本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
在乾燥的鄉村森林中長大,人們會學到一個關於樹木的基本事實:它們是易燃的。亞利桑那州弗拉格斯塔夫的人們可以透過氣味來判斷現在是什麼季節。如果空氣中瀰漫著松樹的清新氣息,那就是五月或六月初,一切都還安全地溼潤,因為春季的融雪;如果聞起來像溫暖的松節油和灰塵,那就是六月中旬;如果聞起來像冬天,到處都是壁爐裡舒適地燃燒的木頭,那就是六月下旬至七月初的乾燥雷電季節,你希望季風雨能在整個縣燒燬之前到來。我見過濃煙像火山爆發一樣從猛烈的火災中滾滾而出。我感覺自己像是身處世界末日之中。我曾在炎熱的夏夜被木灰嗆到。我們的森林變得如此乾燥,以至於你會發現自己在森林裡避免使用激烈的語言。我們的樹木不再是可愛的綠色氧氣生產者,擁有散發著甜美香味的木質樹幹,而是變成了提基火炬,只是在等待一絲火花點燃整個地方。
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您可以想象當我搬到太平洋西北地區,發現喀斯喀特山脈西側的樹木通常太溼而無法燃燒時,我有多麼欣慰。但它們仍然是由木頭製成的。施加足夠的熱量,它們至少會炭化。將溫度升高到足夠高,您甚至可以使它們燃燒起來。
研究1980年5月18日災難性火山爆發的地質學家可以準確地告訴您,在五月份需要多少熱量來燒烤太平洋西北地區西側的一棵樹:他們進行了實驗。他們的
縱火狂的冒險嚴肅的科學研究表明,您需要大約 350°C(662°F)的溫度,上下浮動 50°C(122°F),才能獲得漂亮的深炭化效果。如果您只想要一層薄薄的炭化外殼,中間有一個漂亮的未燒焦的中心,請將熱量調低至大約 300°C(572°F),上下浮動 50°C(122°F)。如果您只想得到一棵漂亮的烤焦的樹,表面完美生嫩,但仍然完全死亡,您可能需要將其保持在 50-200°C(122-392°F)之間。
是的,聖海倫斯火山完全能夠達到這些溫度。在某些區域,它還可以提供火焰烤樹。
您可能認為正北方向是爆炸最熱的部分,但實際上是西西北和東北區域承受了最嚴重的破壞。而且,樹木朝向聖海倫斯火山的一側也非常糟糕。當然,最近的樹木被粉碎並融入了火山爆發沉積物中。在爆炸雲留下樹幹的地方,它剝去了近側的樹皮,然後將木頭炭化成黑色,厚度在 0.1 毫米到 0.5 毫米之間,這聽起來可能不多,但考慮到這些樹木距離數公里,所有隨爆炸而來的灰燼和岩石都噴砂掉了部分炭化層。向北延伸至 15 公里(9 英里),樹木的近側被燒焦——但這甚至還不是爆炸最熱的部分。
在樹木受到山脊或相當遠的距離保護的區域,樹皮仍然保留在樹上,但如果它面向火山,就會受損:它“乾燥、開裂、起泡,並部分從下方的木材上脫落”。但是,如果您走到遠側,樹皮完好無損,沒有被烤熟。樹液甚至繼續在樹皮下流動了幾個月,直到像無頭雞一樣,它的神經系統最終收到了大腦現在在一個袋子裡的資訊,樹木的殘骸最終完全死亡。
那麼,這些嚴重燒焦的樹木說明了爆炸的什麼情況呢?嗯,倒下的樹木證明,燒焦並彎曲它們根部的熾熱氣體爆發持續時間超過了將它們擊倒的那部分爆炸,或者緊隨其後。其他證據,我們將在討論火山爆發沉積物時進一步探討,表明熱氣波跟隨爆炸雲的前沿。
燃燒的熾熱氣體爆發並沒有均勻地分佈其溫度。來自隱伏穹丘的最熱氣體逸出到東北方向,另一個超熱葉片咆哮著衝向西北方向。我們知道這一點,是因為氣體湧入使整個區域的樹木悶燒和燃燒。火山爆發十一天後,地質學家用夜視鏡觀察,發現遠至 15 公里(9 英里)的地方仍然有火在燃燒。西西北和東北區域比北部地區高出幾個數量級:西西北方向高出兩個數量級,東北方向高出驚人的三個數量級。這些區域沉積物中的木碎片被烤成厚達一釐米的玻璃態木炭;一些較小的樹木被烤得非常熟,外側深度炭化,內部呈棕色且易碎。其中一些樹木持續燃燒了數週。數週。在太平洋西北地區。在五月。這次火山爆發威力強大到足以擊敗潮溼的西側春季,這真是一個了不起的壯舉。
其他區域的樹木和樹木碎片的情況相對較好。西北-東北區域的碎片沒有被完全烤熟,因此似乎溫度略低。(並不是說您會想把腳趾伸入由此產生的火山爆發沉積物中——它肯定太燙了,不適合腳趾。)火山東側翼受破壞區域的南部包含完全未燃燒的樹枝,熱量僅達到足以使摻入的針葉變黃的程度,因此該部分的爆炸不是很熱。西側翼的情況則不同——那裡的碎片和樹木被燒焦,而且區域相當寬闊,表明那部分的爆炸是熾熱的。如果您想要您的樹木烤至三分熟,這個區域可能是您的最佳選擇。
現在,這裡是真正瘋狂的部分:所有這些灼燒、燒焦、火焰炙烤的熱爆炸瘋狂並沒有逐漸消退:它突然結束。燒焦帶中的站立樹木顯示出燒焦和未燒焦之間的清晰分界線。地質學家看到燒焦圖案的底部“從燒焦帶的內邊緣到外邊緣穿過樹木”向上攀升。這些圖案表明,爆炸雲迅速失去能量和密度,當它這樣做時,它就像一個特別戲劇化的廚師猛地掀開主菜的蓋子一樣升起。
所以,這就是結論:如果您想在春天烹飪一整片潮溼的太平洋西北地區森林,您所需要的只是一座側面鼓起熱隱伏穹丘的火山、一次地震和一次漂亮的熾熱橫向爆發。不均勻的溫度有點遺憾,但那是火山烹飪的危害之一。
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參考文獻
Lipman, Peter W., and Mullineaux, Donal R., 編輯 (1981): 華盛頓州聖海倫斯火山1980年噴發。美國地質調查局專業論文1250。