InfoRadar
Мазмұны
От пен қызған металлдың жарқырайтынын кез келген адам біледі — мұны ұстахананың көрігін немесе түндегі отты көрген әркім байқаған. Алайда бұл таныс құбылыстың артында кез келген дененің температурасы мен оның шығаратын сәулеленуі арасындағы байланысты сипаттайтын іргелі физикалық заң жатқанын көпшілік ойлай бермейді. Лава — жер қойнауынан атқылап шығатын балқыған тау жынысы — дәл осы себеппен жарқырайды және бұл құбылыстың табиғаттағы ең әсерлі мысалдарының бірі болып табылады. Оның қызғылт-сары және қызыл түсті жарқырауы бір мезгілде таңғалдырып, алғашқы қорқыныш сезімін тудырады, өйткені ол біздің планетамыздың жұқа тас қабығының астында жасырынған орасан энергияны еске салады. Бұл құбылыстың физикасын түсіну — материяның қалай құрылғанын және оның жарықпен қалай әрекеттесетінін терең ұғыну деген сөз.
Жылулық сәулелену — жарқыраудың негізі
Лаваның жарқырауының негізінде физиктер жылулық немесе қараденелік сәулелену деп атайтын құбылыс жатыр. Абсолют нөлден жоғары температураға дейін қызған кез келген дене электромагниттік толқындар шығарады — температура неғұрлым жоғары болса, сәулелену энергиясы соғұрлым артып, толқын ұзындығы соғұрлым қысқарады.
Бөлме температурасында адамның денесі де сәулеленеді, бірақ бұл сәулелер инфрақызыл диапазонда болады және көзге көрінбейді. Дәл осы сәулеленуді тепловизорлар тіркейді. Ал дене бірнеше жүз градусқа дейін қыздырылған кезде сәулеленудің бір бөлігі көрінетін диапазонға ауысады — алдымен қызыл аймаққа, кейін біртіндеп қызғылт-сары, сары және ақ түстерге өтеді.
Бұл тәуелділікті сипаттайтын заңды 1893 жылы неміс физигі Вильгельм Вин тұжырымдаған және ол оның атымен аталады. Бұл заң бойынша максималды сәулелену толқынының ұзындығы дененің температурасына кері пропорционал. Сондықтан қыздырылған болат алдымен қызарып, кейін сары түске енеді, ал бірнеше мың градусқа жеткенде көз қарықтыратын ақ жарық шығара бастайды.
Лаваның температурасы және оның түсі
Лаваның температурасы оның химиялық құрамына және атқылау жағдайларына байланысты айтарлықтай өзгеріп отырады. Дәл осы көрсеткіш оның қандай түспен жарқырайтынын анықтайды.
Температура мен түс арасындағы байланыс келесідей:
- қара-қызыл жарқырау шамамен 700–800 градус Цельсийге сәйкес келеді — мұндай түс ағынның шетінде қатайып жатқан лавада байқалады;
- ашық қызыл және шие түстері 800–1000 градус аралығында көрінеді;
- қызғылт-сары түс 1000–1100 градусқа дейін қызған кезде пайда болады — бұл белсенді ағынның ортасына тән;
- сары және ақшыл-сары жарқырау 1100–1200 градустан жоғары температураларда байқалады, әсіресе сұйық базальттық лаваларда;
- көз қарықтыратын ақ түс 1300 градустан жоғары температурада пайда болады және өте сирек кездеседі — негізінен жанартау кратерлерінде.
Гавай аралдарындағы Килауэа сияқты жанартауларға тән базальттық лавалар әдетте 1100–1200 градус температурада болады және ашық қызғылт-сары-сары түспен жарқырайды. Ал тұтқыр андезиттік және риолиттік лавалар салқынырақ болып келеді, олар көбіне қара-қызыл түспен жарқырайды немесе қозғалыс барысында-ақ көзге көрінетін жарқырауын жоғалтады.
Лава суыған кезде неге түсін өзгертеді
Лаваның ағынын бақылағанда қызықты көріністі байқауға болады — ортасы ашық қызғылт-сары болып жарқыраса, шеттері біртіндеп күңгірттеніп, қара түске айналады. Бұл құбылыс температура мен сәулелену түсі арасындағы байланысты айқын көрсетеді.
Лава суыған кезде келесі үдерістер жүреді:
- Лаваның беткі қабаты ауаға тиіп, ішкі бөлігіне қарағанда жылдамырақ суиды. Температура төмендеген сайын сәулелену толқынының ұзындығы артып, түс қызғылт-сарыдан қызылға, кейін қара-қызылға ауысады. Мұны Гавайдағы лавалық өрістерден анық көруге болады — қара қабықтың астынан қызған лава жарық сызықтар ретінде көрінеді.
- Температура шамамен 600–650 градусқа түскенде көрінетін жарықтың қарқындылығы күрт төмендейді. Лава көзге көрінбейтіндей болып, жарқырауын тоқтатады, бірақ инфрақызыл диапазонда ұзақ уақыт бойы сәулеленуді жалғастыра береді. Сондықтан сырттай қарағанда суып қалғандай көрінетін қара лаваның өзі әлі де өте ыстық болуы мүмкін.
- Суыған лава ішінде минералдардың кристалдануы жүреді, бұл кезде қосымша жылу бөлінеді. Бұл құбылыс салқындау процесін баяулатып, жарқырау уақытын ұзартады. Әсіресе баяу ағатын және минералдарға бай лаваларда бұл әсер айқын байқалады.
Осылайша, лаваның түсі оның ішіндегі температураның таралуын көрсететін өзіндік «жылу картасы» болып табылады, бұл геологтарға ағынның құрылымын бір қарағанда бағалауға мүмкіндік береді.
Ерекше жағдайлар — лава өзгеше жарқырағанда
Кәдімгі жылулық сәулеленуден бөлек, жанартаулық өнімдердің жарқырауына байланысты ерекше құбылыстар да кездеседі. Олар арнайы жағдайларда байқалады және көбінесе ең әсерлі көріністердің бірі болып табылады.
- Гавайдағы лавалық фонтаналар жүздеген метр биіктікке дейін атқылайды және түнде балқыған алтын ағындары сияқты көрінеді. Ұшып бара жатқан лаваның бөлшектері суып, түсін өзгертеді — негізінде ақ-сары болса, жоғарыда қара-қызылға айналады. Бұл құбылыс температура мен түс арасындағы байланысты айқын көрсетеді.
- Индонезиядағы Иджен жанартауындағы «көк от» көбінесе лаваның жарқырауы деп қате қабылданады. Шын мәнінде, бұл — жанартау газдарымен бірге шығатын күкірттің жануы. Ол көгілдір жалынмен жанып, ерекше көрініс тудырады.
- Су астындағы атқылаулар кезінде қызған лава бірден суық теңіз суымен жанасады. Нәтижесінде сыртқы қабаты тез қатайып, ішіндегі қызған масса жарқырап көрінеді. Мұндай «жастық тәрізді» лавалар мұхит түбінде ерекше әсер қалдырады.
Осы құбылыстарды зерттеу ғалымдарға жанартаулық процестердің физикасын тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. Лаваның жарқырауын бақылау арқылы оның құрамын және қозғалысын тікелей жанаспай-ақ анықтауға болады.
Лаваның жарқырауының практикалық маңызы
Бұл әдемі табиғи құбылыс ғылым мен техника үшін де маңызды құрал болып табылады. Ғалымдар лаваның жарқырау қасиеттерін түрлі мақсатта пайдаланады.
Негізгі қолдану бағыттары:
- тепловизорлар мен спутниктік сенсорлар арқылы лаваның температурасын қашықтан бақылау;
- түс талдауы арқылы температураның таралу карталарын жасау;
- сәулелену спектрі арқылы лаваның химиялық құрамын анықтау;
- жанартаулық қауіптерді бағалау және ағындардың қозғалысын болжау.
MODIS және Sentinel сияқты спутниктік жүйелер Жер бетіндегі жылулық ауытқуларды үнемі бақылап, жанартау атқылауларын ерте анықтауға мүмкіндік береді. Бұл білім адамдардың өмірін сақтап қалуда маңызды рөл атқарады.
Лаваның жарқырауы — жай ғана әсерлі көрініс емес, ол табиғаттың іргелі заңдарының көрінетін көрінісі. Дәл осы заңдар жұлдыздардың, оттың және жанартаулардың жарқырауын бірдей түсіндіреді. Бұл құбылысты түсіну вулканологиядан әлдеқайда кең мүмкіндіктер ашады — мысалы, астрономияда жұлдыздардың температурасын олардың түсі арқылы анықтау дәл осы принципке негізделген. Әрбір лавалық ағын түсірілген кезде, бұл тек әдемі көрініс емес, сонымен қатар табиғаттағы ең экстремалды процестердің бірі туралы нақты физикалық деректер болып табылады.
