火山吐突然煙圈是怎麼回事?它要爆炸了嗎?觀看會吸入二手煙嗎?

2024年05月14日06:51:10 搞笑 6953

撰文 | ziv

審校 | cloud


上月初,有人看到義大利埃特納火山吐出了一個個「煙圈」,向西西里島上空飄去。

這些「煙圈」呈現出白色圓環狀,在天上晃晃悠悠的好像小水母。

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火山:我並沒有在抽煙!(圖片來源:youtube-ap)
這種「煙圈」被火山學家稱為火山渦環。它們的主要成分是水蒸氣,還夾雜著一些其他氣體,比如二氧化硫和二氧化碳。
當火山口湧出的一股股熱氣遇到上方的冷空氣,就會使水蒸氣凝結。它們本身是無色的,不過凝結到一定程度,就會變成白色被我們看到。
一位火山學家表示,這些小圓環來自埃特納火山東南火山口的一處新的開口。它先噴出了一縷縷發光的氣體,第二天就開始產生大量圓環。
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(圖片來源:youtube-ap)

想要形成這種又圓又白的火山渦環並不容易。
首先對於火山來說,要形成這樣完美的環,火山口必須非常圓才行。
另外天氣條件也非常重要,如果有強風可能就沒法形成火山渦環,而天氣非常平靜時,這些渦環能在空中懸掛好幾分鐘
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此前人們觀察到埃特納火山吐出的煙圈(圖片來源:參考資料[4])

真正讓人感到困惑的,是火山內部的這「一股股熱氣」從哪裡來?以及,為什麼有些火山能吐煙圈,有的不能?為什麼有時一座火山可以吐出很多煙圈,有時卻沒有?這些問題都不好回答。
直到去年(2023年),終於有科學家通過計算機模型大致模擬出了火山內部的過程。
參與其中一位科學家是來自義大利的火山學家西蒙娜·斯科洛(simona scollo),她說火山渦環的形成機制有點像海豚吐泡泡。
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(圖片來源:youtube-raymond holmes jr

海豚會先到水面深吸一口氣,然後用將氣從嘴或氣孔里推出來,在壓力作用下使其形成一個環。
科學家通過熱成像攝像機觀察到,在火山渦環出現的前幾分鐘,會有一股熾熱的水蒸氣以極快的速度從火山口噴出,然後水蒸氣沿著火山口的邊緣向外捲起,形成管狀的渦環
渦環中心的部分則以更高的速度被推出火山口,拖著渦環向上飄去。渦環也隨著水蒸氣凝結變得越來越清晰。
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計算機模擬的火山口形成渦環的過程(圖片來源:參考資料[4])

通過模擬,科學家認為這些氣團來自火山通道深處岩漿中的一個個小氣泡。小氣泡聚集在一起,形成更大的加壓氣團,跟周圍的岩漿一起上升。
當岩漿帶著氣泡來到出口附近時,會遇到兩種情況,第一種是岩漿通道上面是開口的,另一種是岩漿通道的上方被之前冷卻凝固的岩漿堵住了。
在開口的通道中,岩漿內部的加壓氣團和外部大氣存在壓力差,它們會頂破上方薄薄的岩漿層,小小爆發一下。可以想像煮粥的時候表面上那些「噗」了一下的小氣泡。
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岩漿上升遇到的兩種不同情況。圖中橙色的部分是岩漿,藍色的是岩漿中的氣團(圖片來源:參考資料[4])

在被堵住的通道中,氣體會在凝固的岩漿「塞子」下方聚集,如果下面又有不斷湧上來的氣泡,氣壓就會進一步增加。在這種情況下,可能會產生突然的爆炸,氣體可以將塞子頂起,或者將它震碎。
通道頂部的這兩種情況都會產生非常快速的向上的氣流,滿足形成火山渦環的條件。第一種情況比較好理解,在第二種情況中,如果塞子破裂,就可以給逸出的氣體讓路。
儘管聽起來有點危險,但是科學家表示吐煙圈的火山並沒有噴發的風險
埃特納火山曾噴發過數十次,最猛烈的一次發生在1669年。熔岩流摧毀了山坡下的十幾個村莊,人們在村莊上方挖了一條溝渠,努力將熔岩流引走,這可能是歷史上人類第一次成功轉移熔岩流。
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2013年埃特納火山爆發時的場景(圖片來源:wiki)

不過這次埃特納火山爆發的概率並不大,火山學家表示火山排氣降低了爆發的可能性,如果它最終噴發,也只會噴出幾股火山灰,也許還有一點岩漿,但不會有什麼破壞性。
所以人們大可以放心遠遠欣賞火山吐煙圈,畢竟這種現象並不常見。


參考資料:

[1]https://www.straitstimes.com/world/europe/italy-s-mount-etna-recorded-blowing-smoke-rings-into-the-sky-in-rare-occurrence?close=true

[2]https://www.smithsonianmag.com/smart-news/mount-etna-puffs-smoke-rings-into-the-sky-180984120/

[3]https://www.nytimes.com/2024/04/09/world/europe/smoke-rings-italy-volcano.html?auth=login-google1tap&login=google1tap

[4]https://www.nature.com/articles/s41598-022-26435-0

[5]https://www.britannica.com/place/mount-etna




將「把科學帶回家」

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