在夜晚，噴發火山上方的可怕閃電照亮天空，如同活生生的噩夢。現在，兩項新的研究表明，科學家們正在接近了解火山閃電的成因，它源於火山灰和冰。
揭示火山閃電的起源一直很困難。在雷暴中，罪魁禍首是碰撞的冰晶，它們會產生足夠的電荷來觸發閃電。但是，火山灰雲不如超級單體（雷暴）那樣可預測且難以研究，因此科學家仍在試圖弄清楚是什麼引發了火山閃電。例如，在火山爆發的煉獄中將閃電歸咎於冰似乎很荒謬。
兩項新的研究揭示了火山噴發上方閃電的不同原因。一個原因是靜電，來自地面附近濃密火山灰雲中相互摩擦的顆粒。另一個閃電來源發生在地球表面上方很高的平流層附近，在那裡，相互碰撞的冰晶釋放出強大的衝擊。[圖片：格里姆斯沃特恩火山上演閃電秀]
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在日本的櫻島火山，由德國慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學的火山學家科拉多·奇馬雷利領導的研究人員報告說，2月23日發表在期刊《地球物理研究快報》上的文章指出，火山灰顆粒是造成地面附近閃電的原因。為了進行這項研究，科學家們記錄了櫻島火山的火山閃電影片，櫻島是世界上最活躍的火山之一。透過將影片與次聲和電磁資料進行比較，研究人員發現濃厚的火山灰雲會產生靜電。顆粒相互摩擦，產生的電荷積聚會產生閃電。（這稱為摩擦電。）
2015年4月，智利卡爾布科火山爆發，產生了火山閃電。
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Carolina Barría Kemp/Flickr, CC BY-SA 2.0
一項單獨的研究發現，冰在火山閃電中也起作用。研究人員追蹤了2015年4月智利卡爾布科火山爆發期間閃電的位置。在這種情況下，閃電發生在距離爆發點約60英里（約100公里）的地方，並且在地球表面上方約12英里（20公里）的近平流層高度。科學家認為，在變薄的火山灰雲頂部形成了冰——該雲也攜帶水蒸氣——像雷雨雲一樣產生閃電。該研究於4月12日發表在《地球物理研究快報》上。
這些發現可能對火山監測具有重要意義。由於較大的噴發會觸發更多的閃電，“僅僅看到閃電與噴發有關，就告訴您存在潛在的航空問題，”卡爾布科研究的主要作者、美國地質調查局卡斯卡德火山觀測站的火山學家亞歷克薩·範伊頓說，該觀測站位於華盛頓州溫哥華。
在阿拉斯加帕夫洛夫火山3月份的噴發期間，範伊頓和她的同事使用世界範圍內的閃電定位網路來監測火山的火山灰雲，她說。來自帕夫洛夫和其他阿拉斯加西南部火山的火山灰可能會漂移到國際和當地的飛行路線上。
範伊頓最終希望使用閃電來遠端測量火山噴發的威力。“閃電告訴我們其他地球物理監測技術無法看到的事情，”範伊頓告訴《生活科學》。範伊頓說，較大的噴發會觸發更多的閃電。“僅僅看到閃電與噴發有關，就告訴您存在潛在的航空問題，併為應對火山的方式提供資訊，”她說。
這兩項研究也使科學家們更接近解決火山閃電之謎。“令人驚訝的是，火山噴發羽流系統內部存在著截然不同的過程，這些過程會產生電氣化，”範伊頓說。“它開啟了一個我們甚至不知道存在的問題世界。”
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