Что провоцирует извержение вулкана
Извержение вулкана
Вулканические извержения – одни из самых мощных и разрушительных явлений природы. Давайте узнаем, какие процессы, происходящие в недрах Земли, стоят за столбами черного пепла и реками раскаленной лавы.
Что такое извержение вулканов
Вулканы можно сравнить с бездонными котлами, кипящими в недрах Земли. Большинство расположено на стыке тектонических плит. Они разбросаны по всему миру. На планете около 1500 активных вулканов. Около 600 из них извергались в период истории человечества. Около 160 – каждое десятилетие, от 50 до 70 – ежегодно. На дне мирового океана – несчетное количество морских вулканов.
Понятие «вулканизм» относится не только к извержениям. Оно обозначает весь круг природных явлений, связанных с расплавленными массами магмы и их побочными продуктами, как поверхностном, так и глубинном уровне.
Строение вулканов
На вершине вулкана находится кратер. Внутри – лавовыводящий канал или жерло.
По форме выделяют несколько видов вулканов:
Для оценки этого явления разработана шкала VEI. Она не имеет верхней границы, каждое следующее значение обозначает извержение, которое в 10 раз сильнее предыдущего. Самые мощные, известные на сегодняшний день, оцениваются в 8 баллов.
Потоки лавы
Супервулканы
Существуют супервулканы, их насчитывается около 20. Они извергаются из-за чудовищной силы взрыва под землей. Это происходит очень быстро и имеет огромные последствия для климата. Эти гиганты имеют форму огромной кальдеры. Супервулканы извергаются примерно один раз в 50 000 лет.
Почему происходят извержения вулканов
В глубине нашей планеты температура достигает 4500°С. Это почти столько же, сколько и на поверхности Солнца. Земной шар состоит из земной коры, мантии и ядра. Чем ближе к центру, тем большее давление испытывают находящиеся там вещества. При столкновении и сдвиге плит в коре возникают трещины и давление в этом месте понижается. Магма (это расплавленная мантия) движется к поверхности и происходит выброс. На поверхность Земли выходит смесь газов, магмы, горных пород и вулканического пепла, образующих пирокластический поток.
Принято выделять три этапа извержения – субвулканический (подъем магмы в коре), само извержение и поствулканическая стадия (выбросы прекращаются, наблюдается выделение паров и газовых струй).
Выброс пепла
Классификация извержений
Ученые выделяют следующие типы извержений:
Последствия
Лава, мчащаяся в разные стороны с огромной скоростью, уничтожает и сжигает все на своем пути. Вулканы стирали с лица Земли целые города. Подводные вулканы вызывают мощнейшие волны – цунами, которые затопляют прибрежные районы. Извержения вулкана могут вызвать даже изменения климата. Застывшая лава формирует рельеф и меняет тем самым ландшафт нашей планеты.
Разрушительные последствия явления
Меры безопасности
Активность вулкана невозможно предотвратить, единственный способ спастись – эвакуация населения из опасной зоны. Поэтому важной мерой безопасности является прогнозирование извержений.
Для этого больше 100 лет назад был разработан прибор – сейсмометр. Он работает по принципу маятника.
В активных вулканах происходят сотни небольших землетрясений. Часть конструкции прибора уходит на несколько метров Землю. Волна от землетрясений толкает бетонный постамент, на котором расположен прибор. Колебания коры передаются на барабан с бумагой, и тот начинает раскачиваться. Также имеется неподвижная стрелка, уравновешенная грузами. Во время раскачивания барабана она прорисовывает на нем волну. В 1915 году, когда началось использование сейсмометра, струйных принтеров еще не было, и ученые вручную коптили кальку, чтобы стрелка могла начертить на ней след.
Анализируя полученные данные, сейсмологи выделили особо значимые сигналы. Например, сигнал А-типа Он имеет четкое начало и резкое окончание. Это признак того, что магма раскалывает камни вулкана, продвигаясь к поверхности, чем она ближе к кратеру, тем чаще будут такие сигналы.
Позже выделили сигналы B-типа. Они длиннопериодные, не имеют ярко выраженного начала, и характеризуются медленным, последовательным угасанием. Сигналы этого типа – самые точные предвестники извержений. Они показывают рост давления в жерле вулкана, которое создается вулканическими газами и магмой.
Самые сильные извержения в истории
Рассмотрим наиболее мощные из известных на данный момент извержений:
Извержение – завораживающее зрелище, олицетворяющее силу и мощь сил природы. Кратеры потухших и действующих вулканов привлекают сотни путешественников по всему миру. Наверно, из-за того, что в таких местах можно по-настоящему прочувствовать дыхание нашей планеты.
Почему извергается вулкан?
Что такое литосфера?
Оболочка земли носит название «литосфера», в переводе с греческого языка это означает «каменная оболочка». Если смотреть по меркам целой планеты, то толщина литосферы не такая уж и большая — всего один процент радиуса Земли. Но по обычным меркам, оболочка всё же достаточно «прочная» — семьдесят-восемьдесят километров суши и где-то двадцать километров глубины в области океанов. Из-за чередования суши и водоёмов, из-за различных разломов литосфера не представляет собой целостное полотно, а больше похожа на лоскутное одеяло.
Мантия Земли представляет собой вязкую горячую субстанцию. Её температура очень высокая, и чем ближе к ядру, тем выше. Казалось бы, что из-за горячей температуры мантия должна быть очень жидкой, но это не так. Следует помнить, что на неё действует колоссальное давление в центре планеты, поэтому субстанция становится более тягучей, похожей на смолу. Из-за того, что температура в мантии разная, её «потоки» очень медленно, но перемещаются: холодная часть опускается, а горячая поднимается. Литосфера как бы дрейфует на этой «смоляной» мантии, закрепившись в ней благодаря своему весу.
Когда горячие потоки мантии достигают подошвы литосферы, они некоторое время двигаются вдоль «кожуры Земли». За время движения массы охлаждаются и начинают оседать к центру планеты. Во время горизонтального движения мантии у литосферы происходит движение и частей самой «оболочки». Литосферные плиты начинают тоже медленно перемещаться, сталкиваясь и наслаиваясь друг на друга.
В процессе наложения плит друг на друга та плита, что очутилась внизу, под тяжестью верхней части литосферы начинает медленно опускаться в мантию. Под воздействием больших температур погрузившаяся плита начинает плавиться. Эта расплавленная часть с породами, газами и парами, которые в ней содержатся, называется магма.
По своей консистенции магма густая, но всё же более жидкая, нежели мантия. В переводе с греческого языка «магма» означает «густая паста» или «тесто», «месиво», «густая мазь».
Магма гораздо легче, чем все породы около неё. Как более лёгкая часть она начинает медленно подниматься обратно к литосфере, задерживаясь в так называемых «магматических очагах», размещённых вдоль тех мест, где столкнулись литосферные плиты.
Оправдывая своё имя, магма ведёт себя как настоящая опара: увеличивается в объёме, заполняет собой всё возможное пространство и поднимается из недр планеты по всем изломам и трещинам, которые может найти. Поднявшаяся опара всегда пытается «выйти из берегов», убегая из той посуды, в которую была помещена. Так и магма находит для себя трещину или тонкое место в литосфере и прорывается на поверхность. Такой «побег» магмы и называют извержением вулкана.
Почему происходит извержение вулкана?
Извержение случается из-за скопления газов и последующей дегазации. В своей жизни все мы не раз видели подобный процесс. Вспомните, что происходит, когда мы открываем бутылку с шипучим напитком. Раздаётся небольшой хлопок, часть жидкости превращается в пену и поднимается по горлышку, иногда идёт еле видный дымок. А что произойдёт, если перед открытием крышки бутылку сильно потрясти? Газированный напиток попытается резко освободиться из плена ёмкости, в которую заточён. Причём если слабогазированный напиток типа кваса или лимонада будет освобождаться из бутылки посредством сильного пенообразования, то сильногазированный может создать немало проблем. Нагретое или растревоженное тряской шампанское не просто «выстрелит» пробкой, но и выплеснется наружу всем своим содержимым. Процесс дегазации обычного игристого вина настолько мощный, что если бутылка будет неплотно закупорена, пробку просто напросто выбьет.
Магма, скопившаяся в магматическом очаге, находится под таким же давлением, что и шипучие жидкости в бутылках. Находясь не так глубоко от поверхности земли, магма ищет слабое место, чтоб так же прорваться наружу. Причём, чем плотнее была «пробка» земной коры, тем сильнее будет выстрел, то есть извержение.
Вышедшая на поверхность магма, растерявшая по пути свои газы и пар, становится лавой. Газы, выделяющиеся при извержении вулкана, – горючие, и поэтому легковоспламенимые. Загораясь внутри вулкана, они тут же взрываются с огромной силой. Мощность взрыва настолько разрушительна, что после такого извержения вместо когда-то стоявшей горы остаётся лишь нечто вроде воронки (кальдера). Если же извержение не утихает, то в этом же «карьере» начинает образовываться новый вулкан.
Случается, что магма находит место потоньше, без плотно сидящих «пробок», и тогда никаких взрывов не случается вообще. Лава спокойно выбирается и разливается недалеко от вулкана. Примером такого «тихого извержения» стали вулканы на Гавайских островах.
Бывает, что магма скапливается, но не может найти выход на поверхность. Тогда она так и остаётся, застывая в недрах Земли. Ввиду того что извергаться нечему, вулкан не образовывается.
Что происходит внутри вулкана?
Дегазация магмы оканчивается в тот момент, когда она наконец оказывается на поверхности. «Освободившаяся» магма представляет собой уже известную нам лаву, а также пепел, газы, пары воды и обломки горных пород.
После окончания дегазации давление в очаге спадает, извержение вулкана завершается. Жерло вулкана «запечатывается» застывшей лавой. Из-за сильного жара в магматическом очаге такое запечатывание не всегда плотное — в таком случае на поверхности Земли могут образовываться струи горячих источников, называемых гейзерами, и потоки вулканических газов — фумаролов. Если у вулкана ещё есть такие источники воды и газов, то он считается действующим. Магма продолжает в нём скапливаться, и однажды может начать процесс извержения снова. Причём совершенно неважно, сколько прошло лет с последнего извержения и сколько уже газы и источники продолжают свою активность. Истории известны случаи, когда спящие (то есть извергавшиеся хотя бы однажды, но на данный момент затихнувшие) вулканы извергались спустя несколько столетий покоя.
Если спящими называют вулканы, извержение которых происходило во время существования людей (и о которых остались какие-либо сведения), то потухшими (древними) считаются те вулканы, что были активны очень давно. Так, шотландский город Эдинбург образован как раз на одном из таких древних вулканов, который был активен триста миллионов лет назад — не то что до появления людей, но даже до того времени, когда обитали динозавры.
Причины извержения вулканов
Земли, расположенные у подножья вулканов, являются одними из наиболее плодородных территорий нашей планеты, потому что извержения, которые производит жерло вулкана насыщают грунт огромным количеством питательных элементов и минералов.
Даже если вулкан давно спит и никак себя не проявляет, ветер, обдувающий его камни, разносит в разные стороны нужные для земли вещества. Поэтому люди постоянно селятся не только у подножия вулканов, но и на склонах гор, и не обращают ни малейшего внимания на периодически возникающие толчки в регионе.
Зря. Всем известна участь жителей Помпеи, которых похоронило извержение вулкана Везувий почти 2000 лет тому назад. Трагедии вполне можно было бы избежать, если бы они обратили внимание на участившиеся землетрясения магнитудой в 5-6 баллов.
Извержение вулкана: вулканы земного шара
Где осуществляется происхождение вулканов? Появляются огнедышащие горы над местами столкновения друг с другом литосферных плит, в наиболее слабых местах земной коры, через которые наша планета выкидывает наружу раскалённую магму, горючие газы и самый разнообразный вулканический материал, который впоследствии эти горы и образовывают.
Что касается слова «вулкан», то само оно латинского происхождения – именно так в Древнем Риме местные называли бога огня. Интересно, что первым такое название получила гора Этна (именно там, по утверждениям местных жителей, находилась кузница Вулкана).
Существуют разные типы вулканов. В настоящее время геологи насчитывают на нашей планете около полторы тысячи действующих вулканов, не считая подводных. Что же касается последних, то в океанических и морских глубинах расположено около 20% от общей численности всех существующих в мире вулканов, в т. ч. и угасших.
Именно им мы обязаны новыми участками суши, иногда возникающим посреди бескрайнего океана: после того, как подводные вулканы извергают огромное количество лавы, их вершины со временем достигают океанической поверхности и образуют острова (например, Гавайские с вулканом Мауна-Кеа или Канарские с Тейде).
Чтобы поехать туда, нужно лишь заказать билеты здесь:
Наибольшее количество вулканов (две трети) находятся в так называемом Тихоокеанском Огненном Кольце, обрамляющий края огромной тихоокеанской плиты, что находится в постоянном движении и всё время сталкивается с соседними плитами. Сюда относят вулканы Кракатау и Бромо.
Извержение вулкана: видео
Роль вулканов в жизни планеты и человека
Приуменьшить роль вулканов в жизни нашей планеты невозможно. Прежде всего потому, что если бы не они, то вполне возможно, что Земля до сих пор представляла бы собой разгорячённый космический шар: именно огнедышащие горы выводили в своё время наружу из недр земного шара водяной пар, охлаждая тем самым литосферу и атмосферу планеты.
По утверждению геологов, одно-единственное извержение огненной горы на одном из индонезийских островов более 75 тыс. лет тому назад повергло всю нашу планету в эпоху Ледникового периода, а в атмосфере образовалась серная кислота.
Они на протяжении всей истории земного шара активно участвовали в создании и уничтожении различных участков суши. Например, довольно недавно, в 1963 году возле юго-западного берега Исландии одним из подземных вулканов был создан небольшой остров Суртсей, площадью в 2,5 кв. км.
В далёком прошлом (в 16-17 в. до н.э.) другим подобным вулканом был почти полностью уничтожен остров Санторини (Эгейское море). При этом решающую роль сыграл давно спящий вулкан, который внезапно с неожиданной силой снёс вершину горы и извергал лаву на протяжении долгих дней (пока почти полностью не уничтожил остров, погубив тем самым минойскую цивилизацию и вызвав огромнейшее цунами). Всё, что осталось от острова после окончания извержения – это большой серповидный островок с самой большой кальдерой в мире.
Причины извержения вулкана
Изучая причины извержения вулкана, посмотрим, что представляет из себя Земля в разрезе. Фактически она напоминает яйцо, в центре которого в окружении мантии и литосферы находится чрезвычайно твёрдое ядро.
Сверху нашу планету защищает довольно-таки тонкая, но одновременно с этим – твёрдая скорлупа, иначе говоря, земная кора, литосфера. На суше её толщина обычно варьируется от 70 до 80 км, на океаническом дне – в районе двадцати.
Под литосферой расположена вязкая, словно горячая смола, прослойка из раскалённой мантии: температура её в глубине планеты достигает тысячи градусов (чем ближе к центру Земли, тем она горячей). Чтобы получить её температурные показатели, вулканологи используют специальные электрические термометры «термопара» – изготовленные из стекла приборы в ней практически сразу плавятся. Жизнь нашей планеты изнутри выглядит следующим образом:
Часть мантии, что находится ближе к литосфере и та, что пребывает возле ядра, постоянно перемешивается между собой: раскалённая поднимается вверх, холодная – опускается вниз.
Поскольку мантия сама по себе имеет чрезвычайно вязкую структуру, то со стороны может показаться, что земная кора в ней как бы плавает, уйдя немного вглубь под давлением собственного веса.
Достигнув земной коры, постепенно остывающая лава некоторое время двигается вдоль неё, после чего, охладев, опускается вниз.
Двигаясь вдоль литосферы, магма приводит в движение отдельные участки земной коры (иначе говоря – литосферные плиты), которые из-за этого периодически сталкиваются друг с другом.
Часть литосферной плиты, что оказывается снизу, погружается в более горячую мантию и практически сразу же начинает плавиться, образуя магму – вязкую массу, состоящую из расплавленных пород и содержащую в себе различные газы и водяной пар. Несмотря на то, что образовавшаяся магма не такая густая, как мантия, она всё равно остаётся довольно-таки вязкой консистенции.
Поскольку магма по своей структуре намного легче, чем окружающие её породы, она снова поднимается наверх и постепенно скапливается в магматических очагах, что расположены вдоль всех мест, где сталкиваются литосферные плиты.
Роль магмы
А вот дальше магма своим поведением напоминает дрожжевое тесто: она увеличивается в объёме и занимает абсолютно всю свободную территорию, до которой только может добраться, поднимаясь из недр нашей планеты по всем доступным ей трещинам.
Добравшись до наименее плотно закупоренных мест, под влиянием содержащихся в ней газов, что пытаются любым способом её покинуть (процесс этот называется дегазация магмы), она пробивает земную кору и, выбив «пробку» вулкана, вырывается наружу.
Поднявшись наверх и вырвавшись из замкнутого пространства, магма практически сразу теряет газы и пары воды, и становится лавой (магмой, обеднённой газами), способной передвигаться со скоростью около 90 км/ч. Газы, что вырываются на свободу, являются горючими и взрываются в кратере вулкана (кратер вулкана — воронкообразное углубление на вершине или склоне вулканического конуса), оставляя после себя в горе огромных размеров воронку (кальдеру). Вулкан извергается следующим образом:
Строение вулкана
После того как магма вышибает пробку вулкана, давление в магматическом очаге (его верхней части) моментально понижается. Растворённые газы, что находятся внизу, продолжают бурлить и продолжают оставаться составной частью магмы.
Чем ближе в жерлу, тем газовых пузырьков становится больше. Когда их оказывается слишком много, то они решительно устремляются наверх, наружу, поднимая вместе с собой ещё и расплавленную магму.
В тоже время возле кратера вулкана накапливается пенистая масса, в застывшем варианте известная нам как пемза.
Оказавшись на свободе, газы полностью покидают магму, которая из-за этого трансформируется в лаву и выносит из глубины земного шара пепел, пар и осколки горных пород (среди которых нередко попадаются глыбы величиной с дом). Что же касается самого извержения, то его ещё и характеризует чередование слабых и мощных взрывов.
Высота подъёма выбрасываемых из недр Земли веществ обычно варьируется от одного до пяти километров, но бывает и значительно выше. Например, в 50-х годах прошлого века высота выкинутых обломочных материалов вулкана Безымянного (Камчатка) достигала 45 км, а сами выбросы разлетались по округе на расстояние в несколько десятков тысяч километров.
В случае чрезвычайно сильного извержения объём вулканических выбросов может составлять нескольких десятков кубических километров, а количества пепла быть настолько огромным, что возникает абсолютная тьма, которую обычно можно наблюдать только в полностью закрытом от света пространстве. 
Продукты извержения вулканов подразделяются на разные типы. Они могут быть газообразными (вулканические газы), жидкими (лава) и твёрдыми (вулканические горные породы). В зависимости от характера продуктов извержения вулканов и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты.
Завершение процесса
Когда газы с шумом и взрывами уходят из магмы, давление, что перед этим возникло в магматическом очаге, значительно понижается, и извержение останавливается. После этого извергающее жерло вулкана закрывает остывающая лава, причём иногда делает это довольно прочно, а иногда – не совсем. И тогда на земную поверхность продолжают вырываться в незначительном количестве газы (фумаролы) или фонтаны кипящей воды (гейзеры), а сам вулкан считается действующим.
Это значит, что внизу скоро снова станет собираться магма, и, достигнув определённого объёма, извержение начнётся снова. Ярким примером является вулкан Кракатау, потрясший весь мир в 1883 году.
Виды вулканов
Вулканологи часто задавались вопросом, какие бывают виды вулканов? Во время исследований выделили несколько видов:
Действующие. Жерло вулкана считается действующим, если оно постоянно или периодически выкидывает магму и этому явлению есть документальные подтверждения. Если выбросы нигде не зафиксированы, но вулканы активно выделяют горячие газы и кипящие фонтаны, их также относят к данному типу.
Уснувшие. Вулкан называют спящим, если о его извержении нет никаких зафиксированных сведений, но вместе с тем он сохранил свою форму и под ним постоянно происходят небольшие землетрясения и сотрясения, а в магматический очаг поступают новые порции магмы. При этом известно немало случаев, когда вулканы молчали более тысячи лет, а потом просыпались и возобновляли свою активную деятельность.
Потухшие. Потухшие (древние) вулканы активно работали в далёком прошлом, но в данный момент сильно разрушены, размыты и не проявляют никакой вулканической активности, а литосферные плиты в этом районе абсолютно никуда не движутся. Примером потухшего вулкана может служить высочайший вулкан мира – Охос-дель-Саладо или гора, на которой расположена столица Шотландии: по предположения учёных, в последний раз он извергал лаву более 300 млн. лет назад (динозавры в то время ещё не существовали и близко).
Трещинные. Лава далеко не всегда вырывается из горы с шумом и взрывами. Если она находит более лёгкий выход на поверхность, то вытекает абсолютно бесшумно (такое явление можно наблюдать, например, на Гавайских островах), и растекается по огромной территории. После того как лава охлаждается, она трансформируется в твердый каменный слой (базальт). При этом после каждого следующего извержения его толщина значительно увеличивается (нередко до десяти метров за раз). Такие типы вулканов называют линейными (трещинными) и их извержения характеризует довольно таки спокойный характер.
Центральные. Вулканы бывают и центрального типа. Именно он издаёт наибольшее количество шума, взрывов, а последствия его деятельности как для людей, так и для окружающей среды бывают довольно плачевны. Его характеризует центральный канал (жерло вулкана), который выводит на поверхность магму. Заканчивается он расширением (кратером), которое со временем, по мере роста вулкана, постепенно перемещается наверх. Часто в кратере такой горы образовывается озеро, состоящее из жидкой лавы, как например, в вулкане Ньирагонго. Если же магма состоит из более вязкой консистенции, жерло вулкана она закупоривает очень крепко, что в дальнейшем приводит к чрезвычайно сильным выбросам.
Как пережить извержение вулкана
Несмотря на опасность, люди продолжают жить у подножия опасного соседа, вулканологами разработан целый комплекс мероприятий, целью которых является предупредить местное население о приближающейся опасности, а в случае попадания в опасную ситуацию, знать, как надо действовать, чтобы сохранить себе жизнь.
Прежде всего, нужно обязательно отслеживать все предостережения вулканологов о возможном начале вулканического извержения. Если нет возможности выехать из опасной территории, при первом же оповещении об опасности, необходимо запастись автономными источниками освещения и обогревателями, а также водой и едой в расчёте на несколько дней. Если уехать из опасной местности до начала извержения не удалось, необходимо плотно и надёжно закрыть все оконные и дверные проёмы, а также вентиляционные и дымовые каналы.
Извержение возле города
Владельцы домашних животных обязательно должны завести их в полностью закрытые помещения. Если вулканические выбросы застали человека на улице, он должен любым способом защитить тело (в первую очередь – голову) от падающих камней и пепла.
Поскольку извержение вулкана обычно сопровождают разные природные катаклизмы (наводнения, селевые потоки), в это время необходимо уйти подальше от рек и долин, чтобы не оказаться в зоне затопления или не быть погребённым под грязью (желательно находиться в это время на какой-либо возвышенности).
Пережив извержение, прежде чем выйти наружу, необходимо закрыть марлевой повязкой рот и нос, а также одеть защитные очки и одежду, которые предотвратят появление ожогов. Не стоит вырываться из зоны бедствия на машине сразу после выпадения пепла – она практически сразу же будет выведена из строя. Покинув помещение, необходимо очистить от пепла и других вулканических выбросов крышу дома (укрытия), иначе она может разрушиться, не выдержав огромной нагрузки.