Ученые провели эксперименты, о которых мечтает любой мальчишка (8 фото + 1 видео)

17 декабря 2018

Ученые из университета штата Нью-Йорк в Буффало провели серию экспериментов, пытаясь вызвать взрыв созданной в лабораторных условиях вулканической лавы и для этого соединяя ее с водой различными способами. На первый взгляд, эти эксперименты кажутся баловством - но на самом деле, они имеют очень важное практическое значение. С их помощью при извержениях вулканов ученые смогут надежнее определять зону эвакуации жителей.

Лава - одно из самых завораживающих порождений Земли. Ползет ли она рекой вниз по склону вулкана или вырывается из жерла в грохоте взрыва, на нее невозможно не смотреть со смесью ужаса и восхищения. И все-таки - как понять, когда лава будет извергаться из вулкана медленно и величаво, а когда - с грохотом взрывов?

Чтобы определить причины, по которым лава начинает взрываться, ученые из университета Нью-Йорка в Буффало решили изучить взаимодействие лавы и воды, проведя серию чрезвычайно зрелищных экспериментов с использованием лавы лабораторного производства.

Вода и лава регулярно взаимодействуют в природе, но результат этого взаимодействия не всегда легко предсказать. Чтобы разобраться в этом вопросе, ученые из Буффало соединяли воду и лаву при разных условиях и смотрели, что получится. Результаты их экспериментов позволят понимать, насколько то или иное извержение вулкана, расположенного рядом с водоемами любого масштаба, опасно для близлежащих населенных пунктов.

"Иногда при встрече лавы и воды мы наблюдаем мощный взрыв, - говорит Инго Сондер, руководитель исследования. - Однако в других случаях взрыва не происходит, и лава просто растекается, понемногу остывая и иногда принимая очень интересные формы. В нашем исследовании мы пытаемся разобраться, что именно вызывает у лавы наиболее бурную реакцию".

Для начала исследователи подготовили несколько 38-литровых контейнеров с лавой, изготовленной путем плавления базальтовых камней в мощной индукционной печи. Через 4 часа нагревания камни приняли жидкую форму. К тому моменту их температура составила 1316 градусов по Цельсию. Затем получившуюся лаву разлили в стальные контейнеры с сильной изоляцией и начали впрыскивать в них воду.

Команда ученых провела 12 вариантов эксперимента, используя контейнеры разного размера, с высотой от 20 до 46 сантиметров, и вливая воду с разной скоростью - от 1,8 до 9,1 м/с.

Результаты получались разными. В некоторые случаях от лавы лишь шел легкий пар, и на поверхности появлялись небольшие пузырьки. В других вариантах мощные струи пара выбрасывали лаву на несколько метров в воздух. В целом, опыты показали, что лава склонна взрываться, когда вода впрыскивается на большей скорости, и когда слой лавы над местом впрыска составляет более 30 сантиметров.

Хотя изучение вопроса о том, почему так происходит, пока не проводилось, у исследователей есть свои подозрения. Одна из гипотез гласит, что, когда вода вливается в лаву медленно, внешние слои водяного "пузыря" испаряются, создавая своего рода защитную пленку между водой и лавой. Эта пленка не дает остаткам воды мгновенно вскипеть и испариться, удерживая водяной пузырь в цельном виде.

Если же вода впрыскивается быстрее, она активнее смешивается с лавой, и защитная пленка не успевает сформироваться. Вода продолжает испаряться, газ поднимается вверх и расширяется, и, достигнув поверхности, вызывает взрывной силы мощный выброс лавы.

По словам ученых, они успели провести не так уж много экспериментов, поэтому их наблюдения далеко не полны. Однако они послужат отличной базой для будущих экспериментов - которые, помимо собственно научных результатов, гарантируют захватывающие фотоснимки и видеозаписи! Примерно так это выглядело в реальности. Более подробно о научной составляющей эксперимента можно почитать в англоязычном "Журнале геофизических исследований".