Вулканична пепел, нейната роля в природата и човешкия живот

„Моисей протегна ръка към небето и в цялата египетска земя имаше гъста тъмнина в продължение на три дни; не се видяха и никой не стана от мястото си в продължение на три дни "

За повечето от нас, когато думата „вулкан“ изплува в очите на Помпей, който загина при изригването на Везувий през 79 г. сл. Н. Е. и превърната във визуален образ от художника Карл Брюлов. Вулканизмът, това страховито природно явление, се изучава от специалната наука вулканология. Потоци на лава и изгарящи облаци, изгарящи всичко по пътя си, йокулаупи наводнения (изхвърляния на вода от ледници, разтопени от вулкани), мощни унищожителни земетресения, които опустошават морските брегове на цунами, многократно са описани в научно-популярната литература. Авторът би искал да обърне внимание на един от феномените на вулканичната дейност, който обикновено остава в сянката на своите катастрофални прояви и доскоро интересуваше повече специалисти от широката публика.

Говорим за емисии в атмосферата на най-малките твърди частици - вулканична пепел. За разлика от катастрофалните последици от изригванията, които имат локален и мащаб на Земята, буквално точково покритие (с изключение на цунами), вулканичното запрашаване на атмосферата и падането на пепел засягат големи региони и дори засягат глобалния климат. Информационната причина за този разговор беше скорошното изригване на исландския вулкан Eyjafjallajokull. Мощните емисии на пепел в атмосферата парализираха въздушния трафик над Европа. Повече от 100 хиляди полета бяха отменени или отложени по целия свят, бяха засегнати около десет милиона пътници, авиокомпаниите претърпяха щети от 2,5 милиарда евро.

Какво е вулканична пепел

Но нека започнем по ред: какво е вулканична пепел и как се образува. По време на вулканично изригване от дълбините три вида продукти ще навлязат на земната повърхност и в атмосферата: лава (стопяване на скали), пирокласти или тефра (твърди частици с различни размери: пепелта е частица с размерите на прахообразно зърно (стотни от милиметъра), лапилите са малки камъчета, вулканични бомби - големи отломки) и различни газове. Като цяло се изчислява, че вулканите изригват шест пъти повече пирокласти от лавата.

Когато магмата (бъдещата лава) е под огромен натиск в дълбочина, в нея се разтварят много газове. Тук действа физически закон: разтворимостта на газ в течност е право пропорционална на налягането. Когато магмата се приближава към повърхността и налягането спада, настъпва дегазация - излишните газове се отделят под формата на мехурчета. Газовете мигрират по пукнатините към земната повърхност и навлизат във въздуха под формата на мъгла, наречена фумароли, които се считат за признаци на вулканична активност. Най-опасната ситуация се създава, ако отделените в недрата газове не могат да се разсеят и те се натрупват под земята. Увеличаването на налягането може да доведе до мощна експлозия с разрушаването на върха на вулкана или дори на цялата вулканична структура като цяло. Друг вид вулканична катастрофа е срутването на върха на вулкан в подземни кухини, образувани по време на изригване в резултат на бягството на магмата. Така се образува калдера - огромен (1,5 до 15-20 км в диаметър) заоблен провал с дълбочина от много стотици метри.

Горещи газове постоянно се отделят от повърхността на лавово езеро, кипящо в кратера на вулкан, поради което лавата кипи и мехурче. Издигайки се нагоре с висока скорост, газовете носят със себе си малки капчици лава, които бързо се втвърдяват и се превръщат в частици от вулканична пепел. Ето как възниква пепелна колона или пепелен шлейф, издигащ се над вулкана до големи височини (понякога до стратосферата) и след това пренасян от въздушни течения на стотици и хиляди километри от епицентъра на изригването. Пепелта се утаява от въздуха чрез атмосферни валежи. Ако концентрацията на пепел във въздуха е висока, на повърхността на сушата се образува цял слой пепел. Близо до вулкан при едно изригване може да се утаи слой пепел и по-големи пирокласти с дебелина от метри и дори първите десетки метри. С отдалечаване от вулкана концентрацията на пепел в атмосферата намалява пропорционално на квадрата на разстоянието и дебелината на пепелните слоеве бързо намалява.

Вулкани и време

Отдавна е отбелязано, че след най-силните вулканични изригвания, в някои региони и дори в световен мащаб обикновено следва забележимо понижение на температурата. Този вид ефект се нарича "вулканична зима", по аналогия с "ядрена зима". Причинява се от пепел и капчици сярна киселина, изпуснати в атмосферата, които намаляват пропускливостта на атмосферата за слънчева радиация и увеличават така нареченото албедо на Земята - фракцията на радиация, която се отразява обратно в космоса. Ясно е, че количеството радиация, което достига земната повърхност и отива за нагряване на повърхностния въздух, намалява. Обаче от тропосферата (долните 10-18 км от атмосферата) замърсяването бързо, от няколко дни до няколко месеца, се измива от дъждове, докато след силни изригвания се забелязват студени удари с продължителност до три до четири години. Те са свързани с проникването на най-малките аерозолни компоненти от пепелния материал в стратосферата (до височини 40-50 км), където на практика няма атмосферни валежи, а почистването от замърсяване става много по-бавно. Ето някои от най-известните исторически примери за „вулканична зима“.

Огромни облаци пепел бяха хвърлени в атмосферата от експлозията на островния вулкан Санторини в Егейско море, който се смята за най-мощното изригване в историческото време. На самия остров дебелината на пепелния слой на места надвишава двадесет метра. По-рано се смяташе, че се намира на 110 км южно от около. Крит беше покрит с триметров слой пепел, което предизвика смъртта на растителност и глада сред местното население. В резултат населението напусна острова, което нанесе непоправими щети на минойската цивилизация, известна ни от древногръцката митология според цар Минос и Кносския лабиринт на Кносос (Минотавър, Тезей, нишката на Ариадна), построена по негова заповед от блестящ инженер Дедал. Неотдавнашни проучвания обаче показват, че пепелният слой, който е паднал върху Крит, не надвишава пет милиметра. Пораженията, причинени на минойската цивилизация, сега са свързани с мощното земетресение, предшестващо изригването и 150-метровата вълна цунами, причинена от колапса на вулкана, опустошил северното крайбрежие на Крит.

Някои учени свързват с изригването на Санторини "мрака на Египет", отразено в "Стария завет", деветото от десет наказания, отправени към Египет, за да принудят фараона да освободи еврейския народ. Според еврейската традиция изселването на евреи от Египет датира от 1312 г. пр. Н. Е. В същото време, според последния анализ на радиовъглерода, най-вероятното време за експлозията на Санторини е между 1600-1630 г. пр. Н. Е. Още по-точна дата дава дендрохронологичният анализ (определяне на ширината на дървесните пръстени): в периода 1628-1629 г. пр. Н. Е. се наблюдава рязък спад в темповете на растеж на дъбови дървета в Ирландия, Англия и Германия и на четинест бор в Калифорния. Това е свързано със застудяване, обхванало цялото Северно полукълбо, причинено от прашна атмосфера.

Имах мечта. Не всичко в него беше мечта.

Яркото слънце изгасна и звездите

Блуждае безцелно, без лъчи

Във вечното пространство; ледена земя

Летеше сляпо във безлунния въздух.

Сутрешният час преподаваше и минаваше,

Но той не донесе ден след него.

И хората са ужасени от големи неприятности

Забравени минали страсти.

Пепелта се е отразила на живота на хората в праисторически времена. още едно доказателство за това е открито не толкова отдавна, на четиридесет километра от Воронеж на десния бряг на Дон, в горния палеолитен обект Костенки-14 (Мамонтова гора). През 2000 г. експедиция, ръководена от А. А. Синицин, служител на Санкт Петербургския институт за история на материалната култура на Руската академия на науките, откри слой вулканична пепел с дебелина няколко сантиметра. Възрастта на пепелта се оказва от тридесет и две до тридесет и три, според други източници - около четиридесет хиляди години. Според химичния състав на пепелта се установява, че тя принадлежи към добре проучен вулканичен район - Флегреевите полета близо до съвременния Неапол. Пепел от подобен състав е открит в утайките на Адриатическо море. Такова значително изпадане на пепел на две хиляди километра от неговия източник предполага, че атмосферата в резултат на това изригване е била изключително прашна и ефектът от „вулканичната зима“ може да се прояви. Непосредствено под пепелния слой са открити женски бижута от черупки и тръбни кости на полярна лисица с орнамент, чийто вид и техниката на изпълнение са характерни за археологическите обекти, надеждно свързани с човек от съвременен физически тип. По това време хомо сапиенс сапиенс мигрира в Европа от Близкия изток, измествайки неандерталците, а находките Костенко са най-старите продукти на предците на съвременните хора в Европа. Изпадането на вулканична пепел очевидно се превърна в истинско бедствие за хората, принуждавайки ги да изоставят домовете си, точно както многократно се случваше в бъдеще на други места.

Изригване на вулкан в Исландия

По този начин ролята на вулканите и вулканичната пепел в човешкия живот се променя заедно с развитието на човешкото общество, неговите технически възможности, нивото на науката, принципите на морала и етиката. Каква ще бъде тази роля в бъдеще - сюжетът е по-вероятно не за учените, а за писателите на научна фантастика. Техните фантазии обаче често се превръщат в реалност ...