Скальные обломки и перегретый пар, который извергается из вулканов, могут перемещаться по земле со скоростью около 200 километров в час. Исследование показывает, что эти пирокластические потоки настолько быстры, потому что щебень прибивает на кармане воздуха, который накапливается под текучими породами.
"Мы знаем, что материал внутри этих вещей, пепел и пемза, не любит двигаться. Это очень трение. Но когда он выходит из вулкана, он течет как вода”, - говорит Герт луб из Университета Масси в Новой Зеландии.
Чтобы смоделировать эти потоки, луб и его команда сбросили вулканическую породу и пепел – 2 нанометров до 64 миллиметров - в желоб с термостойкими стеклянными сторонами и измерили их движение с помощью высокоскоростных камер и датчиков давления (см. видео ниже). Камни в верхней части желоба проходили через огненный портал, нагретый до 15-130°C, поэтому обломки имитировали столб вулканического перегретого пепла .
Команда нашла контур обратной связи, который определяет скорость потока. Когда пирокластический поток движется медленно, воздух между пеплом и породой имеет самое высокое давление вблизи Земли, которое сталкивает частицы породы вместе и толкает газ вверх, замедляя щебень. Но если он движется быстро, область наибольшего давления в потоке отрывается от Земли.
В результате, низкое давление в нижней части потока притягивает воздух вниз, и вулканический материал упаковывает вместе и ловит газ под ним. Это делает воздушный карман, что скалы побережья на, как они покрывают неровную землю или подъемные уклоны, что делает их более опасными . "Мы видим это в редких кадрах этих потоков. Мы можем видеть после извержения, как он протирает через город и взбирается на ряд холмов”, - говорит Любе.
Эта работа помогает нам понять, как пирокластические потоки переносят и откладывают частицы на такие большие расстояния, говорит Бенджамин Эндрюс из Смитсоновского института глобальной программы вулканизма в Вашингтоне, округ Колумбия. "Воздух, по которому течет течение, не обязательно идет от фронта течения – это не только воздух, который поток "перекатился" – но и воздух, который тянется вниз через течение", - говорит он.