Hudba zo sopiek môže pomôcť predpovedať ich výbuchy

, Autor: Tlačové správy z vedy

Sopka v Ekvádore s hlbokým cylindrickým kráterom môže byť najväčším hudobným nástrojom na Zemi a produkovať jedinečné zvuky, ktoré môžu byť použité na monitorovanie jej činnosť.

Nové infrasoundové nahrávky sopky Cotopaxi v centrálnom Ekvádore ukazujú, že po sekvencií erupcií v roku 2015 kráter sopky zmenil tvar. Potom čo sa sopka zväčšila, hlboký úzky kráter núti vzduch, aby sa odrážal od stien krátera. To tvorí zvukové vlny, podobné tým, ktoré produkuje trubicový orgán, kde je vzduch nútený prechádzať cez kovové rúrky.

"Je to najväčšie potrubie, ktoré ste kedy prešli," povedal Jeff Johnson, vulkanológ na Boise State University v Idaho a hlavný autor nového článku v časopise Geophysical Research Letters, časopise Americkej Geofyzikálnej Únie.

Nové zistenia ukazujú, že geometria kráteru sopky má veľký vplyv na zvuky, ktoré môže sopka produkovať. Podľa autorov štúdie, pochopenie jedinečnej "hlasovej stopy" každej sopky môže pomôcť lepšie monitorovať takéto prírodné riziká a upozorniť vedcov na zmeny, ktoré sa dejú vo vnútri sopky, ktoré by mohli signalizovať blížiacu sa erupciu.

"Pochopenie toho, ako každá sopka hovorí, je životne dôležité pre pochopenie toho, čo sa deje," povedal Johnson. "Akonáhle si uvedomíte, ako znie sopka, tak ak existujú zmeny v tomto zvuku, vedie nás to k záveru, že v kráteri dochádza k zmenám, a to nás vedie ktomu, aby sme im venovali pozornosť."

Prebiehajúca erupcia Kilauea na Havaji môže byť dôkazom toho, ako zmena tvaru krátera ovplyvňuje zvuky, ktoré spôsobuje, podľa Johnsona. Lávové jazero na vrchole Kilauey sa vyčerpalo, keď magma odtiekla smerom nadol, čo by malo zmeniť tóny infrazvukov vychádzajúcich z krátera.

Počúvanie infrazvuku Kilauey by mohlo pomôcť vedcom z diaľky sledovať hĺbku magmy a predpovedať jej potenciálne erupčné nebezpečenstvo, podľa Davida Fee, vulkanológa na University of Alaska Fairbanks, ktorý nepracoval na novej štúdii. Keď uroveň magmy na vrchole Kilauea poklesla, mohla ohriať podzemné vody a spôsobiť výbušné erupcie, o ktorých sa predpokladá, že prebehli v Kilauea v posledných niekoľkých týždňoch. To môže zmeniť infrazvuk vysielaný sopkou.

"Je skutočne dôležité, aby vedci vedeli, aký je hlboký kráter, či je úroveň magmy v rovnakej hĺbke a či interaguje s podzemnými vodnami, čo môže byť veľmi nebezpečné," povedal Fee.

Detegovanie nového druhu zvuku

Cotopaxi počas väčšiny 20. storočia spala, ale v auguste roku 2015 niekoľkokrát vybuchla. Výbuchy vystrelili popol a plyn do ovzdušia a ohrozili viac ako 300 000 ľudí, ktorí žijú v blízkosti sopky. Masívna erupcia by mohla roztopiť obrovskú snehovú pokrývku Cotopaxi, čo by spôsobilo masívne záplavy a bahné závaly, ktoré by sa mohli dostať do blízkych miest.

Výbuchy v roku 2015 boli relatívne malé, ale spustili výbuch, ktorý spôsobil, že dno krátera sa prepadlo z dohľadu. Ekvádorskí vedci si pri sledovaní sopky všimli zvláštne zvuky prichádzajúce z krátera. Frekvencia zvukových vĺn bola príliš nízka na to, aby ich ľudia počuli, ale boli zaznamenané prístrojmi vedcov. Výskumníci nazvali zvuky tornillos, španielským slovom pre skrutky, pretože zvukové vlny vyzerali ako závitové skrutky. Oscilovali tam a späť asi 90 sekúnd, každým pulzom sa zmenšovali, až sa vytratili do pozadia.


Scientists prezývajú zvuky Cotopaxi ‘tornillos’ pretože zvukové vlny vyzerajú ako závity skrutiek . Credit: Jeff Johnson.

Johnson to prirovnáva k "starým barovým dverám na divokom západe", ktoré sa raz otvorili, niekoľkokrát sa zakývali sem a tam predtým, než sa zastavili. Ale kvôli veľkosti krátera - je viac ako 100 metrov široký a asi 300 metrov hlboký - trvá päť sekúnd, kým zvukové vlny prejdú jednou plnou osciláciou.

"Je to ako otvorenie dverí, ktoré idú tam a späť počas jendej a pol minúty," povedal Johnson. "Je to krásny signál a je úžasné, že prírodný svet dokáže vytvoriť tento druh kmitania."

Hráči na orgánoch vytvárajú zvuky s podobnými charakteristikami pomocou kláves, ktoré tlačia vzduch cez rúrky rôznej dĺžky. To je prvýkrát, čo vulkanológovia zaznamenali zvuky tak nízkej frekvencie a s týmto dramatickým dozvukom pochádzajúcim zo sopky, podľa Johnsona.


Pohľad na vrchol dlhého cylindrického krátera Cotopaxi. Po sérii erupcií v roku 2015 sa dno krátera prepadlo z dohľadu,Credit: Silvia Vallejo Vargas/Insituto Geofisico, Escuela Politecnica Nacional (Quito, Ecuador).

Kráter, ktorý produkoval tornillo, znel približne raz za deň v prvej polovici roku 2016, kým sa zastavil. Johnson a jeho kolegovia si nie sú istí, čo presne spôsobilo zvuky, ale vedia, že to má niečo spoločné s činnosťou sopky, a nie iba vetrom, ktorý fúka cez vrchol krátera. Každý tornillo bol spojený s plynom, ktorý vystupuje z ventilu, povedal Johnson.

Výskumníci sa domnievajú, že jedna z dvoch vecí mohla nabudiť sopku na výrobu tornillos. Časť kráterového dna sa mohla zrútiť, čo sa môže stať, keď sa magma pohybuje pod sopkou, alebo došlo k výbuchu na dne krátera. Výbuchy sú bežné v otvorených sopkách ako sú Cotopaxi, kde sa hromadí plyn, kým nedosiahne dostatočne vysoký tlak na explóziu.

Zdroj: news.agu.orghttps://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2018GL077766

 

Kľúčové slová
veda
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Poslať nový komentár

TOPlist