Kaip mokslininkai stebi ugnikalnių išsiveržimus?
Trumpas atsakymas: Mokslininkai stebi ugnikalnius naudodami įrankius, kurie klausosi žemės drebėjimų, matuoja grunto judėjimą ir ima dujų bei šilumos mėginius. Šie signalai padeda jiems nustatyti, ar magma (ištirpusi uoliena) juda po žeme ir ar netrukus gali įvykti išsiveržimas.
Kas iš tikrųjų vyksta?
Prieš daugelį išsiveržimų ugnikalniai duoda įspėjamuosius ženklus. Maži žemės drebėjimai įvyksta, kai magma veržiasi pro uolienas. Žemė gali lėtai pakrypti arba pakilti, kai magma užpildo kišenę po ugnikalniu.
Dujų, tokių kaip sieros dioksidas, dažnai padaugėja, kai magma kyla. Mokslininkai stato seismometrus žemės drebėjimams registruoti, o GPS arba posvyrio matuoklius – judėjimui matuoti. Palydovai taip pat gali aptikti žemės pokyčius ir šilumą iš kosmoso.
Sujungdami daugybę matavimų, mokslininkai įvertina išsiveržimo tikimybę ir prireikus įspėja žmones. Stebėjimas nesustabdo išsiveržimų, tačiau padeda bendruomenėms pasiruošti ir, kai įmanoma, išlikti saugioms.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Mogi elastinės deformacijos modelis (kaip suslėgtas požeminis šaltinis sukelia žemės pakilimą arba pasvirimą).
Mogi modelyje magmos kišenė traktuojama kaip suslėgtas taškinis šaltinis elastingoje uolienoje. Jei slėgis arba tūris kišenėje didėja, aplinkinė uoliena išlinksta ir paviršius virš jos gali išsipūsti į viršų. Tokie prietaisai kaip GPS, posvyrio matuokliai ir palydovinis radaras (InSAR) matuoja šį pakilimą.
Seismometrai registruoja nedidelius žemės drebėjimus, kylančius dėl įtrūkusios uolienos ar judančios magmos. Dujų monitoriai matuoja vulkaninių dujų pokyčius, nes dujų tirpumas magmoje mažėja mažėjant slėgiui, todėl dujos išsiveržia, kai magma kyla (Henriko dėsnis). Deformacijos, seisminių ir dujų duomenų derinimas suteikia aiškesnį vaizdą nei bet kuris vienas signalas.
Kaip mes tai žinome: Žemės pakilimas ir seisminiai modeliai buvo pastebėti prieš daugelį išsiveržimų ir atitinka Mogi stiliaus modelius bei fizinius laboratorinius eksperimentus, kurie rodo, kad suslėgti skysčiai deformuoja elastingas medžiagas . Palydoviniai ir antžeminiai duomenys, palyginti su išsiveržimų istorija, taip pat patvirtina šias interpretacijas .
Pavyzdžiai gamtoje
- Šv. Elenos kalnas (JAV): seismometrai ir dujų jutikliai rodė neramumus prieš 1980 m. išsiveržimą ir vėlesnio aktyvumo metu.
- Kilauea (Havajai, JAV): GPS, polinkio matuokliai, terminės kameros ir dujų matavimai seka magmos judėjimą ir lavos srautus.
- Etnos kalnas (Italija): radarų palydovai ir seisminiai tinklai stebi deformaciją ir dažnus išsiveržimus.
- Sakuradžima (Japonija): tankus seisminis ir pelenų/dujų stebėjimas padeda greitai įspėti netoliese esančius miestus.
Namų Darbai
Baliono pakėlimo modelis
Sauga: Turėkite šalia suaugusįjį, kuris padėtų naudoti balioną ir stebėti smulkias dalis.
Priemonės
- balionas
- negili kepimo skarda
- smėlis arba miltai
- liniuotė
- žymeklis
Žingsniai
- Pripildykite skardą lygiu smėlio arba miltų sluoksniu, kuris pavaizduotų žemę.
- Padėkite išleistą balioną po skardos paviršiaus centru, kad jis būtų lygus po smėliu.
- Žymekliu pažymėkite tinklelį ant smėlio paviršiaus ir išmatuokite atstumus nuo centro liniuote.
- Švelniai pripūskite balioną ir sustokite; išmatuokite, kiek pakyla paviršius, ir atkreipkite dėmesį, kurios tinklelio linijos juda.
- Pakartokite su šiek tiek daugiau oro ir stebėkite, kaip iškilimas auga ir plinta. Ką tai rodo: Padidėjęs slėgis po paviršiumi pakelia ir pakreipia žemę, tarsi magma pripūstų kamerą po žeme.
Žodynas
- Seismometras: įrankis, registruojantis žemės vibracijas ir žemės drebėjimus. GPS (Visuotinė padėties nustatymo sistema): palydovai, leidžiantys mokslininkams matuoti nedidelius žemės judesius. InSAR (Interferometrinis sintetinės apertūros radaras): palydovinio radaro metodas, kuris aptinka nedidelius žemės pokyčius, lygindamas vaizdus laikui bėgant.
- Pakreipimo matuoklis: prietaisas, matuojantis labai mažus žemės nuolydžio ar pasvirimo pokyčius.
Atsakymai į klausimus
Ar stebėjimo duomenimis galima tiksliai numatyti, kada išsiverš ugnikalnis?
Ne. Stebėjimas rodo didesnę tikimybę ir išsiveržimo laiką, tačiau tikslaus momento paprastai neįmanoma nuspėti.
Ar visi išsiveržimai turi aiškius įspėjamuosius ženklus?
Daugelis jų turi, tačiau kai kurie išsiveržimai įvyksta be jokio įspėjimo, todėl mokslininkai naudoja daug įrankių ir atlieka kruopštų tyrimą.
Kaip greitai įspėjimai gali pasiekti žmones?
Daugelyje vietų įspėjimai gali būti paskelbti per kelias valandas ar net dienas, priklausomai nuo signalų ir pasirengimo.