Les éruptions volcaniques crachent de la lave, roche et cendres dans l'air. Lorsque des fragments de ces matériaux se mélangent et entrent en collision dans l'écoulement, ils peuvent créer un potentiel électrique suffisamment grand pour générer la foudre.

De nouvelles recherches menées par des scientifiques et des collaborateurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont découvert que les ondes de choc stationnaires dans le flux supersonique de gaz empêchent les décharges électriques telles que les étincelles et la foudre de se propager. Cela suggère que les chocs permanents formés par une éruption volcanique peuvent supprimer ou réduire la foudre volcanique pendant la phase initiale d'une éruption. La nouvelle recherche apparaît dans la revue Communications Terre &Environnement .

Dans la nature, des décharges électriques sous forme de foudre sont fréquemment observées non seulement dans les nuages ​​orageux, mais aussi dans des environnements très divers qui présentent des écoulements turbulents chargés de particules, tels que les panaches volcaniques et les diables de poussière.

Lors d'une décharge électrique, les émissions de radiofréquence (RF) peuvent être enregistrées, fournissant un moyen de suivre l'évolution progressive dans l'espace et le temps de la source de foudre. Similaire à la détection d'orages et d'orages, La détection RF est également utilisée pour détecter et informer sur les dangers associés aux panaches volcaniques chargés de cendres et aux nuages ​​de cendres. En particulier, la foudre sur des volcans actifs en état d'agitation peut indiquer le début d'une activité explosive dangereuse et la production de panaches de cendres. En outre, les décharges observables et les émissions RF peuvent révéler les mécanismes qui déclenchent la foudre et offrir des indices sur la composition de la matière en éruption.

Les éruptions volcaniques explosives peuvent générer des éclairs qui émettent des signatures RF. Au début de l'éruption, de plus, les ondes de choc dans le flux supersonique peuvent agir pour médiatiser le chemin de la foudre, modifier de manière reconnaissable les signatures RF.

L'équipe a imagé des étincelles et un choc permanent dans un jet supersonique transitoire de micro-diamants entraînés dans de l'argon. Les ondes de choc représentent une transition brutale de la densité du gaz et donc de la tendance du gaz à s'ioniser. Les simulations dynamiques et cinétiques des fluides de l'expérience ont illustré comment les étincelles observées sont limitées par le choc permanent.

"Nous montrons que les étincelles transmettent une impression du flux explosif et ouvrent la voie à une nouvelle instrumentation pour diagnostiquer des phénomènes explosifs actuellement inaccessibles, " a déclaré l'auteur principal Jens von der Linden, ancien scientifique du LLNL maintenant à l'Institut Max Planck de physique des plasmas.

Les éruptions volcaniques explosives produisent des écoulements supersoniques par la libération soudaine de gaz surpressurisés contenus dans le magma en éruption, entraînant des ondes de choc.

Observations des volcans en éruption en Alaska, L'Islande et le Japon ont révélé que dans les premières secondes suivant le début d'une éruption explosive, Des signatures RF distinctes de celles produites par la foudre formant un leader sont enregistrées à proximité (dans des dizaines à des centaines de mètres) des évents volcaniques.

"Si les sources d'émission radiofréquence continue à proximité de l'évent sont régulées par des ondes de choc stationnaires, alors les antennes distribuées pourraient localiser leurs emplacements, suivre l'évolution du choc permanent régulateur et donner un aperçu de la pression et de la teneur en particules du flux explosif, " a déclaré Jason Sears, Scientifique du LLNL et chercheur principal du projet. "Les expériences et les simulations de décompression rapide que Jens a dirigées permettent l'observation et l'analyse d'événements explosifs produisant des RF à leur apparition."