Техника - молодёжи 1991-09, страница 39
В результате вулканического взрыва от него остались лишь «осколки» в виде мелких островков; образовалась впадина (кальдера) объемом 83 куб. км. При взрыве возникло мощное цунами, которое обрушилось на побережье Крита и уничтожило там минойский город Аниссос. Через несколько часов оно затопило дельту Нила и разрушило город Угарит, удаленный на 1000 км от Санторина. Читатели спросят, неужели и эти термодинамика Рис. 4. Зависимость работы образования пузырька пара в перегретой жидкости от его радиуса; Ак и R/r—работа образования и радиус способного к росту пузырька. Рис. 5. Зависимость минимальной скорости движения метеорита, при которой происходит его взрывное разрушение в атмосфере, от высоты над поверхностью Земли; А — железный метеорит; Б —каменный метеорит. стихийные бедствия можно объяснить механизмом фазового взрыва; ведь маловероятно, что в недрах Земли происходит импульсный нагрев вулканических пород. Они не учитывают важную деталь: импульсный нагрев отнюдь не единственный способ реализации такого процесса. Скажем, для получения фазового взрыва воды ее нагревают в прочном баллоне (под давлением) до околоспино-дальной температуры (280 — 370° С), после чего быстро сбрасывают давление; она взрывообразно закипает (рис.3). Энергия взрыва кубометра воды с температурой 300° С эквивалентна энергии взрыва 15 кг тротила. Потому-то, дабы соблюсти безопасность энергетических агрегатов, и должен быть обеспечен такой режим их работы, который исключал бы возможность фазового взрыва воды. Это требование относится в первую очередь к паровым котлам ТЭС и к те-плообменным контурам АЭС. Взрыв вулкана похож на взрыв огромного котла с водой, разогретой до околоспинодальной температуры. Механизм процесса в обоих случаях один и тот же —взрывное кипение. Однако есть и существенные различия, которые определяются свойствами «рабочего» вещества. Таковым в вулкане является магма — сложный расплав разных минералов, насыщенный газами. Их растворимость увеличивается с ростом давления. После его сброса магма «закипает», подобно шампанскому, когда откупоривают бутылку,—идет образование и рост пузырьков в пересыщенной газами метастабильной жидкой фазе. При невысокой температуре магмы этот процесс протекает более-менее спокойно, ибо пузырьки возникают на готовых центрах, число которых мало. В таких случаях извержение вулкана сопровождается излиянием из кратера кипящих потоков лавы. Если же магма сильно разогрета, то после сброса давления может произойти взрывное выделение газа, когда (за счет флуктуаций концентрации его молекул) пузырьки возникают в любой точке объема магмы. Это и есть ее фазовый взрыв, вызывающий эксплозивное извержение вулкана. При этом выбрасывается огненный фонтан взрывно-кипящей магмы. Стремительно набухая, он превращается в палящую тучу из раскаленных газов и капелек распыленной магмы. После остывания из нее выделяется вулканический пепел, который разносится потоками воздуха на большие расстояния. Специалисты уже давно заметили: почти все крупнейшие вулканические катастрофы связаны с теми геологическими образованиями, которые содержат в своих глубинах очень вязкие магмы. Характерным в этом плане явилось поведение Монтань-Пеле. После его взрыва из кратера выталкивался купол густой лавы, которая не разливалась по склонам горы, а постепенно застывала, подпитывая «столб», — ежедневно вырастая на 10 —12 м, он вытянулся в высоту до 300 м. Теория фазового взрыва легко объясняет связь вязкости магмы с вулканическими эксплозиями. Для фазового взрыва сжатой магмы необходимо, чтобы сброс давления, вызванный перемещением земных пластов, произошел достаточно быстро. При медленном его понижении можно не дойти до области температур и давлений взрывного газовыделения, поскольку газ успеет выделиться внутрь пузырьков, возникших на готовых центрах. По крайней мере, для сильно текучих магм, где скорость роста пузырьков большая, затрачиваемое на это время меньше реального времени сброса давления, и газовыделение здесь протекает довольно спокойно. По-иному ведут себя вязкие магмы. В них пузырьки на готовых центрах не успевают заметно увеличиться, поэтому газонасыщенность магмы практически не изменится. После сброса давления через некоторое время начинается процесс флуктуационного газовыделения и происходит взрыв. Каково время запаздывания фазового взрыва вязких магм после сброса давления? Для ответа на этот вопрос нужны дальнейшие исследования. Если окажется, что оно составляет хотя бы несколько десятков минут, то появляется возможность предупреждения населения о грозящей катастрофе — после регистрации первоначального толчка, вызвавшего сброс давления в очаге магмы при смещении горных пластов. Другими словами, исследования фазового взрыва открывают перспективу прогнозирования взрывных землетрясений и извержений вулканов. РОСТ ПУЗЫРЬКОВ I ЗАПРЕТИТЬ! |РАЗРЕШИТЬ! 37 |
