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科学家借助火山“歌声”监测火山爆发 会唱歌的火山“发作”前格外亢奋

2018-08-27 16:21:22 来源: 前瞻网 作者:
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夏威夷的基拉韦厄(Kilauea)火山自5月以来一直在喷发熔岩,给科学家提供了几条火山可能即将爆发的关键线索。现在看来,声音可能被证明是火山学家监控武器库中

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夏威夷的基拉韦厄(Kilauea)火山自5月以来一直在喷发熔岩,给科学家提供了几条火山可能即将爆发的关键线索。现在看来,声音可能被证明是火山学家监控武器库中另一个有用的工具。根据《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)最近发表的一篇论文,通过绘制火山独特的“声纹”,研究人员可以追踪火山深处活动的任何显著变化。

火山会创作自己的音乐,通常在次声系统发出许多隆隆声。这些是低于人类听觉范围的低频声波,最低在20赫兹左右。通过在火山口附近放置特殊的麦克风,就有可能监测内部发出的次声波。

这与火山爆发预测有关,因为这些信号似乎在火山爆发前会变得更强,比如1998年日本樱岛(Sakurajima)火山爆发,或者2015年厄瓜多尔科托普西(Cotopaxi)火山爆发。

但声音的强度不可以简单用来预测火山爆发。这不仅仅是一个幻想的类比。某些低频地震会产生螺旋状的地震记录。三年前,当科托普西火山爆发时,由此产生的爆炸导致其火山口底部急剧下降,形状发生了变化。厄瓜多尔的科学家们在监测它的活动时,在他们的仪器上发现了一个相应的次声波信号,这个信号在90秒内回荡,随着强度逐渐消失在仪器背景中。那个信号的“声纹”本质上是一个音速螺旋桨。2016年上半年,这座火山每天都会喷发一次。

博伊西州立大学(Boise State University)的Jeff Johnson是这项研究的合著者,他将科托普西比作“你所见过的最大的管风琴”。它有一个又深又窄的火山口,迫使火山气体在火山口内扫过时在火山墙上反射,就像一个管风琴通过它的管道压迫空气发出声音一样。当科托帕希陨石坑的形状发生变化时,次声信号的变化提供了强有力的证据,证明陨石坑的几何形状决定了讯号的频率和振荡。

据 Johnson说,每座火山都应该有一个独特的次声“声纹”,一旦这种声纹被发现,对火山学家来说,次声信号的任何变化都将表明火山口深处正在发生某种变化,可能预示着火山即将爆发。

科学家们也在用次声传感器监测基拉韦厄火山,毫无疑问,他们记录了最近一次喷发过程中信号的变化。例如,从山上流下来的热熔岩基本上会使熔岩湖在其顶峰处耗尽,因此次声标记应该有相应的变化。准确地绘制出这些变化是如何与火山口形状相关的,对希望预测下一次火山爆发的科学家来说将是一个福音。

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