I fulmini vulcanici sembrano surreali: un arco di luce si alza dal cratere vulcanico, allungandosi nei cieli oscuri. Sebbene gli scienziati sapessero cosa causava fenomeni così spaventosi e allo stesso tempo meravigliosi, alcuni dei dettagli più piccoli rimanevano inspiegabili, fino advert ora.
In un recente Natura articolo, i fisici attribuiscono una “pellicola” molecolare di carbonio a fenomeni come i fulmini vulcanici. In teoria, la cenere vulcanica, un ammasso gassoso di particelle di biossido di silicio in collisione, non dovrebbe sperimentare effetti triboelettrici o scambi di carica elettrica, poiché sono tutte dello stesso tipo di particelle. Ma in natura si caricano nello stesso modo in cui i capelli si attaccano a un palloncino dopo un vigoroso sfregamento. Secondo il nuovo studio, un “cocktail di specie molecolari e atomiche” ricco di carbonio nell’atmosfera guida questa elettrificazione delle stesse specie.
Tracciamento di un lampo vulcanico
Gli effetti triboelettrici rappresentano solo una delle numerose trigger conosciute di fulmini vulcanici Stato dell’Oregon L’Università cube che è stato testimoniato e studiato per oltre 200 anni. Advert esempio, nel 2016 i ricercatori scoperto quel ghiaccio gioca un ruolo in alcuni casi di fulmini vulcanici. Questo meccanismo rispecchia quello di normali nubi temporalesche in quanto le interazioni tra i cristalli di ghiaccio advert alta vita e le nuvole di cenere generano elettrificazione.
Questo meccanismo basato sul ghiaccio potrebbe apparire in tandem con effetti triboelettrici, secondo Nazionale geografico. Nelle prime fasi di un’eruzione vulcanica, la parte acquosa del magma vaporizza rapidamente e si carica quando incontra l’aria. Queste particelle eccitate si disperdono nell’aria, eventualmente scontrandosi e generando effetti triboelettrici. Quando il pennacchio di cenere sale abbastanza in alto da congelarsi, la frequenza dei fulmini “sale alle stelle”, ha spiegato il Nationwide Geographic.
Il carbonio non muore mai
Per lo studio, i ricercatori hanno cercato di riprodurre i processi molecolari in gioco all’interno delle eruzioni vulcaniche. Hanno creato una piccola digicam del suono, utilizzando le onde sonore per sospendere piccole sfere di biossido di silicio su una piastra realizzata con lo stesso materiale. Poi fecero rimbalzare le sfere sul piatto e misurarono se questo si elettrizzava.
Hanno ripetuto lo stesso esperimento aggiustando leggermente ogni corsa per tenere conto di fattori come l’altezza o l’umidità. Il staff ha anche provato a lavare la particella e a lasciarla riposare per un po’ di tempo, quindi a controllare la quantità di materiale di carbonio che la particella aveva raccolto semplicemente esistendo in un ambiente non vuoto.
“Abbiamo visto questo effetto [of the carbon-based molecules] supera tutto il resto”, ha detto Galien Grosjean, autore principale dello studio e fisico dell’Università Autonoma di Barcellona in Spagna. Nuovo scienziato.
“I risultati degli autori mostrano che la carica triboelettrica è fondamentalmente un fenomeno interfacciale, modellato da fattori chimici e meccanici”, ha scritto in una nota di accompagnamento Simone Ciampi, ricercatore della Curtin College in Australia, non coinvolto nel nuovo studio. Notizie e visualizzazioni.
Di ritorno dai vulcani ai laboratori
La sfida di qualsiasi studio sui fenomeni estremi è che è quasi impossibile indagare direttamente il sistema. Cioè, probabilmente la squadra non volerà all’interno di una nuvola di cenere vulcanica per verificare il proprio lavoro. Tuttavia, lo studio offre una prospettiva affascinante sugli aspetti inaspettati in gioco per una forza comunemente vista come attrito. Innanzitutto, potrebbe complicare il lavoro degli scienziati dei materiali, i cui esperimenti spesso richiedono superfici incontaminate per scoraggiare l’influenza di forze indesiderate.
“La gente sa che le superfici contengono un sacco di schifezze”, ha detto a New Scientist Daniel Lacks, un ingegnere chimico della Case Western Reserve College. “Ma non ho mai visto una cosa del genere nel caso della ricarica triboelettrica.”
D’altra parte, i risultati potrebbero fornire informazioni su come i ricercatori controllano e modellano la carica triboelettrica a loro piacimento, ha affermato Ciampi. In tal caso, ciò significherebbe progressi in “tecnologie come la stampa laser, la lavorazione dei minerali e il trattamento degli scarichi industriali”.
