопрос: откуда под земной корой столько пепла?
Ответ я нахожу на поверхности, теперь уже знаний: пепел образуется в процессе разрядов подземных молний. А поскольку пепла под корой скопилось огромное количество, то это говорит только об одном – о беспрерывном его производстве. Технология данного производства называется электроразряд – молния! Электроразрядная машина планеты не останавливается ни на секунду, которая, с одной стороны, а с другой – создает землетрясения! Попутно продуцирует пепел, пополняя его запасы. Поэтому, с точки зрения утилизации пепла, как продукта земных отходов, вулканизм – это благо! Особенно «эффективно» и производительно электроразрядная машина начинает работать во время извержения вулкана. Как правило, извержение сопровождается многочисленными землетрясениями, которые возникают от подземных молниевых разрядов. Каждый разряд молнии вносит свой вклад и в образование пепла. Молния разогревает, дробит и превращает каменный материал в пепел, а силы давления выбрасывает его на поверхность в огромном количестве.
Повторюсь, вулканический пепел – это продукт сожжения, измельчения и распыления жидких или твердых лав не вулканическими взрывами, а подземными молниями, в том числе и вулканическими молниями.
На подземных молниях построены мои гипотезы образования магнитного поля, землетрясений, которые описаны в предыдущих статьях, а производство пепла – есть подтверждение этих гипотез.
Извержения вулканов, землетрясения – это признаки полноценной жизни планеты Земля. Это признаки того, что наша планета находится в стадии самонагревания, т.е. по сути ее роста. Поэтому, землетрясения и вулканизм следует отнести как полезные для планеты Земля процессы. Если эти процессы прекратятся, например как на Марсе, то Земля будет быстро стареть и постепенно превращаться в безжизненную планету. С этой точки зрения, Марс для колонизации бесперспективная идея.
Везувий – самый опасный вулкан
На берегу Неаполитанского залива, в пятнадцати километрах от Неаполя, в одном из живописнейших мест планеты расположился вулкан Везувий. Вулкан является единственным действующим вулканом на территории континентальной Европы. Наиболее сильное извержение Везувия произошло двадцать четвертого августа семьдесят девятого года нашей эры. Извержение имело страшную разрушительную силу, которая смела с лица земли древнеримские города Стабии, Помпеи и Геркуланум. Многие жители Помпеи поняли, что надвигается катастрофа, и вовремя покинули свои дома. Часть из них отказывалась верить в то, что дни города сочтены и надеялись на чудо, но оно не произошло. Все жители, не успевшие покинуть город, погибли и были похоронены под трехметровым слоем сажи и пепла. Во время извержения вулкана в Помпеях погибло более двух тысяч человек. Раскопки, которые ведутся в наши дни, открывают все новые и новые детали катастрофы: археологи постоянно находят тела погибших в те страшные дни.
Самое большое извержение 20-го века произошло в 1906 году. Интересная деталь, потоки лавы устремились в сторону города Торе Аннуциата и были остановлены стеной городского кладбища. В то же время, город Оттавиано был полностью разрушен и получил имя «новых Помпей». 105 человек, молившиеся о спасении в церкви Сан Джузеппе Везувиано, были погребены под сводами обрушившейся крыши.
В настоящее время вулкан Везувий снова «зарос» жилищными строениями. Притом, постройки растут как грибы и городские власти не справляются или не хотят заниматься такими постройками.
Везувий – самый опасный вулкан в мире. В его окрестностях проживает около 3-х миллионов человек. Это наиболее плотно населенная вулканическая область в мире.
В случае внезапного извержения вулкана картина Брюллова «Последний день Помпеи» может повториться. Несмотря на развитие автомобильного транспорта, люди у подножия вулкана погибнут, т.к. не смогут выехать из-за пробок на дорогах. В будущем, через много лет после извержения Везувия, появится на свет новый Брюллов и вновь создаст полотно под названием «Последний день Новой Помпеи!»
Источники
1. Вулканический пепел, Большой Энциклопедический словарь, http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/93922
2. Вулканический пепел, Научно-технический энциклопедический словарь, http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/882
3. Вулканический пепел, Геологическая энциклопедия, http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/973
4. Вулкан Новарупта, (Аляска) http://portalsafety.at.ua/news/vulkany_ognennogo_kolca_zemli_prosypajutsja/2012-05-06-1669
5. Вулканы и гейзеры Камчатки, http://www.kamchatsky-krai.ru/geography/volcanoes/kluchevskaya-gruppa.htm
6. Действующие вулканы, http://gorod.afisha.ru/archive/deystv_vulkani/
7. Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki
8. Русанова А.А., Справочник по пыле и золоулавливанию, Энергия, М., 1975
Cтраница 1
Вулканическая пыль, судя по некоторым данным, может даже в тропосфере присутствовать достаточно длительное время. По крайней мере в ледниковых отложениях Антарктиды обнаружена вулканическая зола, которая была перенесена на расстояние не менее 4000 км, причем возраст исследованных отложений составлял от 1 8 до 16 млн. лет.
Ветер переносит на большие расстояния вулканическую пыль, вылетающую при извержениях вулканов.
Снижение солнечной радиации висящей в атмосфере вулканической пылью может доходить до очень высоких значений.
При смешанных эффузивно-эксплозивных, экструзивно-эксплозивных и др. извержениях важной характеристикой является коэффициент эксплозивности, выражающийся в процентах количества пирокластического материала (вулканическая пыль, песок, вулканические бомбы и др.) от общей массы продуктов.
Другой тип венца (этот венец гораздо больше по размеру, его угловой радиус достигает 15) - белое и красно-коричневое кольцо Бишопа, которое образуется вследствие рассеяния в атмосфере вулканической пыли. После некоторых извержений вулканов солнце в сумерки окрашивается в прекрасные золотые тона; сумеречное небо обретает невероятное богатство красок; тогда же на небе появляется второй (см. задачу 5.60) пурпурный луч, который сохраняется в течение нескольких часов после захода солнца.
Вулканическая пыль несколько больше может за-трязнять земную атмосферу. Воздушными течениями вулканическая пыль может разноситься на очень дальние расстояния.
Трудно, однако, объяснить, почему такие облака пыли сохраняются иногда целыми неделями и покрывают почти весь диск планеты, особенно при слабых ветрах, скорость которых (несколько км / с), можно определить по перемещению облаков. Высказывалось также предположение о существовании в атмосфере Марса облаков вулканической пыли (Жарри-Делож), которые у нас на Земле сохраняются в высоких слоях атмосферы очень долго, однако мы ничего не знаем о присутствии на Марсе многочисленных действующих вулканов. Высота, на которой находятся облака второго типа, равна примерно 5 км над поверхностью планеты, и они располагаются определенно ниже, чем облака первого типа. Высота фиолетового слоя, который, по-видимому, располагается между желтыми и синими облаками, может быть близка к 10 или 15 км, но не исключена возможность и еще больших значений.
Когда эти облака заметили впервые, то поначалу решили, что они возникли в результате конденсации паров, занесенных высоко в атмосферу вместе с вулканической пылью при мощном извержении вулкана Кракатау в августе 1883 г. Правда, от момента извержения вулкана до первого наблюдения серебристых облаков прошло почти два года. Кроме того, непонятно было, почему эти облака не наблюдались после других катастрофических извержений вулканов. Появление довольно ярких серебристых облаков после падения знаменитого Тунгусского метеорита (30 июня 1908 г.) породило мысль, что облака обязаны своим происхождением метеоритам. В первой четверти нашего столетия стала популярной метеоритная гипотеза, согласно которой частицы серебристых облаков - это очень мелкие осколки метеоритов, продукты их распыления в атмосфере.
Главными источниками аэрозольных частиц в атмосфере являются почва, моря и океаны, вулканы, лесные пожары, частицы биологического происхождения и даже метеориты. Если принять количество метеоритной пыли, выпадающей в год на землю, за единицу, то лесные пожары, пыль от пустынь и почвы, морская соль и вулканическая пыль составляют 35, 750, 1 500 и 50, соответственно.
Пепел погубил поля на островах Бали, Ломбок, значительной части Явы. Вулканическая пыль, наполнившая стратосферу, вызвала резкое похолодание, неурожай и голод в Европе и Америке.
Глинозем бентонит очень удобен для демонстрации тиксотропии. Частицы его очень асимметричны и имеют форму длинных тонких пластинок. Бентонит получается из вулканической пыли и его основным компонентом является минерал монтмориллонит. Он является одним из немногих неорганических веществ, которые набухают в воде. Для получения тиксотропного геля бентонита вода смешивается с глиной до достижения необходимой консистенции. Количество прибавленной воды определяет время затвердевания геля. Если суспензия глины достаточно концентрирована, то можно слышать как движется жидкая суспензия при сильном встряхивании геля в пробирке, но время застудневания так мало, что если встряхивание прекратить, то гель сразу затвердевает, и жидкого состояния вообще не наблюдается.
И, наконец, необходимо также рассмотреть примеси, поступающие извне. Что касается человеческой деятельности, то здесь могут быть упомянуты три главных источника: продукты сгорания из стационарных источников (электростанции); продукты сгорания из перемещающихся источников (транспортные средства); индустриальные процессы. Пять главных примесей выделяются данными источниками: оксид углерода, оксиды серы, оксиды азота, летучие органические составы (включая углеводороды), ароматические углеводороды полициклической структуры и частицы. Процессы внутреннего сгорания в транспортных средствах являются основным источником оксида углерода и углеводородов и важным источником оксидов азота. Процессы сгорания в стационарных источниках выделяют оксиды серы. Промышленные процессы и стационарные источники продуктов сгорания производят более половины частиц, испускаемых в воздух посредством человеческой деятельности, а промышленные процессы также могут быть источником летучих органических составов. Существуют также примеси типа частиц вулканической пыли, почвы и морской соли, а также споры и микроорганизмы природного происхождения, распространяющиеся в воздухе. Состав наружного воздуха изменяется в зависимости от места расположения здания и зависит как от присутствия поблизости источников примесей, так и от природы этих источников, а также от направления господствующего ветра. Однако городской воздух всегда содержит намного более высокие концентрации этих примесей.
Страницы: 1
