⽕⼭吐烟圈是怎么回事?它要爆炸了吗?观看会吸⼊⼆⼿烟吗?

作者: Ziv

来源: 把科学带回家

发布日期: 2024-05-16 11:29:36

本文探讨了意⼤利埃特纳⽕⼭吐出“烟圈”的现象,解释了这种被称为⽕⼭涡环的现象是如何形成的,以及其背后的科学原理。文章还提到,尽管这种现象看起来有些危险,但实际上吐烟圈的⽕⼭并没有喷发的⻛险。

上⽉初,有⼈看到意⼤利埃特纳⽕⼭吐出了⼀个个“烟圈”,向⻄⻄⾥岛上空飘去。这些“烟圈”呈现出⽩⾊圆环状,在天上晃晃悠悠的好像⼩⽔⺟。这种“烟圈”被⽕⼭学家称为⽕⼭涡环。它们的主要成分是⽔蒸汽,还夹杂着⼀些其他⽓体,⽐如⼆氧化硫和⼆氧化碳。当⽕⼭⼝涌出的⼀股股热⽓遇到上⽅的冷空⽓,就会使⽔蒸⽓凝结。它们本身是⽆⾊的,不过凝结到⼀定程度,就会变成⽩⾊被我们看到。

想要形成这种⼜圆⼜⽩的⽕⼭涡环并不容易。⾸先对于⽕⼭来说,要形成这样完美的环,⽕⼭⼝必须⾮常圆才⾏。另外天⽓条件也⾮常重要,如果有强⻛可能就没法形成⽕⼭涡环,⽽天⽓⾮常平静时,这些涡环能在空中悬挂好⼏分钟。真正让⼈感到困惑的,是⽕⼭内部的这“⼀股股热⽓”从哪⾥来?以及,为什么有些⽕⼭能吐烟圈,有的不能?为什么有时⼀座⽕⼭可以吐出很多烟圈,有时却没有?这些问题都不好回答。

直到去年(2023年),终于有科学家通过计算机模型⼤致模拟出了⽕⼭内部的过程。参与其中⼀位科学家是来⾃意⼤利的⽕⼭学家⻄蒙娜·斯科洛(Simona Scollo),她说⽕⼭涡环的形成机制有点像海豚吐泡泡。海豚会先到⽔⾯深吸⼀⼝⽓,然后⽤将⽓从嘴或⽓孔⾥推出来,在压⼒作⽤下使其形成⼀个环。

科学家通过热成像摄像机观察到,在⽕⼭涡环出现的前⼏分钟,会有⼀股炽热的⽔蒸⽓以极快的速度从⽕⼭⼝喷出,然后⽔蒸⽓沿着⽕⼭⼝的边缘向外卷起,形成管状的涡环。涡环中⼼的部分则以更⾼的速度被推出⽕⼭⼝,拖着涡环向上飘去。涡环也随着⽔蒸⽓凝结变得越来越清晰。

通过模拟,科学家认为这些⽓团来⾃⽕⼭通道深处岩浆中的⼀个个⼩⽓泡。⼩⽓泡聚集在⼀起,形成更⼤的加压⽓团,跟周围的岩浆⼀起上升。

当岩浆带着⽓泡来到出⼝附近时,会遇到两种情况,第⼀种是岩浆通道上⾯是开⼝的,另⼀种是岩浆通道的上⽅被之前冷却凝固的岩浆堵住了。在开⼝的通道中,岩浆内部的加压⽓团和外部⼤⽓存在压⼒差,它们会顶破上⽅薄薄的岩浆层,⼩⼩爆发⼀下。可以想象煮粥的时候表⾯上那些“噗”了⼀下的⼩⽓泡。在被堵住的通道中,⽓体会在凝固的岩浆“塞⼦”下⽅聚集,如果下⾯⼜有不断涌上来的⽓泡,⽓压就会进⼀步增加。

在这种情况下,可能会产⽣突然的爆炸,⽓体可以将塞⼦顶起,或者将它震碎。

尽管听起来有点危险,但是科学家表示吐烟圈的⽕⼭并没有喷发的⻛险。埃特纳⽕⼭曾喷发过数⼗次,最猛烈的⼀次发⽣在1669年。熔岩流摧毁了⼭坡下的⼗⼏个村庄,⼈们在村庄上⽅挖了⼀条沟渠,努⼒将熔岩流引⾛,这可能是历史上⼈类第⼀次成功转移熔岩流。

不过这次埃特纳⽕⼭爆发的概率并不⼤,⽕⼭学家表示⽕⼭排⽓降低了爆发的可能性,如果它最终喷发,也只会喷出⼏股⽕⼭灰,也许还有⼀点岩浆,但不会有什么破坏性。所以⼈们⼤可以放⼼远远欣赏⽕⼭吐烟圈,毕竟这种现象并不常⻅。

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