Erupções vulcânicas expelem lava, rocha e cinzas no ar. Quando fragmentos desses materiais se misturam e colidem no escoamento, eles podem criar um potencial elétrico grande o suficiente para gerar raios.

Uma nova pesquisa feita por cientistas e colaboradores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) descobriu que as ondas de choque estacionárias no fluxo supersônico de gases impedem a propagação de descargas elétricas como faíscas e relâmpagos. Isso sugere que choques permanentes formados por uma erupção vulcânica podem suprimir ou reduzir os raios do vulcão durante a fase inicial de uma erupção. A nova pesquisa aparece na revista Comunicações Terra e Meio Ambiente .

Na natureza, descargas elétricas na forma de relâmpagos são frequentemente observadas não apenas em nuvens de tempestade, mas também em ambientes amplamente diversos que exibem fl uxos carregados de partículas turbulentas, como plumas vulcânicas e redemoinhos de poeira.

Durante a descarga elétrica, emissões de radiofrequência (RF) podem ser registradas, fornecendo um meio de rastrear a evolução progressiva no espaço e no tempo da fonte de relâmpagos. Semelhante à detecção de nuvens de tempestade e tempestades, A detecção de RF também está sendo usada para detectar e informar sobre os perigos associados a plumas vulcânicas carregadas de cinzas e nuvens de cinzas. Em particular, relâmpagos em vulcões ativos em estado de agitação podem indicar o início de uma atividade explosiva perigosa e a produção de plumas de cinzas. Além disso, tanto as descargas observáveis ​​quanto as emissões de RF podem revelar os mecanismos que iniciam o relâmpago e oferecer pistas sobre a composição do material em erupção.

Erupções vulcânicas explosivas podem gerar raios que emitem assinaturas de RF. Nos primeiros momentos da erupção, além disso, ondas de choque no fluxo supersônico podem atuar para mediar o caminho do relâmpago, modificando de forma reconhecível as assinaturas de RF.

A equipe imaginou faíscas e um choque permanente juntos em um jato supersônico transitório de micro-diamantes arrastados em argônio. As ondas de choque representam uma transição abrupta na densidade do gás e, portanto, na tendência do gás para ionizar. As simulações dinâmicas e cinéticas de fluidos do experimento ilustraram como as faíscas observadas são limitadas pelo choque permanente.

"Mostramos que as faíscas transmitem uma impressão do fluxo explosivo e abrem o caminho para uma nova instrumentação para diagnosticar fenômenos explosivos atualmente inacessíveis, "disse o autor principal Jens von der Linden, ex-cientista do LLNL agora no Instituto Max Planck de Física do Plasma.

Erupções vulcânicas explosivas produzem fl uxos supersônicos através da liberação repentina de gases sobrepressurizados contidos no magma em erupção, resultando em ondas de choque.

Observações de vulcões em erupção no Alasca, Islândia e Japão revelaram que nos primeiros segundos após o início de uma erupção explosiva, Assinaturas de RF distintas daquelas produzidas por raios formadores de líderes são registradas nas proximidades (dentro de dezenas a centenas de metros) das aberturas do vulcão.

"Se as fontes de emissão contínua de radiofrequência perto da ventilação forem reguladas por ondas de choque estacionárias, em seguida, as antenas distribuídas poderiam apontar suas localizações, rastrear a evolução da regulação do choque permanente e fornecer uma visão sobre a pressão e o conteúdo de partículas do fl uxo explosivo, "disse Jason Sears, Cientista do LLNL e investigador principal do projeto. "Os experimentos e simulações de descompressão rápida que Jens conduziu permitem a observação e análise de eventos explosivos que produzem RF em seu início."