Панин А. В.
«Моисейпростер руку свою к небу, и была густая тьма по всей земле Египетской три дня;не видели друг друга, и никто не вставал с места своего три дня»
(Исх.10:22-23)
Убольшинства из нас при слове «вулкан» встает в глазах Помпея, погибшая приизвержении Везувия в 79 г н.э. и превращенная в зрительный образ художникомКарлом Брюлловым. Вулканизм, это грозное явление природы, изучается специальнойнаукой вулканологией. Сжигающие все на своем пути лавовые потоки и палящие тучи,потопы-йокульлаупы (выбросы вод расплавленных вулканами ледников), мощныевсеразрушающие землетрясения, опустошающие морские берега цунами многократноописаны и в научно-популярной литературе. Автор же хотел бы обратить вниманиена один из феноменов вулканической деятельности, обычно остающийся в тени еекатастрофических проявлений и до последнего времени интересовавший большеспециалистов, чем широкую публику.
Речьидет о выбросах в атмосферу мельчайших твердых частиц — вулканического пепла. Вотличие от катастрофических последствий извержений, имеющих локальный, а вмасштабах Земли буквально точечный охват (кроме цунами), вулканическоезапыление атмосферы и пеплопады затрагивают крупные регионы и влияют даже наглобальный климат. Информационным поводом для этого разговора послужилонедавнее извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль. Мощные выбросы пеплав атмосферу парализовали воздушное сообщение над Европой. По всему мируотменено или перенесено более 100 тысяч авиарейсов, пострадали около десятимиллионов пассажиров, авиакомпании понесли ущерб в 2, 5 миллиарда евро.
Что такое вулканический пепел
Ноначнем по порядку: что такое вулканический пепел и как он образуется. Привулканическом извержении из недр на земную поверхность и в атмосферу попадеттри вида продуктов: лава (расплав горных пород), пирокласты, или тефра (твердыечастицы разного размера: пепел – частица размером с пылинки (сотые долимиллиметра), лапилли – мелкие камушки, вулканические бомбы – крупные обломки) иразличные газы. Подсчитано, что в целом вулканы извергают пирокластов в шестьраз больше, чем лав.
Когдамагма (будущая лава) находится на глубине под огромным давлением, в нейрастворено много газов. Здесь действует физический закон: растворимость газа вжидкости прямо пропорциональна давлению. По мере приближения магмы кповерхности и падения давления происходит дегазация — излишки газов выделяютсяв виде пузырьков. По трещинам газы мигрируют к земной поверхности и попадают ввоздух в виде дымков, называемых фумаролами и считающихся признаками активностивулкана. Самая опасная ситуация создается в том случае, если у выделяющихся внедрах газов нет возможности рассеяться и они скапливаются под землей.Нарастание давления может привести к мощному взрыву с разрушением верхушкивулкана, а то и всей вулканической постройки целиком. Другой тип вулканическихкатастроф – обрушение верхушки вулкана в подземные пустоты, образовавшиеся приизвержении в результате ухода магмы. Так образуется кальдера – огромный(диметром от 1, 5 до 15-20 км) округлый провал глубиной многие сотни метров.
Споверхности лавового озера, кипящего в кратере вулкана, постоянно выделяютсягорячие газы – именно поэтому лава кипит и пузырится. Поднимаясь с большойскоростью вверх, газы увлекают с собой мелкие капельки лавы, которые быстрозатвердевают и превращаются в частицы вулканического пепла. Так и возникаетпепловая колонна, или пепловый плюм, поднимающийся над вулканом на большиевысоты (иногда до стратосферы) и разносящийся затем воздушными потоками насотни и тысячи километров от эпицентра извержения. Из воздуха пепел осаждаетсяатмосферными осадками. Если концентрация пепла в воздухе была велика, наповерхности суши образуется целый слой пепла. Вблизи вулкана за одно извержениеможет осесть слой пепла и более крупных пирокластов толщиной в метры и дажепервые десятки метров. С удалением от вулкана концентрация пепла в атмосфереубывает пропорционально квадрату расстояния, и толщина пепловых слоев быстропадает.
Вулканы и погода
Давнозамечено, что после сильнейших вулканических извержений обычно следует заметноеснижение температуры в отдельных регионах и даже глобально. Такого рода эффектназывают «вулканической зимой», по аналогии с «ядерной зимой». Он вызываетсявыброшенным в атмосферу пеплом и капельками серной кислоты, которые уменьшаютпроницаемость атмосферы для солнечной радиации и увеличивают так называемоеальбедо Земли – долю радиации, которая отражается обратно в космос. Понятно, чтоколичество радиации, достигшей земной поверхности и идущей на нагреваниеприземного воздуха, уменьшается. Однако из тропосферы (нижние 10-18 км атмосферы) загрязнение быстро, от нескольких дней до нескольких месяцев, вымывается дождями, вто время как после сильных извержений отмечались похолодания длительностью дотрех-четырех лет. Их связывают с проникновением наиболее мелких аэрозольныхкомпонентов пеплового материала в стратосферу (до высот 40-50 км), где атмосферных осадков практически не бывает, и очищение от загрязнений происходит гораздомедленнее. Вот некоторые наиболее известные исторические примеры «вулканическойзимы».
Огромныетучи пепла были выброшены в атмосферу в результате взрыва островного вулканаСанторин в Эгейском море, считающегося самым сильным извержением заисторическое время. На самом острове толщина слоя пепла местами превышаетдвадцать метров. Ранее считалось, что и находящийся в 110 км к югу о. Крит был засыпан трехметровым слоем пепла, что вызвало гибель растительности и голодсреди местного населения. В результате население покинуло остров, что нанеслонепоправимый урон Минойской цивилизации, известной нам из древнегреческоймифологии по царю Миносу и построенному по его приказу гениальным инженеромДедалом кносскому Лабиринту (Минотавр, Тесей, нить Ариадны). Однако последниеисследования показали, что слой пепла, выпавший на Крите, не превышал пятимиллиметров. Ущерб, нанесенный минойской цивилизации, связывают теперь спредшествовавшим извержению мощным землетрясением и вызванной обрушениемвулкана 150-метровой волной цунами, опустошившей северное побережье Крита.
Некоторыеученые связывают с извержением Санторина отраженную в «Ветхом Завете» «тьмуегипетскую», девятое из десяти наказаний, ниспосланных на Египет, чтобызаставить фараона отпустить народ иудейский. Согласно еврейской традиции, исходевреев из Египта датируется 1312 г до н.э. В то же время, по последним даннымрадиоуглеродного анализа, наиболее вероятное время взрыва Санторина — между1600-1630 гг до н.э. Еще более точную дату дает дендрохронологический анализ(определение ширины годичных колец деревьев): в период 1628-1629 гг до н.э.отмечается резкое падение скоростей прироста дубов в Ирландии, Англии иГермании, а также остистой сосны в Калифорнии. Это связывается с охватившим всеСеверное полушарие похолоданием, вызванным запылением атмосферы.
Кпоследствиям вулканических извержений относят экстремальные погодные явления535-536 гг н.э., в том числе наиболее суровые за все время новой эры эпизодыкратковременного похолодания (снег в августе 536 г в Китае). Главное свидетельство уменьшения прозрачности атмосферы дает византийский историкПрокопиус, отмечавший необычайно слабую яркость Солнца в 536 г. В изученных недавно колонках антарктического и гренландского льда в слоях, относящихся к этомувремени, отмечен скачок концентрации сульфатов, которые могли попасть в ледтолько из атмосферы. Это указывает на высокую концентрацию в атмосферекислотных аэрозолей, имеющих обычно вулканическое происхождение. Два возможныхисточника этих выбросов находятся в тропиках — вулкан Кракатау в Яванскомпроливе (в прежнем виде уже не существует) и вулкан Рабаул на острове НоваяГвинея.
Всредневековье, как минимум, два погодно-климатических экстремума относятся засчет вулканической деятельности. «Великий голод» 1315-1317 гг в Европе, печальноизвестный экстремально высоким уровнем преступлений, болезней и массовыхсмертей и даже каннибализмом, – следствие глобального похолодания в результатепродолжавшегося пять лет извержения вулкана Кахароа в Новой Зеландии.Экстремально холодные зимы в Северной и гибель урожая винограда в Южной Европев 1601-1602 гг, сильный голод на Руси в 1601-1603 гг, давший начало «Смутномувремени» — следствия извержения вулкана Уайнапути́на в Перу 19 февраля 1600 г, сильнейшего за историческое время извержения в Южной Америке.
ВНовое время наиболее известен «Год без лета», или «год нищеты»: так называют1816 год с необычайно холодным летом, погубившим урожай в Европе, Канаде и США,что вызвало, как считается, последний серьезный продовольственный кризис наЗападе. Интересно, что в Восточной Европе лето 1816 г было даже теплее обычного. Это показывает, что механизм погодно-климатических изменений подвоздействием запыленности атмосферы весьма сложен. Сокращение притокасолнечного тепла вызывает перестройку атмосферного давления и атмосфернойциркуляции, меняются пути перемещения воздушных масс. Где-то становится влажнее,а где-то суше, в большинстве мест холоднее, но где-то и теплее, при том что вцелом происходит похолодание. В 1816 г глобальная среднегодовая температураупала на 0, 4-0, 7°С. Большинство исследователей считает причиной этогосовпадение двух факторов: на низкую солнечную активность (так называемыйминимум Делтона) наложились последствия извержения вулкана Тамбора в Индонезии10-11 апреля 1815 г. Это извержение признается самым сильным после Санторина ирекордсменом по объему пирокластических выбросов — более 150 кубическихкилометров, согласно оценке известного вулканолога В.А.Апродова.
«Годбез лета» оставил своеобразный след в мировой культуре. Летом 1816 г лорда Байрона, отдыхавшего на берегу Женевского озера, посетили его друзья Мери и Перси Шелли.Как напишет Мери в предисловии к своему будущему знаменитому роману, вместо обычнойдля этих мест восхитительной погоды «было мрачное мокрое лето, и беспрестанныйдождь часто заставлял нас сутками не показываться из дому». Чтобы скоротатьвремя, компаньоны затеяли писательское состязание: на лучший рассказ, отражающийцарившее в доме угрюмое настроение. Победила Мери. После некоторой доработкипоявился знаменитый «Франкенштейн, или современный Прометей», впервые изданныйв Лондоне в 1818 г и неоднократно переиздававшийся, а затем иэкранизировавшийся впоследствии. Байрон же в июле 1816 г написал поэму «Тьма», в которой нарисована такая картина «вулканической зимы»:
Явидел сон… Не все в нем было сном.
Погаслосолнце светлое, и звезды
Скиталисябез цели, без лучей
Впространстве вечном; льдистая земля
Носиласьслепо в воздухе безлунном.
Часутра наставал и проходил,
Нодня не приводил он за собою...
Илюди — в ужасе беды великой
Забылистрасти прежние...
(переводИ.С.Тургенева)
Наконец,нельзя не упомянуть про взрыв располагавшегося между островами Ява и Суматравулкана Кракатау в конце августа 1883 г. От 800-метровой конической горыосталось три расположенных кольцом небольших островка. Колонна пепла подняласьв стратосферу на высоту 30 км, а газы достигли даже мезосферы (70 км). Общий объем выброшенного при взрыве материала оценивается в 18 кубических километров. Такоемощное событие не могло не повлиять на глобальный климат. Отрицательнаятемпературная аномалия фиксировалась наблюдениями в течение не менее четырехлет после извержения, причем в первый год глобальная среднегодовая температурапонизилась на 1, 2°С. Много это или мало? Судите сами: 20 тысяч лет назад наЗемле было самое холодное время за последние 300 миллионов лет, и глобальнаятемпература была всего лишь на 3°С ниже современной. Поэтому не случайно втечение долгого времени была популярна вулканическая теория возникновенияледниковых эпох, которая связывала длительные глубокие похолодания климата иобразование мощных ледяных щитов в полярных и умеренных широтах с возрастаниемвулканической активности. Однако сейчас уже ясно, что влияние каждого сильноговулканического извержения на глобальный климат ограничено временем пребыванияаэрозольного загрязнения в стратосфере и не превышает четырех-пяти лет. Чтобыпохолодание климата длилось несколько тысяч лет, необходимо, чтобы в течениевсего этого времени (или, по крайней мере, в начале, до образования покровныхледников) каждый год взрывалось по нескольку Кракатау. Такого в геологическойлетописи не зафиксировано. Так что, самостоятельной причиной длительныхпохолоданий климата вулканы и вулканический пепел служить, скорее всего, немогут, но, как следует из приведенных примеров, на несколько лет погодуиспортить вполне способны.
Пеплопадывоздействовали на жизнь людей и в доисторические времена. очередноесвидетельство этому было обнаружено не так давно в сорока километрах отВоронежа на правом берегу Дона на верхнепалеолитической стоянке Костёнки-14(«Мамонтова гора»). В 2000 году экспедицией под руководством А.А.Синицына, сотрудникапетербургского Института истории материальной культуры РАН, был найден слойвулканического пепла толщиной несколько сантиметров. Возраст пепла оказалсятридцать два- тридцать три, по другим данным – около сорок тысяч лет. Похимическому составу пепла установлено, что принадлежит он хорошо изученномувулканическому району – Флегрейским полям близ современного Неаполя.Аналогичный по составу пепел обнаружен в отложениях Адриатического моря. Стользначительное выпадение пепла за две тысячи километров от его источникапозволяет предполагать, что атмосфера в результате этого извержения былазапылена исключительно сильно, и вполне мог проявиться эффект «вулканическойзимы». Прямо под слоем пепла были найдены женские украшения из раковин итрубчатых костей песца с орнаментом, тип которого и техника выполненияхарактерны для археологических памятников, достоверно связанных с человекомсовременного физического типа. Именно в это время Homo sapiens sapiensмигрировал в Европу с Ближнего Востока, вытесняя неандертальцев, икостенковские находки – самые древние в Европе изделия предков современногочеловека. Выпадение вулканического пепла, по-видимому, стало для людейнастоящей катастрофой, заставившей их бросить насиженное место, подобно тому, какнеоднократно происходило в будущем в других местах.
Извержение вулкана в Исландии
Вернемсяк Эйяфьятлайокудлю. Американские лингвисты из организации Global Language Monitorвыяснили, это название могут правильно произнести лишь около 320 тысяч человек,или 0, 005% населения Земли, причем большинство из них – исландцы. Будет проще,если разложить его на три слова, означающие по-исландски «остров-гора-ледник».Действительно, над окружающим пространством, как остров, возвышаетсявулканическая постройка высотой 1666 м с вершиной, покрытой шестым по величинев Исландии ледником. Последний раз вулкан извергался в 1821-23 годах. Первое изизвержений текущего года началось 20 марта, потом последовала короткая пауза, а14 апреля началось второе извержение, на этот раз прямо под ледником. Таяниеледника вызвало наводнения (йокульлаупы) на стекающих с вулкана реках инеобходимость эвакуации более восемьсот человек. Вулканический пепел, засыпавшийокрестности, вывел из строя пастбища, и уже не дожидаясь конца извержения, многиефермеры-конезаводчики вывесили объявления о продаже своих участков. Однакопроблемы исландских фермеров не идут ни в какое сравнение с охватившим Европутранспортным коллапсом. Холодная ледниковая вода быстро охлаждала лаву собразованием мельчайших частиц вулканического стекла, вовлекавшихся ввулканическое облако (плюм). В результате поднимавшиеся вверх вулканическиегазы оказались насыщенными силикатными частицами, очень опасными для авиации. Вразные дни пепловая колонна над вулканом поднималась на высоту до тринадцатикилометров, т.е. достигала стратосферы. Выделения лавы и, в меньшей степени, пеплапродолжались еще на момент написания этой статьи (2 мая).
Образовавшееся14 апреля пепловое облако было подхвачено господствующими над СевернойАтлантикой западными ветрами и стало быстро перемещаться в сторонуконтинентальной Европы. Первыми забили тревогу ближайшие соседи – британцы, укоторых, к тому же, был негативный опыт подобной ситуации. 24 июня 1982 г «Боинг-747», следовавший по маршруту Лондон – Окленд (Н.Зеландия), случайно попал в пепловоеоблако вулкана Галунгунг в Индонезии. В результате отказали одновременно всечетыре двигателя. Самолет стал планировать в сторону Джакарты (180 км) в надежде как-то выполнить посадку. Когда самолет вышел из зоны облака, все четыре двигателязапустились. Техническая экспертиза показала, что пепловые частицы, попав вгорячий двигатель и расплавившись, образовали стекловидное покрытие на лопаткахтурбин и блокировали подачу воздуха в различные узлы двигателя. Когда двигателизаглохли и остыли, застывшая стеклянная корочка стала обламываться, подачавоздуха возобновилась, и двигатели удалось запустить заново. Из каждой турбиныизвлекли потом по восемьдесят клограммов вулканического пепла.
Начинаяс 15 апреля значительная часть регулярных рейсов над Западной и ЦентральнойЕвропой была отменена. Режим ветров играл ключевую роль в распространениипеплового облака: в то время как половина европейских аэропортов в 1, 5-2, 5тысячах километров от вулкана была закрыта, аэропорт Рейкьявика, располагающийвсего в ста пятидесяти километрах к западу от него, благополучнофункционировал. 21 апреля извержение перешло в новую фазу: интенсивностьпепловой деятельности заметно снизилась, стали слышны взрывы и появилисьфонтаны лавы. Атмосфера над континентальной Европой достаточно прочистилась, ибольшинство регулярных авиарейсов было возобновлено. А 23 апреля в связи сизменением направления ветра пепловое облако впервые показалось вблизиРейкьявика, что вынудило закрыть на время местный аэропорт.
Уникальностьизвержения Эйяфьятлайокудля состоит в том, что именно в эпоху авиации стольмощное пепловое загрязнение атмосферы, да еще и в столь густонаселенном районемира, наблюдается впервые. Отсюда и такая беспрецедентная реакция авиационныхвластей, усиленная, к тому же, произошедшей буквально накануне под Смоленскомкатастрофой самолета польского президента (в прессе появилась даже теория«геологического оружия», согласно которой извержение Эйяфьятлайокудля быловызвано искусственно, чтобы отвлечь внимание от той ужасной трагедии). Однакоэто извержение имело, как ни странно, и положительную сторону, которая тожемогла проявиться только в современную эпоху: оно вывело из кризисатуристический бизнес Исландии. Со всего света в страну устремились туристы, стремящиесясвоими глазами увидеть уникальное природное явление. Похожую картину можно былонаблюдать осенью 2005 г в США: целые автобусы организованных туристовустремились в дельту Миссисипи посмотреть на затопленный в конце августаураганом Катрина город Новый Орлеан. У части местных жителей желание«поглазеть» на их несчастье вызвало отторжение, у других, наоборот, надеждупривлечь больше внимания и помощи со стороны властей.
Такили иначе, Эйяфьятлайокудль — это уже второй прецедент такого рода, чтопозволяет говорить о зарождении нового направления туризма – «туризмакатастроф». Это тоже примета именно наших дней: не только во времена царяМиноса, но и всего лишь чуть более столетия назад при взрыве Кракатау обычныелюди не имели ни познавательного интереса к таким событиям, ни возможностибыстро попасть в нужное место. И еще одна черточка времени: 29 апреля, т.е. ужечерез две недели после начала извержения газета «Times” сообщила о поступлениив продажу наручных часов, частично изготовленных из пепла Эйяфьятлайокудля. Ихпроизвела ограниченным тиражом швейцарская компания Romain Jerome. По словампредставителя компании, эти часы станут «одним из самых ярких символовглобальных эмоций нашего времени».
Такимобразом, роль вулканов и вулканического пепла в жизни людей меняется вместе сразвитием человеческого общества, его технических возможностей, уровня науки, принциповморали и этики. Какова будет эта роль в будущем – сюжет скорее не для ученых, адля писателей-фантастов. Впрочем, их фантазии нередко становятся реальностью …
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.portal-slovo.ru