Введение к работе
Актуальность томи. При сильных изверксниях в образующихся удканаческих облаках наблісщаотся частые молнии. Они происхо-ят не только над вулканом, но и .в зоне поплопада на значительном удалении от места иззоряения, вызывая лесные по;.~зры, риводя к нарушению и прекращению радио- и телефонной связи, ввестен случай гибели от молний лвдей и домашних животных ри извержении ислаіідского вулкана Кэтла. Согласно анструмеи-альшлл наблюдениям, электрические процессы в облаках протекает также ЕО вре?«я слабых кзверпений и фушрольной деятельности (ушанов.
Исследование электризации вулканических облаков представляется актуальный для ращения целого ряда задач: изучения меха-газма эксплозивных извериеяий а оценки опасности связанных с {ими электрических явлений, понимания физики высоковольтного разряда в аэрозольных облаках, в чахлости - физики грозы, изучения электризации облаков, возникающих при искусственных взрывах, пыльных бурях, торнадо. Стимулнрупда' моментом для проведения исследования является то, что при участии электрических разрядов в эруптивных вулканических облаках образуются сложные, биологически ваши органические соединения - "молекулы жизни".'
Состояние вопооса. Злектризация вулканических облакэв изучена слабо.'Не ясно, как и почему ззрляаэтея частицы в облаках, что слунят причиной накслокня в них объемных зарядов, каким обр іом электрические характеристики облаков связаны с условиями их осразсвания и развития. Сложность исследования данного явлек.я оа'оясняе."сл, в частности, отсутствием общей теории электризации Очаков аэрозоля, к которым относятся и многие виды вулканических облаков. Изучение же в натурных условиях затруднено тЄіЧ, что извержения вулканов, особенно сильные, происходят достаточно редко и обычно - в труднодоступных местах.
До качала работы над диссертацией изучение электризации вулканических облагав в Советском Союзе, кроме констатации отого явления, не проводилось. Начавшиеся за рубежом с 40-х годоз натурные исследования электричества вулканических облаков носили эпизодический характер я сопровождались только ва-
- г -
эуалышми наблодениями. Ставились отдельные лабораторные ты по изучена» электризации вулканического пепла. Общая и двха исследования электризации облаков в фізвческая основ для осмысления полученных результатов отсутствовали. В на ящее время такая основа появилась, на наш взгляд, в виде цевдии контактной электризации аэрозольных частиц, развит д.ф.-м.н., проф. И.Ы.Имяяитовым и его последователями, чт дает качественно новую возможность изучения электризации канических облаков.
іієльр работа являются натурные исследования электрнза вуяканическах облаков в ее овязи с интенсивностью гкоплов них извержения, лабораторные исследования контактной эдек заняв вулканического пепла, разработка физической схемы з тризяцив остывшей часта эруптивных вулканических облаков.
В работе решены сяедуоцве задача:
выполнен анализ вещественного в дисперсного соотава тяц вулканических облаков а результатов исследований их в триаацяв;
разработана методика натурных исследований злектриза вулканических облаков;
проведены натурные исследования электризации вулкани ках облаков;
разработана методика лабораторных исследований конта: электризации основной твердой дисперсной фазы ^'лканичеок облаков - аецховых частиц;
проведены лабораторные исследования электризации лед частиц пра взаимодействии их между собой в а капельками в
разработана Физическая охема передача заряда при вза действии остывших твердых вулканических частиц, выяснены новные причины разделения вх в вруптивяом облаке.
Научная идвйдяа работа заключается в том, что впервые : ведано целенаправленное физическое исследование малоизуче явления электризации вулканических ошгахов. В результате:
получены существенно новые сведения Об 8T0M ЯЫДвНВВ связи с интенсивностью эксплозивных извержений;
выяснена главная причина контактной электризации дед частиц, установлена реальность кратковременного контакта . капельками воды в передачи при этом электрического заряда
разработана физическая схема электризации остывшей ч
«явных вулканических облаков.
Ідвж^^вття ценность работы. Подученные в двссвргацав рэ-
ьтата могут бать использованы:
для оценки опасности электрических разрядов, происходядвх зве пеплолада сильных извержений, в разработки мер по защи-эт них;
для более всестороннего изучения механизма эксплозивных эржений;
при изучении электризации облаков, возникащах во врош усствеяных взрывов, пильных бурь, торнадо и содержащих чао-а, которые образовались в результата дробления горных пород;
при поиске общих закономерностей электризации облаков аэ-одя.
Мэтодчка лабораторных исследований контактной электризации канического пепла монет найти применение при изучении элек-зацаи пояидисперсных порошков, во8наканцей во время исполь-аяия их в различных технологических процессах. С помощью фввичэскоа схешз электризации остывшей части птивяых вулканических облаков впервые на примерз извержения кана Шиввлуч 12 ноября 1964 г. дано объяснение причины поения электрических разрядов, происходящих в зоне пепяопада значительном удалении от наста сального вгввроэяяя а пред-влящих серьезную опасность для наземных ооору*енан, радао-хтроигих устройств а средств радио- и тэлзфонной связи, Цщ зашиту выносятся олестпяве основана результату;
-
Йвтодвка натурных исследований электризации вуяхаяачэо-: облаков.
-
Результаты натурных исследований электризация вулкани-ких облаков.
-
ШЕдака лаборагоршх исояадозакай коятакгпоЗ элэлтраза-I вулканического пепла.
-
Результаты лабораторных исследований электризации пзало-: частиц при взаимодействии их медду собой и с капельками
-
Физическая схема электризации остывшей части эруптивных [канических облаков.
Апробация работы. Результаты работы докладывалась на Ш Оо-око-япояском свщоэиуш по Международному Геодаиакзчэскому юиту (Юкко-Сахаликск, 1976), Ш Всесоазном симпозиума по ат-
мосферному электричеству (Тарту, 1986), научных семинарах отдела атмосферного электричества Главной геофиаичесглй обсерватории им. А.И.Воейкова, научных сессиях Ученого совета Института вулканологии ДВО РАН. Ло теме диссертации опубликована 3 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литература, вкличащего 169 наименований. Она содержит 140 страниц маяанопасяого текста, 44 рисунка, 14 таблиц.
Дополнительные сведения. Работа выполнена в Институте вулканологии ДЗО РАН в рамках темы ГКНТ 0.74.03.03.07. Н2.4 "Лабораторные и натурные исследования (во время извержений) атмосфери* электрических явлений" на 1986-1990 гг. Табораторные исследования в камере туманов проводились в рамках договоров о творчесш содружестве мевду Институтом вулканологии и Главной геофизической обсерваторией им. А.И.Воейкова.
Автор глубоко признателен д.ф.-м.н., проф. И.М.Имянитову за большую научную поддержку работы, указавшему на ее актуальность и стимулировавшему ее проведение. Автор глубоко благодарен научным руководителям к.ф.-м.н. П.И.Токареву, к.т.н. Я.М.Шварцу за научное руководство и помощь при оформлении диссертации, сотрудникам Главной геофизической обсерватории им. А.Й.Воейкова к.ф.-м.н. Н.Н.Климину, И.Я.Дьяконовой за большую помощь в проведении лабораторных исследований контактной электризации вулканического пепла, обработке полученных результатов и их обсуждение, сотрудникам Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН к.г.-м.н. В.Ю.Кирьянову, к.ф.-м.н. В.А.Широкову за обсуждение результатов работы, полезные советы и замечания.