科学家首次记录到火山雷声

不管它的轨迹如何，每一道闪电都是由电荷分离．风暴云就像一个巨大的漂浮电池。碱带负电荷，而上部带正电荷。在雷暴期间，地面本身也带正电。所有这一切都意味着有很多两极分化正在发生。

相反的电荷自然会相互吸引，并试图相互平衡。闪电在带正电荷的区域和带负电荷的区域之间发生的一种快速放电。通过向其中一个极发射电子，即闪电暂时中和它们之间空间的电荷。

首先，风暴云是如何带电的?据认为，气流以加速的速度推动冷却的水滴和小冰粒向上。随着这些尸体飞得越来越高，它们碰撞更重的粒子叫做霰(或“软冰雹”)，它们悬挂在云的下半部分。从理论上讲，这种碰撞使这些爬升的粒子带正电荷，而霰带负电荷。记住这一点，因为它将帮助我们了解火山闪电是如何形成的。

火山喷发的方式取决于许多因素。一个重要的因素是地表下岩浆的温度。如果这种材料很热——比如说，大约在1200摄氏度(2192华氏度)——而且它是流动的，你就会得到一个的爆发．在这样的喷发中，熔岩沿着火山的侧面缓缓流下。但如果岩浆温度更低，粘性更大，这意味着火山内部的气体将更难逸出。然后你会得到很多内部压力，最终形成所谓的爆发熔岩和火山灰向天空喷射。

“任何产生爆炸性喷发和火山灰羽流的火山都可能产生闪电，”美国地质勘探局和安克雷奇阿拉斯加火山观测站的地球物理学家马修·哈尼博士在一封电子邮件中说。“在喷涌式喷发中渗出熔岩的火山，而不是爆炸性喷发，不太可能产生闪电。”

闪电本身是在两种方法之一;两者都涉及到火山灰羽流。有时，当火山灰云在地面上盘旋时，单个的火山灰颗粒会摩擦在一起。这就产生了静电，一些粒子带正电，另一些带负电。结果是一个完美的闪电环境。

“另一种方法是火山灰在火山羽流的高海拔地区被冰覆盖，然后被冰覆盖的火山灰颗粒相互碰撞，”哈尼说。“第二种方式类似于雷雨云中产生的常规闪电。”

闪电产生的热量使周围的一些空气颗粒迅速升温，同时将其他空气颗粒推开，从而产生雷声。在撞击之后，空气冷却下来并高速收缩。这种活动会发出一种噼里啪啦的声音大声10倍比风钻的声音还响。然而，在火山爆发时，隆隆的雷声很容易被远距离淹没咆哮声和裂缝声，更是震耳欲聋。

这就是为什么这些新录音如此具有开创性。2016年12月，哈尼和其他五位地质学家在阿拉斯加的阿留申群岛上安装了麦克风。所讨论的陆地位于附近Bogoslof火山它是一个6000英尺(1828米)高的庞然大物，锚定在海底，峰顶略高于海平面。

在8个月的时间里，波哥大火山爆发了60多次。哈尼的团队在现场记录了这一切。他说，他们在2017年3月和6月“通过分析突然平静下来的波哥斯洛夫火山喷发”，找到了新发现。一旦震耳欲聋的火山爆发减弱，他们的仪器就能捕捉到火山产生的雷声。

哈尼说:“我们发现雷声信号来自与火山口不同的方向。”在整个研究过程中，闪电传感器被用来精确定位波哥大火山灰羽流中闪电的确切位置。哈尼说，他的团队“证明了雷声的时间模式与闪电的模式相匹配。”换句话说，两者之间有明确的相关性。

科学家的研究结果发表在地质研究通讯2018年3月13日。既然有人终于找到了记录火山雷声的方法，未来的研究人员无疑会试图倾听它。通过监测这些噪音，我们也许能做得更好计算给定的火山灰羽流有多大或多广。这可以帮助我们让飞机远离危险，并组织火山爆发后的疏散。