После крупных извержений наблюдатели порой видят странную картину: над склоном и над столбом пепла вспыхивают молнии, а из тучи выпадает не чистый дождь, а водяная смесь с пеплом, песком и мелкими обломками породы. В новостях такое явление нередко называют вулканической грязевой грозой. Термин не строго научный, но он точно передаёт суть: гроза формируется внутри пеплового облака, а осадки несут не воду, а густую взвесь.
Механизм явления складывается из нескольких процессов, которые идут сразу. Из жерла вырываются горячие газы, пар, пепел и обломки. Поток поднимается вверх, быстро расширяется и сталкивается с холодным воздухом. Внутри облака частицы постоянно ударяются друг о друга. При столкновениях они получают электрический заряд. Крупные фрагменты и мелкий пепел разделяются по высоте и массе, из-за чего в разных частях облака накапливаются области с разной полярностью. Когда разность потенциалов становится высокой, происходит электрический разряд. Для наблюдателя он выглядит как обычная молния, но рождается не в грозовой туче, а в пепловом выбросе.
Как возникает заряд
Пепел в вулканическом столбе ведёт себя не как однородный дым. Это смесь частиц разного размера, формы и состава. Одни состоят из вулканического стекла, другие — из кристаллов минералов, третьи — из кусков старых пород. При трении и дроблении возникает трибоэлектрический эффект, то есть электризация при контакте. У свежего выброса источник зарядов особенно мощный, потому что частицы ещё горячие, остроугольные и движутся с высокой скоростью.
Дополнительный вклад даёт вода. В зоне извержения много пара. Когда горячий поток поднимается и остывает, пар конденсируется в капли и ледяные кристаллы. Дальше картина начинает напоминать грозовую тучу: капли, лёд и пепел сталкиваются, заряды разделяются ещё сильнее. Если столб достигает большой высоты, в его верхней части формируется участок с температурой ниже нуля. Там электризация усиливается, а разряды становятся длиннее и ярче.
Почему гроза становится грязевой
Слово «грязевая» связано не с молнией, а с осадками. Когда в облаке много влаги, пепел смешивается с каплями воды. Получается тяжёлая суспензия — смесь твёрдых частиц в жидкости. Она выпадает вниз не прозрачным дождём, а серой или бурой массой. Если рядом лежит снег или идёт сильный ливень, потоки на склоне подхватывают пепел и превращаются в вязкую жижу. На земле она уже выглядит как грязевой поток, хотя стартовала высоко в облаке.
Внешне картина зависит от состава выброса и погоды. При сухом воздухе молнии вспыхивают, но плотной грязевой завесы почти нет. При влажном воздухе и большом количестве пара осадки делаются гуще. Пепел склеивается, прилипает к поверхностям, забивает дренаж, покрывает дороги и технику плотным слоем. Вблизи вулкана к смеси добавляются песок и мелкие камни. Из-за этого удар по линиям связи, транспорту и зданиям становится сильнее.
Чем опасно явление
Для авиации опасны и молнии, и пепел. Электрические разряды ухудшают работу приборов и связь, а абразивные частицы повреждают остекление, датчики и двигатели. На земле главный риск связан с видимостью, загрязнением воды и быстрым накоплением мокрого пепла на крышах. Сухой пепел уже тяжёлый, а послее намокания нагрузка растёт. Конструкции, рассчитанные на обычный дождь, порой не выдерживают.
Для спасательных служб грязевая гроза осложняет оценку обстановки. Камеры и оптика теряют контраст, дороги становятся скользкими, мелкие русла быстро переполняются. Если после выброса начинается сильный дождь, по склонам идут лахары (грязекаменные потоки). Они отличаются от грязевых осадков в небе, но связаны с той же смесью воды и вулканического материала. Поэтому при сообщениях о молниях над вулканом специалисты смотрят не только на само облако, но и на состояние долин ниже по склону.
По снимкам и видеозаписям молний исследователи оценивают интенсивность выброса. Чем гуще облако и активнее электризация, тем выше вероятность крупного пеплопада. Такой признак полезен, когда подойти к жерлу нельзя, а спутниковая картинка закрыта облачностью. Для редакции новостей и для служб наблюдения вспышки в пепловом столбе — не зрелищная деталь, а важный сигнал о том, что извержение вошло в фазу, опасную для воздуха и поверхности.