Raios vulcânicos - Volcanic lightning

Relâmpago vulcânico
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Raios vulcânicos durante a erupção do vulcão Taal em janeiro de 2020
Efeito Raio

O raio vulcânico é uma descarga elétrica causada por uma erupção vulcânica, e não por uma tempestade comum . Os relâmpagos vulcânicos surgem da colisão e fragmentação de partículas de cinzas vulcânicas (e às vezes de gelo ), que geram eletricidade estática dentro da pluma vulcânica , levando ao nome de tempestade suja . A convecção úmida e a formação de gelo também conduzem a dinâmica da pluma de erupção e podem desencadear relâmpagos vulcânicos. Mas, ao contrário das tempestades comuns, os relâmpagos vulcânicos também podem ocorrer antes que quaisquer cristais de gelo se formem na nuvem de cinzas.

As primeiras observações registradas de relâmpagos vulcânicos são de Plínio, o Jovem , descrevendo a erupção do Monte Vesúvio em 79 DC, "Havia uma escuridão mais intensa tornada mais apavorante pelo brilho intermitente de tochas em intervalos obscurecidos pelo clarão transitório de relâmpagos." Os primeiros estudos de raios vulcânicos também foram conduzidos no Monte Vesúvio pelo Professor Palmieri, que observou as erupções de 1858, 1861, 1868 e 1872 do Observatório do Vesúvio . Essas erupções geralmente incluíam a atividade de raios.

Foram relatados casos acima do vulcão Monte Augustine , no Alasca , do vulcão Eyjafjallajökull , da Islândia , do Monte Etna na Sicília , Itália , e do vulcão Taal nas Filipinas .

Mecanismos de carga

Carregamento de gelo

Erupção do Monte Rinjani em 1994

Acredita-se que a carga de gelo desempenhe um papel importante em certos tipos de plumas de erupção - particularmente aquelas que se elevam acima do nível de congelamento ou que envolvem a interação magma-água . Tempestades comuns produzem relâmpagos através da carga de gelo à medida que as nuvens de água são eletrificadas pela colisão de cristais de gelo e outros hidrometeoros . Plumas vulcânicas também podem transportar água em abundância. Essa água é proveniente do magma, vaporizada de fontes vizinhas, como lagos e geleiras, e arrastada do ar ambiente conforme a pluma sobe na atmosfera. Um estudo sugeriu que o conteúdo de água das plumas vulcânicas pode ser maior do que o das tempestades. A água é inicialmente transportada como um vapor quente , que se condensa em líquido na coluna ascendente e, por fim, congela em gelo se a pluma esfriar bem abaixo do ponto de congelamento. Algumas erupções até produzem granizo vulcânico. O suporte para a hipótese de carregamento de gelo inclui a observação de que a atividade do raio aumenta muito quando as plumas vulcânicas sobem acima do nível de congelamento e a evidência de que os cristais de gelo no topo da bigorna da nuvem vulcânica são portadores de carga eficazes.

Carga friccional

Acredita-se que o carregamento triboelétrico (de fricção) dentro da pluma de um vulcão durante a erupção seja o principal mecanismo de carregamento elétrico. Cargas elétricas são geradas quando fragmentos de rocha, cinzas e partículas de gelo em uma pluma vulcânica colidem e produzem cargas estáticas , semelhante à forma como as partículas de gelo colidem em tempestades regulares . A atividade convectiva que faz com que a pluma suba, então, separa as diferentes regiões de carga, causando, em última análise, uma pane elétrica.

Fractoemissão

Fractoemissão é a geração de carga por meio da quebra de partículas de rocha. Pode ser uma fonte significativa de carga perto da abertura em erupção.

Carga radioativa

Embora se acredite que tenha um pequeno efeito na carga geral das plumas vulcânicas, os radioisótopos de ocorrência natural dentro das partículas de rocha ejetada podem influenciar a carga das partículas. Em um estudo realizado em partículas de cinzas das erupções Eyjafjallajökull e Grímsvötn , os cientistas descobriram que ambas as amostras possuíam uma radioatividade natural acima do nível de fundo, mas que os radioisótopos eram uma fonte improvável de auto-carregamento na pluma Eyjafjallajökull. No entanto, havia o potencial para maior carga perto da abertura onde o tamanho da partícula é maior. A pesquisa continua, e a eletrificação por meio de radioisótopos, como o radônio , pode em alguns casos ser significativa e em várias magnitudes um mecanismo um tanto comum.

Altura da pluma

A altura da pluma de cinzas parece estar ligada ao mecanismo que gera o raio. Em plumas de cinzas mais altas (7–12 km), grandes concentrações de vapor de água podem contribuir para a atividade dos relâmpagos, enquanto plumas de cinzas menores (1–4 km) parecem ganhar mais carga elétrica da fragmentação de rochas perto da abertura do vulcão ( fractoemissão). A temperatura atmosférica também desempenha um papel na formação de raios. Temperaturas ambientes mais frias promovem congelamento e carga de gelo dentro da pluma, levando a mais atividade elétrica.

Esférulas vulcânicas induzidas por raios

Estudos experimentais e investigação de depósitos vulcânicos mostraram que a iluminação vulcânica cria um subproduto conhecido como " esférulas vulcânicas induzidas por raios " (LIVS). Essas minúsculas esférulas de vidro se formam durante processos de alta temperatura, como relâmpagos nuvem-solo, análogos aos fulguritos . A temperatura de um raio pode chegar a 30.000 ° C. Quando este parafuso entra em contato com as partículas de cinza dentro da pluma, ele pode fazer uma de duas coisas: (1) vaporizar completamente as partículas de cinza ou (2) fazer com que elas derretam e então se solidifiquem rapidamente à medida que esfriam, formando formas de orbe. A presença de esférulas vulcânicas induzidas por raios pode fornecer evidências geológicas de raios vulcânicos quando o próprio raio não foi observado diretamente.

Referências