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relámpago volcánico

Los relámpagos volcánicos son una descarga eléctrica causada por una erupción volcánica y no por una tormenta ordinaria . Los relámpagos volcánicos surgen de la colisión y fragmentación de partículas de ceniza volcánica (y a veces de hielo ), [1] [2] que generan electricidad estática dentro de la columna volcánica , [3] lo que lleva al nombre de tormenta sucia . [4] [5] Las corrientes de convección húmeda y la formación de hielo también impulsan la dinámica de la columna de erupción [6] [7] y pueden desencadenar relámpagos volcánicos. [8] [9] A diferencia de las tormentas eléctricas ordinarias, los relámpagos volcánicos también pueden ocurrir cuando no hay cristales de hielo en la nube de ceniza. [10] [11]

Las primeras observaciones registradas de relámpagos volcánicos [12] son ​​de Plinio el Joven , que describe la erupción del Monte Vesubio en el año 79 d.C.: "Había una oscuridad sumamente intensa que se hacía más espantosa por el brillo intermitente de las antorchas a intervalos oscurecidos por el resplandor transitorio de iluminación." [13] Los primeros estudios sobre rayos volcánicos también fueron realizados en el Monte Vesubio por Luigi Palmieri [14], quien observó las erupciones de 1858, 1861, 1868 y 1872 desde el Observatorio del Vesubio . Estas erupciones a menudo incluían actividad de rayos. [13]

Se han informado casos sobre el volcán Monte Agustín de Alaska, [15] Eyjafjallajökull y Grimsvotn de Islandia , [16] el Monte Etna en Sicilia , Italia , [17] el Volcán Taal en Filipinas [18] [19] y el Monte Ruang en Indonesia. [20]

Mecanismos de carga

Carga de hielo

1994 erupción del monte Rinjani

Se cree que la carga de hielo desempeña un papel importante en ciertos tipos de columnas de erupción, particularmente aquellas que se elevan por encima del nivel de congelación o que involucran interacción magma-agua . [21] Las tormentas eléctricas ordinarias producen relámpagos a través de la carga de hielo [22] a medida que las nubes de agua se electrifican por la colisión de cristales de hielo y otros hidrometeoros . [23] Las columnas volcánicas también pueden transportar abundante agua. [24] Esta agua proviene del magma, [25] se vaporiza de fuentes circundantes, como lagos y glaciares, [26] y se arrastra desde el aire ambiente a medida que la columna se eleva a través de la atmósfera. [6] Un estudio sugirió que el contenido de agua de las columnas volcánicas puede ser mayor que el de las tormentas eléctricas. [27] El agua se transporta inicialmente como vapor caliente , que se condensa en líquido en la columna ascendente y finalmente se congela hasta convertirse en hielo si la columna se enfría muy por debajo del punto de congelación. [28] Algunas erupciones incluso producen granizo volcánico. [7] [29] El apoyo a la hipótesis de la carga de hielo incluye la observación de que la actividad de los rayos aumenta considerablemente una vez que las columnas volcánicas se elevan por encima del nivel de congelación, [30] [21] y la evidencia de que los cristales de hielo en la parte superior del yunque de la nube volcánica son portadores de carga eficaces. [9]

Carga friccional

Se cree que la carga triboeléctrica (por fricción) dentro de la columna de un volcán durante la erupción es un importante mecanismo de carga eléctrica. Las cargas eléctricas se generan cuando fragmentos de roca, cenizas y partículas de hielo en una columna volcánica chocan y producen cargas estáticas , de forma similar a la forma en que las partículas de hielo chocan en las tormentas normales . [12] La actividad convectiva que provoca que la columna se eleve separa las diferentes regiones de carga y, en última instancia, provoca una falla eléctrica.

fractoemisión

La fractoemisión es la generación de carga mediante la ruptura de partículas de roca. Puede ser una fuente importante de carga cerca del respiradero en erupción. [31]

Carga radiactiva

Aunque se cree que tiene un pequeño efecto sobre la carga general de las columnas volcánicas, los radioisótopos que se encuentran naturalmente dentro de las partículas de roca eyectadas pueden influir en la carga de las partículas. [32] En un estudio realizado con partículas de ceniza de las erupciones de Eyjafjallajökull y Grímsvötn , los científicos descubrieron que ambas muestras poseían una radiactividad natural superior al nivel de fondo, pero que los radioisótopos eran una fuente poco probable de autocarga en la columna de Eyjafjallajökull. [33] Sin embargo, existía la posibilidad de una mayor carga cerca del respiradero donde el tamaño de las partículas es mayor. [32] La investigación continúa y la electrificación mediante radioisótopos, como el radón , puede en algunos casos ser importante y, en diversas magnitudes, un mecanismo algo común. [34]

Altura del penacho

La altura de la columna de cenizas parece estar relacionada con el mecanismo que genera los rayos. En las columnas de ceniza más altas (de 7 a 12 km), las grandes concentraciones de vapor de agua pueden contribuir a la actividad de los rayos, mientras que las columnas de ceniza más pequeñas (de 1 a 4 km) parecen obtener más carga eléctrica de la fragmentación de rocas cerca de la chimenea del volcán ( fractoemisión). [30] La temperatura atmosférica también influye en la formación de rayos. Las temperaturas ambientales más frías promueven la congelación y la carga de hielo dentro de la columna, lo que genera una mayor actividad eléctrica. [35] [33]

Esférulas volcánicas inducidas por rayos

Los estudios experimentales y la investigación de depósitos volcánicos han demostrado que la iluminación volcánica crea un subproducto conocido como "esférulas volcánicas inducidas por rayos" (LIVS). [36] [37] Estas pequeñas esférulas de vidrio se forman durante procesos de altas temperaturas, como los rayos de nube a tierra, análogos a las fulguritas . [36] La temperatura de un rayo puede alcanzar los 30.000 °C. Cuando este rayo entra en contacto con las partículas de ceniza dentro de la columna, puede hacer una de dos cosas: (1) vaporizar completamente las partículas de ceniza, [38] o (2) hacer que se derritan y luego se solidifiquen rápidamente a medida que se enfrían, formando formas de orbes. [37] La ​​presencia de esférulas volcánicas inducidas por rayos puede proporcionar evidencia geológica de rayos volcánicos cuando el rayo en sí no fue observado directamente. [36]

Referencias

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