Blixt bländar oss och vulkaniska plumes kan vara fascinerande. Så en vulkan i mitten av utbrottet flankerad av sicksack av blixtnedslag måste vara ett av de coolaste glasögonen i naturen. Och det är. Människor har sett den här skärmen utspelas i tusentals år. När Plinius den yngre såg utbrottet av Vesuvius år 79 e.Kr. han märkte att ett "blixtnedslag" lyser upp himlen när vulkanisk aska sprutas fram.

Att dessa två saker hände på en gång var kanske inte en slump. Idag är det ett känt faktum att böljande plumes av vulkanisk aska kan generera blixtnedslag. Nu för första gången någonsin, du kan lyssna på åskklackarna. Tidigare den här månaden, världen fick veta att ett team under ledning av USGS-geologen Matt Haney lyckades isolera och spela in ljudet av vulkanproducerat åska. Sådant hade aldrig gjorts tidigare-och prestationen kunde bana väg för livräddande insikter.

The Physics of (Normal) Lightning

Oavsett dess bana, varje blixt bildas genom laddningsseparation. Ett stormmoln är som ett stort, flytande batteri. Basen är negativt laddad medan den övre delen har en positiv laddning. Under åskväder, marken i sig blir också positivt laddad. Allt detta betyder att det är mycket polarisering på gång.

Motsatta laddningar lockar naturligtvis och försöker balansera varandra. Blixtnedslag är en snabb elektrisk urladdning som kan uppstå mellan ett positivt laddat område och ett negativt laddat område. Genom att skicka elektroner mot en av dessa poler, blixtnedslag neutraliserar tillfälligt laddningen av utrymmet mellan dem.

Hur elektrifieras stormmoln i första hand? Man tror att luftströmmar skjuter kalla vattendroppar och små ispartiklar uppåt i en accelererad takt. När dessa kroppar reser högre och högre, de kolliderar med tyngre partiklar som kallas graupel (eller "mjuk hagel"), som hänger i molnets nedre halva. Kollisionerna ger teoretiskt sett de klättrande partiklarna en positiv laddning medan graupeln blir negativt laddad. Tänk på det eftersom det hjälper oss att förstå hur vulkaniskt blixtnedslag kan bildas.

Is, Ask och utbrott

Det sätt på vilket en vulkan utbrott beror på många saker. En viktig faktor är temperaturen på magma som ligger under ytan. Om detta material är varmt - säg, i bollplan 1, 200 grader Celsius (2, 192 grader Fahrenheit) - och det är rinnande, du får ett kraftigt utbrott. I sådana utbrott, lava rinner försiktigt ner på vulkanens sidor. Men om magma är svalare och mer viskös, det betyder att gaserna inuti vulkanen kommer att ha svårare att fly. Då får du mycket inre tryck som kulminerar i ett så kallat explosivt utbrott, med lava och aska som skjuter mot himlen.

"Varje vulkan som producerar explosiva utbrott och aska kan orsaka blixtar, "Matthew Haney, Ph.D., en geofysiker vid USGS och Alaska Volcano Observatory i Anchorage, säger i ett mejl. "Vulkaner som sipprar ut lava i ett kraftigt utbrott, istället för en explosiv, skulle sannolikt inte producera blixtar. "

Blixten själv skapas på ett av två sätt; båda involverar aska. Ibland när det finns ett moln av vulkanisk aska som svävar över marken, de enskilda askpartiklarna gnuggar ihop. Det producerar statisk elektricitet, med vissa partiklar som blir positivt laddade och andra blir negativa. Resultatet är en perfekt miljö för blixtnedslag.

"Det andra sättet är att aska blir belagd med is på stora höjder i den vulkaniska plummen och att de isbelagda askpartiklarna kolliderar med varandra, "Säger Haney." Det här andra sättet liknar hur regelbunden blixt produceras högt upp i ett åskmoln. "

Spelar in åska

Själva åskan uppstår efter att värmen från en blixt snabbt värmer upp några av de omgivande luftpartiklarna samtidigt som de skjuter bort andra. Efter strejken, luften svalnar och drar ihop sig med hög hastighet. Aktiviteten avger ett sprickljud som kan vara 10 gånger högre än ljudet från en pneumatisk jackhammer. Och ändå i ett vulkanutbrott, det är lätt för åskboomen att drunkna av långvariga vrål och sprickor, som är ännu mer öronbedövande.

Det är därför de nya inspelningarna är så banbrytande. I december 2016, Haney och fem andra geologer sätter upp mikrofoner på en av Alaskas Aleutian Islands. Landmassan i fråga var belägen nära vulkanen Bogoslof, en 6, 000 fot (1, 828 meter) förankrad på havsbotten med ett toppmöte som knappt ligger över havet.

Under en åtta månaders period, Bogoslof utbröt mer än 60 gånger. Haneys team var där för att spela in allt. Han sa att de slog lön smuts i mars och juni 2017 "genom att analysera utbrott vid Bogoslof som plötsligt tystnade ner." När de öronbedövande utbrotten bleknade, deras instrument kunde ta upp bommen av vulkangenererat åska.

"Vi visade att åsksignalerna kom från en annan riktning än den vulkaniska ventilen, "Säger Haney. Under hela studien, blixtsensorer användes för att identifiera den exakta platsen för bultar i Bogoslofs aska. Haney säger att hans lag "visade att åskmönstret i tid matchade blixten." Med andra ord, det fanns en klar korrelation mellan de två.

Forskarnas resultat publicerades i Geological Research Letters den 13 mars, 2018. Nu när någon äntligen har hittat ett sätt att spela in ljudet av vulkaniskt åska, framtida forskare kommer utan tvekan att försöka lyssna efter det. Genom att övervaka dessa ljud, vi kanske kan göra ett bättre jobb med att beräkna hur stor eller utbredd en given aska är. Det kan hjälpa oss att hålla flygplan ur vägen-och organisera evakueringar efter utbrottet.

När den vulkaniska ön Krakatoa blåste sin topp 1883, utbrottet var högt. Löjligt högt. En brittisk sjökapten som då var 64 kilometer bort rapporterade att mer än hälften av hans besättning var döv av ljudet. Människor som lever 3, 000 miles (4, 828 kilometer) från utbrottningsplatsen hörde vad ett vittne jämfört med "det avlägsna vraket av tunga vapen". Och totalt, några av Krakatoas atmosfäriska efterklang reste runt jorden tre eller fyra gånger. Japp.