Вулканический пепел, его роль в природе и жизни людей (23275)

Посмотреть архив целиком

Вулканический пепел, его роль в природе и жизни людей

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.


Случайные файлы

Файл
USAstudy.doc
73893.rtf
37172.rtf
11654-1.rtf
94751.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.