流出气体中的冲击波可以调节火山闪电

火山喷发将熔岩、岩石和火山灰喷向空中。当这些材料的碎片在流出物中混合并碰撞时，它们会产生足够大的电势以产生闪电。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家和合作者的新研究发现，气体超音速流出中的驻波冲击波可防止火花和闪电等放电传播。这表明火山喷发形成的静震可能会在喷发的初始阶段抑制或减少火山闪电。这项新研究发表在《通信地球与环境》杂志上。

在自然界中，闪电形式的放电不仅在雷云中经常被观察到，而且在表现出充满颗粒的湍流的广泛多样的环境中也经常被观察到，例如火山羽流和尘卷风。

在放电过程中，可以记录射频 (RF)发射，从而提供一种方法来跟踪闪电源在空间和时间上的逐渐演变。类似于雷云和风暴的检测，RF 检测现在也被用于检测和通报与充满火山灰的火山羽和火山灰云相关的危险。特别是，处于动荡状态的活火山上的闪电可以表明危险爆炸活动的开始和灰羽的产生。此外，可观察到的放电和射频发射都可以揭示引发闪电的机制，并提供有关喷发物质构成的线索。

爆炸性火山喷发可以产生发出射频信号的闪电。此外，在喷发的早期，超音速流中的冲击波可能会起到调节闪电路径的作用，从而明显改变射频特征。

该团队对夹带氩气的微金刚石瞬态超音速射流中的火花和持续冲击进行了成像。冲击波代表气体密度的急剧转变，因此代表气体电离的趋势。实验的流体动力学和动力学模拟说明了观察到的火花如何受到站立冲击的限制。

主要作者、前 LLNL 科学家、现任马克斯普朗克等离子体物理研究所的前 LLNL 科学家 Jens von der Linden 说：“我们表明，火花传递了爆炸流的印象，并为新型仪器诊断目前无法接近的爆炸现象开辟了道路。”

爆炸性火山喷发通过突然释放包含在喷发岩浆中的超压气体产生超音速流动，从而产生冲击波。

对阿拉斯加、冰岛和日本火山喷发的观测表明，在爆炸性喷发开始后的最初几秒钟内，在附近(数十至数百米内)记录到与先导形成闪电产生的信号不同的射频信号火山口。

“如果近通风口连续射频发射源受驻波冲击波调节，那么分布式天线可以精确定位它们的位置，跟踪调节驻波激波的演变并提供对爆炸流的压力和颗粒含量的洞察，” LLNL 科学家兼该项目的首席研究员 Jason Sears 说。“Jens 领导的快速减压实验和模拟允许观察和分析在其开始时产生 RF 的爆炸事件。”

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