爆炸性火山喷发通过摩擦起电与破碎带电向大气的电荷注入
地球物理
2021-09-15 v2 地球与行星天体物理
天体物理仪器与方法
大气与海洋物理
摘要
火山喷发伴随广泛的静电效应。越来越多的证据表明，成熟羽流中的高空放电（闪电）由需要冰形成的带电过程驱动（类似于气象雷暴的潜在过程）。然而，在火山口或近火山口处也常见放电。已提出若干“无冰”带电机制来解释此活动：破碎带电、摩擦起电、放射性带电及感应带电。然而，各机制对喷流总带电的贡献程度，以及气体推进区的带电如何影响高处的静电过程仍知之甚少。本文中，我们使用激波管模拟可产生无冰条件下火花放电的过压火山喷流。这些放电可能代表了多处喷发观测到的连续射频（CRF）发射。利用一套静电传感器，我们首次证明了含放电气流中存在尺寸依赖的双极性带电（SDBC）。SDBC在其他情境下已明确与摩擦起电相关，并为接触与摩擦带电在喷发火山口及近火山口区静电过程中起重要作用提供了直接证据。此外，我们发现离开放电发生区的颗粒仍保持中等程度带电。此带电程度或足以驱动柱中更高处的近火山口闪电。因此，近火山口放电可能由驱动CRF的相同带电机制支撑，尽管涉及更大程度的电荷分离。
引用
@article{arxiv.2105.14400,
title = {Charge injection into the atmosphere by explosive volcanic eruptions through triboelectrification and fragmentation charging},
author = {Joshua Méndez Harper and Corrado Cimarelli and Valeria Cigala and Ulrich Kueppers and Josef Dufek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.14400},
year = {2021}
}