Истинные хозяева этого мира. на что способны вулканы

Что это за профессия

Википедия рассказывает, что вулканологи занимаются разработкой методов, позволяющих своевременно предупреждать о возможных извержениях вулканов, а так же делает описание всех имеющихся вулканов, разрабатывает методику рационального применения вулканического тепла. Его можно использовать для получения горячей воды, а так же пара. Все это может эффективно использоваться в народном хозяйстве.

Рассматривая, что за профессия вулканолог, стоит заметить, что это не просто трудная, но еще и опасная работа. В первую очередь это связано с особенностями самих объектов исследования. Ведь наблюдение за ними осуществляется ежедневно круглые сутки. Особенно в местах, где есть риск пробуждения.

Кракатау (Индонезия)

Расположенный в Индонезии, вулкан Кракатау фактически представляет цепочку отдельных островов. Очень долго «главное жерло» тоже фактически составляло остров — самый большой в этой группе. Но в 1883 г. мощнейшее извержение полностью его разрушило. Не эти ли события легли в основу романа Жюля Верна «Таинственный остров»?

Такая, в буквальном смысле, «разбросанность» объясняется строением вулкана. Его активность вызывается поступлением магматических масс из-под тонущей океанской плиты. Магма по пути застывает, образуя многочисленные пробки. Поэтому каждое извержение сопровождается мощными взрывами и открытием новых путей выхода магмы. Один из таких взрывов и разрушил «таинственный остров».

История

Изучение вулканов началось в античные времена Аристотелем и Гераклитом. В начале нашей эры исследования продолжил Страбон. В 1650 г. Б. Варениусом было создано первое систематическое описание вулканов.

Впервые систематические наблюдения за вулканическими извержениями стал вести Скроп с 1825 г., на основе чего разработал их классификацию. В то же время дифференциацией извержений занимался Бух. С тех пор было разработано множество таких классификаций.

Изучение строения вулканов и попытки их геологического картирования начались в конце XVIII в. с работ Геттара, Сен-Фонда и Демаре. На основе этого в начале следующего столетия появились две гипотезы о их происхождении, спор между которыми был разрешен с развитием геологических методов. Во второй половине XIX в. выявили линейные вулканические постройки, в то время как ранее были известны лишь конические и купола. В конце столетия началось исследование подводных вулканических процессов. В те же времена на основе множества ранее выявленных типов вулканических построек стали появляться первые их классификации. В XX в. занялись систематизацией и сложенных вулканическими породами геологических тел.

Продукты вулканической деятельности впервые были систематизированы в 1865 г. Фуксом. Такие исследования активно велись во второй половине XIX в. ввиду появления поляризационного микроскопа. При этом рассматривались твердые продукты извержений, но к концу столетия перешли к изучению рыхлых, а в начале XX в. затронули газообразные продукты.

Таким образом, систематические исследования вулканической деятельности начались к концу XIX в. В те же времена начали создавать специализированные научные объекты в виде вулканических обсерваторий. Первой из них стала размещенная на Везувии. В дальнейшем такие учреждения появились на многих других вулканах и в сейсмически активных районах.

Природа вулканов

Вулканы, действующие сейчас как в Старом, так и в Новом Свете, открыли «рабочую» страницу своей биографии исключительно в голоцене. Их старшие коллеги, шумевшие в период образования первых материков, отстрелялись намного раньше. Они представляют собой потухшие вулканы – царство плодородных полей, виноградников, густых лесов, минеральных залежей, островных или внутриконтинентальных природных заповедников.

Причина вулканической деятельности любого типа – движение горячей мантии, на которой плавают несколько участков земной скорлупы. Речь о литосферных плитах. Некоторые такие «модули» видны на поверхности – в местах соединения континентов, иногда скрытых монотонным ландшафтом. Другие же спрятаны под водой, представляя собой хребты, намного превосходящие по высоте поверхностные. Мантия, которая ближе к ядру, горячая. А та, что примыкает изнутри к шву между плитами – остывающая. Со временем оба фрагмента вещества перемешиваются, из-за чего магматический кипяток вытесняется наверх охлаждающейся массой. Это закон физики. Раскаленное вещество, идущее вверх под напором, с определенной периодичностью «находит» все слабые места в швах. Это-то как раз и есть сейсмически активные зоны.

Как происходит извержение

Типичный вулкан представляет собой холм с проходящей сквозь его толщу трубой, называемой жерлом вулкана. Это жерло поднимается из очага магмы. Когда в очаге создается высокое давление, вверх по жерлу устремляется и выбрасывается в воздух смесь магмы и твердых камней — лава. Это явление называется извержением вулкана. Иногда вместе с извержением выпадают дожди, которые, перемешиваясь с пеплом, превращаются в реки грязи. Лава расплавляет камни и уничтожает всё живое, а после извержения застывает в виде твердой корки. По мере накопления этих твердых слоев вулкан растет. Но не всегда извержение вулкана сопровождается потоком лавы, иногда обходится и без него.

Гора Килиманджаро — самая высокая точка Африки. Этот потухший вулкан со снежной вершиной выделяется на фоне окружающих его равнинных саванн

По внешнему виду (форме)

• Шлаковый конус
• Щитовой вулкан. Фото: Reykholt / Wikimedia Commons
• Стратовулкан. Фото: Tomas Tam / Wikimedia Commons
• Купальный вулкан
• Сложный вулкан Келимуту

По форме вулканы делят на следующие типы:

• Шлаковые конусы — вулканы в этом случае извергают густую и вязкую лаву, она при застывании образует высокие конические стенки. Одним из самых известных вулканов конического типа является Везувий. При его извержении в августе 79 г. н.э. погибли жители 4 римских городов.
• Щитовые — лава в каких вулканах жидкая и разливается быстро и на большие территории. В итоге образуется невысокая гора с покатыми склонами, внешне похожая на щит. На Галапагосских островах несколько таких вулканов, например вулкан Альседо. Кстати, на его склонах обитает огромное количество гигантских Галапагосских черепах.
• Стратовулканы — вулканы, которые часто извергают густую лаву, застывающую на их поверхности и образуя конус. Везувий и Кракатау считаются классическиеми примерами стратовулканов.
• Купольные вулканы — лава, поднимающаяся по жерлу, застывает до выхода на поверхность и закупоривает его образуя купол. Примером купального вулкана является вулкан Безымянный, расположенный на камчатке.
• Сложные вулканы — имеют сразу несколько вершин кратеров, например, вулкан Пакая (Гватемала).

Особенности специальности

Профессия вулканолог представляет собой изучение вулканов и всего, что с ними связано. Сюда входит не только сами вулканы, но и продукты извержения, изучение причин пробуждения вулканов, особенности состава магматических пород и их размещения. Кроме того, современная вулканология изучает возможности использования вулканической энергии на пользу человека.

Вулканологи работают как с активными, так и с потухшими вулканами. Это связано с тем, что необходимо знать какая причина пробуждает спящие или заставляет становиться чрезмерно активными действующие.

Причем за активными наблюдают при помощи специальных станций, которые фиксируют малейшие отклонения от нормы, предсказывая скорые землетрясения и тем более пробуждения и усиление воздействия вулкана.

Помогают вулканологи и диспетчерам аэропортов, направлять самолёты так, чтобы они не оказались в зоне действия вулканического пепла. При этом специалисты будут изучать направление движение лавы и магмы, состав дыма и пеплового шлейфа.

Могут вулканологи изучать гейзеры — красивые фонтаны, которые бьют из-под земли горячей водой. Наиболее часто они все будут располагаться вблизи с вулканом, а потому изучая их, можно будет диагностировать, в каком состоянии находится вулкан.

Предвестники извержения

Чаще всего извержение дает знать о своем приближении. Так, при подъеме магмы к поверхности проявляются подземные толчки (сейсмические колебания), которые не ощущаются на поверхности. Чем ближе по времени извержение, тем чаще становится ритм этих толчков, иногда доходя до 100 толчков в час. Тогда ученые устанавливают на вулкане сейсмографы, чтобы проводить замеры.

Иногда это ложная тревога: сейсмическая активность может не сопровождаться извержением, и наоборот. Перед извержением вулкан вздувается, словно пирог в духовке: он вырастает на несколько сантиметров, а порой и на несколько метров.

Так, гора Сент-Хеленс выросла на 200 метров перед своим извержением 18 мая 1980 года! В этом случае вулканологи постоянно замеряют высоту вершины, отклонение склонов, размер трещин в разломах… Также они измеряют увеличение горы при помощи спутников. Наконец, перед извержением, газы, появляющиеся в фумаролах, находящихся в скважинах вулкана, нагреваются, меняется их химический состав. Температура подземной воды тоже повышается. Вулканологи постоянно берут образцы и анализируют их.

За многими вулканами наблюдают только тогда, когда они грозят опасностью. Но за некоторыми, особо опасными, ведутся постоянные наблюдения. Вблизи от них расположены специальные обсерватории.

Из-за недостатка средств только тридцать из опасных вулканов постоянно находятся под контролем ученых, при этом некоторые вулканы, давно не извергавшиеся, могут проснуться в любой момент.

Неаполь, у подножия вулкана Везувий

Вот уже несколько десятилетий Везувий находится под пристальным вниманием ученых. По их мнению, это самый опасный вулкан

Его последнее, довольно слабое, извержение произошло в 1944 году, но последующее обещает быть куда более опасным.

Около 800 000 человек живут в непосредственной близости от этого спящего монстра и 3 миллиона в радиусе 30 км от него. Благодаря исследованиям извержения 1663 года, которое унесло жизни 4 000 человек, эксперты разработали план эвакуации. Он будет приведен в действие, как только появятся первые признаки надвигающейся катастрофы.

Когда только вулканологи отмечают необычные признаки, предвестники извержения, они сразу же предупреждают об этом власти.

Они берут образцы лавы и шлака, изучают их. Определяют возможный тип извержения и его опасные зоны. Если активность усиливается, власти, следуя советам вулканологов, могут начать эвакуацию населения.

Сражение против вулкана. В своих отношениях с вулканами люди очень часто проигрывают. В 1992 году итальянцы попытались построить заграждение длиной в 224 и высотой в 21 м, чтобы преградить потоки лавы Этны. Однако лава быстро прорвала эти барьеры.

Но другая попытка удалась. Потоки лавы текли по естественному тоннелю. После направленного взрыва ее поток ушел под землю, затем образовалась пробка и лава вышла на поверхность. Еще одна победа была одержана в Исландии, на острове Эймей.

В 1973 году началось извержение вулкана Эльдфель.

Жилая зона была эвакуирована, но потоки лавы угрожали порту. Это была прямая угроза рыболовству, главному местному промыслу. Тогда спасатели вместе с местными жителями, применяя мощные насосы, начали лить на потоки лавы по 12 миллионов кубометров воды в час. После трех недель сражения люди одержали победу: потоки лавы были повернуты в море.

Из-за чего происходит извержение вулкана

Про извержения вулканов можно говорить очень много и приводить примеры того, из-за чего они происходят. Есть разные типы в зависимости от интенсивности, сопровождающих явлений и того, где все это происходит. В конце концов, не стоит забывать, что есть даже деление на обычные вулканы и подводные.

В первую очередь, надо понимать, что земная оболочка называется литосферой и именно на ней все мы и живем. Толщина этого слоя составляет примерно один процент от диаметра Земли, а в абсолютных величинах это около 70-80 километров на суше и 20-30 километров на дне океана. Литосфера состоит из плит, между которыми есть разломы. Именно эти разломы и являются местами наиболее вероятного извержения вулканов.

Под литосферными плитами находится мантия, которая разогрета до нескольких тысяч градусов. По консистенции она похожа на густую смолу и именно по ней ”плавают” литосферные плиты. Когда плиты движутся, они находят друг на друга и та часть, которая оказывается снизу, начинает плавиться и продукт такого плавленая называется магмой.

Магма более легкая и более жидкая, чем мантия, и из-за этого она скапливается непосредственно под литосферными плитами. В результате такого скопления и повышения давления из-за закипания породы и водяных паров она начинает искать выход на поверхность. В результате там, где слабое место, и будет извержение. Иногда магма находит легкий выход и постепенно течет, не приводя к взрыву. Если такой возможности нет, то беды не миновать. Особенно, когда дело касается спящих вулканов, которые давно не извергались, но давление под ними копилось. Чем больше оно копится, тем мощнее будет извержение.

Структура вулкана выглядит примерно так.

Классические вулканы называют стратовулканами. Они имеют коническую форму и состоят из различных продуктов извержения. Они обычно находятся там, где одна тектоническая плита заходит под другую. Магма в этом случае находится максимально близко к поверхности и поэтому извержения стратовулканов часто бывают очень мощными.

Вулканологи – учёные-экстремалы

Автор Максим Кондратьев

09.12.2010 10:00

Общество » Практика

Грозное природное явление — извержение вулкана — вселяет страх и уважение к подземной мощи недр нашей планеты. Однако есть люди, которые готовы лезть в самое жерло огненной горы, изучать ее ядовитые испарения, пепел и брать пробы оранжевой лавы, бурлящих расплавленных камней. Это вулканологи, особая каста геологов. Представители этой професии не только овеяны духом романтики дальних экспедиций, но и знамениты своими прогнозами масштабных вулканических катастроф.

Фото: AP

Само слово «вулкан» пришло из древнеримской мифологии: так звали бога огня и покровителя кузнечного ремесла. Греки звали его Гефестом. Да, именно он по легенде подарил людям огонь, за что и досталось ему от старших богов. Когда же огонь «дарят» современные вулканы, то с их склонов течет раскаленная лава, в небо вырываются столбы черного дыма и облака пепла, а из жерла вылетают вулканические бомбы — огромные куски породы. Но пугающие явления, которые заставляют местных жителей бежать и искать спасения, вулканологов только манят.

Посудите сами: для изучения строения нашей планеты в этом месте не надо бурить скважины — Земля сама показывает свое огненное нутро

Облаченный в огнеупорный серебристый костюм, подобно пожарному в очаге катастрофы, вулканолог осторожно приближается со специальным ковшом к потоку лавы, а то и заглядывает в кратер, опуская туда зонд для взятия проб расплавленных камней

Что дают ученым такие пробы? Люди довольно давно заметили, что на месте контакта горячей лавы с холодными горными породами поверхности образуются скопления руды полезных ископаемых — месторождения железа, меди, цинка и других металлов

Изучение же состава лавы позволяет представить условия на нашей планете во время ее формирования, миллиарды лет назад! Вулканологи также исследуют потухшие и разрушенные древние вулканы — накопление таких знаний очень важно для геологии. Оно помогает собрать воедино картину извержений прошлых и нынешних лет и предсказывать будущие катаклизмы

История вулканологии

История вулканологии, как и большинство других историй естествознания , отмечена тремя основными этапами. Шаг суеверный , где верования и мифы , религиозные господствуют в основном на знании и вклада науки , которая стремится примирить наблюдения и убеждения и , наконец , научное понимание того явления , которое начинается в с XVIII — го  века по Уильям Гамильтон позже , следовательно , по сравнению с другими естественными науками . Наконец, в 1912 году , с теорией дрейфа континентов от Альфреда Вегенера , механизмы, которые не только вызывают высыпания , но и землетрясения , которые начинают понимать.

Типы извержения вулканов

Существует несколько классификаций извержений. По масштабу явления делятся на 5 классов:

• I – объем извергаемой массы превышает 100 км3;
• II – 10 – 100 км3;
• III – до 10 км3;
• IV – до 1 км3;
• V – до 100 м3.

По характеру процесса и составу выходящего материала извержения делятся на:

• эффузивные наземные (лава изливается и растекается по земной поверхности, сильные взрывы отсутствуют);
• эффузивные подводные (лава растекается по океаническому ложу, взрывы не наблюдаются из-за высокого давления водной массы);
• эксплозивные (происходит взрыв, при котором выбрасывается большой объем газов и твердых элементов, лава не вытекает или вытекает в небольшом количестве из-за вязкости или значительной глубины залегания);
• экструзивные (густая или затвердевшая магма выдавливается наружу).

Извержение подводного вулкана

Возможно смешение разных видов извержений. Например, существуют эксплозивно-экструзивные процессы. Каждая из перечисленных категорий включает несколько типов вулканических извержений.

В состав эффузивного вида входят:

1. Исландский тип (трещинный). Движение магмы к поверхности осуществляется по узким трещинам в земной коре. Газы выходят спокойно, не взрываются. Базальтовая лава растекается на значительные расстояния, формирует уплощенные конусы.
2. Гавайский. Магма движется по цилиндрическому каналу. Газов немного, поэтому нет сильного взрыва. Базальтовая лава вытекает из крупного уплощенного конуса с широким кратером.

Эксплозивный вид представлен следующими типами:

1. Мерапийский (яванский кратер Мерапи). Из жерла выходят раскаленные газово-пылевые клубы, лава во время взрыва распыляется, оседает в виде пепла. Возможно образование горячих потоков грязи и камней.
2. Катмайский (аляскинский кратер Катмай). Выбрасываемая лава настолько кислая и насыщенная газами, что при движении образует раскаленное газовое облако. Из закупоренного лавой жерла с мощнейшим взрывом выбрасываются газы, в результате вулканическая вершина разрушается, образуется обширный кратер.
3. Кракатауский тип (Кракатау). Взрыв невероятной мощности выбрасывает в атмосферу огромное количество газов и твердых частиц. Магма находится на значительной глубине, поэтому не выходит. На месте извержения образуется многокилометровая воронка – кальдера.
4. Бандайсанский тип (Бандай-Сан на острове Хонсю). Мощность взрыва обусловлена испарением воды, просочившейся по трещинам в земной коре в магматическую камеру. Лава отсутствует.
5. Маарский тип представляет потухшие вулканы, некогда взорвавшиеся с большой силой. В рельефе они выглядят как впадины с плоским дном, окруженные относительно невысокими валами.

Экструзивный вид представлен извержениями пелейского типа (кратер Мон-Пеле на Малых Антильских островах). Магма густая, вязкая, тяжело выдвигается из жерла. Начинается извержение с того, что из кратера вырываются раскаленные газы, насыщенные твердыми частицами. Из-за большой массы газы не устремляются в атмосферу, а стелются по склонам. Завершается процесс выдавливанием плотной магматической массы.

Стромболианский тип

Также следует отметить извержения смешанного вида – пирокластовые, сопровождающиеся выбросом всех видов содержимого земных недр. К такому виду относятся:

1. Стромболианский тип (Стромболи на Липарских островах). Вязкая лава застывает на склонах наподобие языков. Процесс поверхностный, магма располагается близко к земной поверхности, бурлит в жерле. Это сопровождается выходом газов и несильными взрывами.
2. Вульканский (кратер Вулькано на Липарских островах). Очаг находится недалеко от поверхности. Магма плотная, образует над кратером пробку. Накапливающиеся в жерле газы разрывают пробку, в результате выбрасывается облако газа, содержащее пыль и частицы пород.
3. Этно-Везувианский. Выделяется очень большое количество газов. Мощные взрывы приводят к формированию склоновых трещин – бокков, из которых выходит лава. На склонах Этны около 800 бокк.

Ступеньки карьеры и перспективы

Карьера вулканолога строится по принципу научной карьеры: от лаборанта до младшего научного сотрудника, от научного сотрудника до профессора.

10 интересных фактов о вулканах и развитии науки — вулканологии

Профессиональный праздник День вулканолога отмечается 30 марта.

• Первые научно зафиксированные  наблюдения за извержением вулкана были выполнены 24 августа 79 г. римлянами Плинием Старшим и его племянником Плинием Младшим. Это было в день извержения Везувия, когда Плиний Старший — начальник римского флота и ученый, автор нескольких десятков книг «Естественная история» вывозил на судах жителей с побережья Неаполитанского залива. Плиний Старший задохнулся в облаке вулканических газов. Оставшийся в живых Плиний Младший описал извержение Везувия в своих письмах: извержения вулкана с мощной струей вулканического пепла, газов, пемз, шлаков и бомб высотой до 10 км и в настоящее время называют плинианскими. В результате извержения Везувия было уничтожено три древнеримских города: Помпеи — полностью засыпан вулканическим пеплом, Геркуланум — разрушен селевым потоком, Стабия — залита лавой. Последнее извержение Везувия произошло в 1944 году:  поток лавы разрушил города Масса и Сан-Себастьяно, погибло 57 человек.
• Первая вулканологическая обсерватория была открыта в Италии на вулкане Везувий в 1842 г. В начале XX века вулканологические обсерватории были созданы в США, Японии, Индонезии и других странах. Вулканологические обсерватории объединяются в национальные вулканологические службы.
• В России вулканология начала развиваться с окраин страны — Камчатки. В 1935 г. открылась вулканологическая станция в поселке Ключи, преобразованная в 1962 году в Институт вулканологии АН СО АН СССР в Петропавловске-Камчатском.  В настоящее время это Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.
• Для научных исследований Институт вулканологии имеет специальный корабль «Вулканолог».  С помощью геологической, геофизической, гидроакустической, газогидрохимической и шумопеленгаторной лабораторий, вычислительного центра на борту корабля  изучается подводный вулканизм, геологическое строение и минеральные ресурсы дна океана.
• Действующие вулканы исследуют с борта самолета. Например, при изучении итальянского вулкана Этна для отбора проб газов использовались беспилотные мини-самолеты типа САМ, имеющие форму «летающих тарелок».

• Среди вулканологов есть и женщины. Первая женщина-вулканолог, исследовавшая вулкан Ключевского в 1936 году, — Софья Ивановна Набоко.
• На Камчатке зарегистрировано 300 вулканов, 8 из которых активны. В настоящее время самый активный вулкан Кизимен, извержение которого началось в конце 2010 года. 4 активных вулкана в Южно-Камчатском федеральном округе — Дикий Гребень, Ильинский, Камабльный, Кошелева — входят в список Всемирного природного наследия ЮНЕСКО.
• По Книге рекордов Гиннесса самые высокие действующие вулканы расположены в Южной Америке на территории Эквадора — Котопахи и Сангай высотой соответственно 5896 м и 5410 м над уровнем моря. Самый высокий потухший вулкан — Охос-дель-Саладо в Андийских Кордильерах на границе Аргентины и Чили, высотой 6880 м над уровнем моря.
• Самым грандиозным считается извержение индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году. Эхо взрыва было слышно во всех уголках планеты. Жертвами извержения стали 36 тысяч человек.
• Долина гейзеров на Камчатке была открыта женщиной-геологом Т.И. Устиновой в 1941 году.  Камчатские гейзеры представляют собой уникальное зрелище, крупнейшие из которых — Великан, Жемчужный, Сахарный. Много гейзеров в Новой Зеландии, Исландии, Китае, Японии.

7.

Практически вся Исландия обогревается энергией вулканов
Исландия когда-то считалась очень суровым краем. Ещё бы! Ведь этот остров вулканического происхождения, к тому же, отличается весьма неприветливым климатом, – здесь сложно вырастить даже самый скудный урожай.

Но, конечно, со временем исландцы поняли, что им не так уж сильно не повезло: буквально под ногами у них имеется самое настоящее природное «центральное отопление».

На острове расположены около 200 очень даже активных вулканов и порядка 600 геотермальных источников, – это же готовые (и реально неисчерпаемые) запасы энергии!

Поэтому с 1970-х годов в Исландии строятся геотермальные станции, которые на данный момент отапливают более 90% жилых домов острова (в первую очередь, конечно, её самый населённый город – столицу страны Рейкьявик), а также международный аэропорт Кефлавик и т.д.