それは火山の影で過ごす、日常の商売、ユーモア、そして労苦に満ちた、いつもの午後として始まります。その後、突然すべてが悪化します。巨大な爆発とともに地球が揺れ、空気が震える。気がつくと空は暗くなり、厚い火山灰が空から降り注ぎ始め、すべてを重い灰色の塵の毛布で覆います。
このすべての灰は、実際の危険というよりも混乱のように聞こえるかもしれませんが、火砕流の純粋な破壊力を考えてみてください。この灰、ガス、岩石の破片の塊は、時速 125 マイル (時速 200 キロ) に近い速度で移動する可能性があります。また、内部温度は 752 ～ 1,472 度 (摂氏 400 ～ 800 度) なので、その経路にあるものはほとんど焼き上げることができます。
西暦79年のヴェスヴィオ山の噴火を研究している考古学者らは、ポンペイの死者の中から骨折した頭蓋骨を頻繁に発見したが、これは極めて迅速かつ残酷な終わりの兆候だ。火砕流の熱で彼らの脳は沸騰し、圧力で頭部が卵の殻のように砕け散った。火砕流は甚大な破壊を引き起こす可能性がありますが、（ハワイで見られるような非爆発的な噴火とは対照的に）爆発的な火山噴火の場合にのみ発生します。
幸いなことに、ほとんどの人は火山噴火による文明を破壊し、頭が飛び出すような影響と戦う必要はありません。火山の仕組みをより深く理解することで、私たちは警告の兆候を読み取り、過去数世紀に火山活動によって引き起こされた大量の生命の損失をほぼ回避することができました。
それにもかかわらず、降灰は依然として広範囲の地域を脅かしています。風は落下粒子を何千マイルにもわたって運び、どこに落ちても植物や動物に危険をもたらす可能性があります。 1980年に北米最大のセントヘレンズ山が噴火した後、火山灰は遠くモンタナ州まで降った。
しかし、火山灰はどのようにして形成され、噴火後はどうなるのでしょうか?この記事では、これらの疑問を解決し、この素材が何でできているかを学びます。
火山灰の作成
キャンプファイヤーを観察したことがある方は、炎から立ち上る煙や灰の破片に気づいたことがあるでしょう。これらは純粋に燃焼の産物であり、熱と光を生成する急速な化学プロセスです。一方、噴火中の火山から立ち上る煙は、主にガスの爆発的な放出によって形成された小さな鉱物粒子で構成されています。
地球の地殻におけるプレートテクトニクス活動により、溶岩 (またはマグマ) の堆積物が形成されます。このマグマには、閉じ込められた加圧ガスが含まれています。マグマの閉じ込め圧力が低下したり、マグマ内のガス圧が上昇したりすると、内容物が単純に地表まで吹き飛ばされます。
火山は吹き出すソーダのボトルのようなものです。ガスの泡がソーダボトルから勢いよく出てくると、少なくとも一部のソーダが一緒に運ばれてしまいます。火山の場合、逃げるガスがマグマを空中に運びます。爆発のまったくの激しさは、くしゃみが小さな水滴として水分を放出するのと同じように、上昇するマグマを小さな粒子に切り刻みます。これらの小さなマグマの破片は空気中で固まり、火山灰になります。表面を流れるものをマグマ溶岩と呼びます。
火山灰は、岩石、鉱物、火山ガラスの小さなギザギザの粒子で構成されています。これらの破片のサイズは 0.00004 インチ (0.001 mm) から 0.08 インチ (2 mm) で、おおよそ米粒の直径に相当します。火山はこれより大きな破片を吐き出しますが、科学者はそれらを噴石、塊、または爆弾として分類しています。火山灰は硬く、各粒子がギザギザした形状をしているため、触れるとゴリゴリとした感触になります。灰の正確な鉱物構成は、マグマ中にどのような鉱物が存在したかによって異なります。
火山灰が空中に飛散すると、地球に落下するまでにどのくらいの距離を移動するかは、次の 3 つの要素によって決まります。
- 粒子サイズ: 火山灰の粒子が大きいほど、火山の近くに降下します。同様に、粒子が小さければ小さいほど、風によって遠くまで運ばれます。
- 風速と風向: 空中の火山灰の雲は、風が運ぶ方向や風速に関係なく移動します。一定の強い風が吹くと、火山灰は比較的直線的に運び去られます。しかし、嵐のような風が回転すると、火山灰がさまざまな方向に飛散する可能性があります。
- 噴火の種類: 火山の噴火にはいくつかの異なる種類があり、その激しさは上記の両方の要因に影響します。噴火の種類によって、灰の量、灰の粒子のサイズ、およびそれらが大気中へどのくらいの高さまで到達するかが決まります。特に強力な噴火では、粒子が地球の大気の最上層まで吹き飛ばされる可能性があります。
この火山灰の一部は大気中で粉砕され、大気中の他の塵粒子と結合して凝結核となり、その周囲で水蒸気が凝結して雲を形成します。一部の激しい噴火では、上層大気圏に十分な量の火山灰雲が発生し、地球の温度が数度低下し、その粒子が地球全体にゆっくりと広がります。たとえば、1883 年のクラカトア噴火では、地球の気温が 1 年間で 2.2 度 (摂氏 1.2 度) 低下しました 。
その灰は空から降ってきたのでしょうか？
火山灰が地球に降り注ぐとき、その影響は軽度の場合もあれば、壊滅的な場合もあります。それはすべて、噴火によって生成された灰の量と火山からの距離によって異なります。灰はわずか 30 分間で一帯に降り積もることもあれば、数日間にわたって降り注ぎ、数百万トンの重粉で周囲を覆い尽くすこともあります。その経験は方向感覚を失い、恐ろしく、さらには致命的なものになる可能性があります。
火山灰が大量に発生すると、環境に重大な脅威を与えます。芝生の一部を防水シートで覆うと、最終的には下にある植物が枯れてしまいます。同様に、火山灰の厚い層は、植物から日光、酸素、そして他の生物との必要な相互作用を奪う可能性があります。土壌に生息する微生物も殺すことができます。大きな木では、火山灰の重みで氷嵐と同じように手足が折れる可能性があります。さらに、火山灰には、噴火による潜在的に有毒な化学物質が付着していることがよくあります。灰中の酸性度が高いと土壌の組成が変化し、一部の種の植物が生存できなくなる可能性があります。
動物にとってはそれほど良い写真ではありません。火山灰は体に花粉をつかむ毛を持つ昆虫を圧迫し、動けなくします。大型の動物は皮膚や目の炎症を起こしやすいです。灰の粒子が直径 10 ミクロン未満であれば、吸入可能です。これは、それらを吸い込む可能性があり、短期的にさまざまな呼吸器疾患を引き起こす可能性があることを意味します。灰に含まれるフッ素などの有毒化学物質は家畜に脅威を与えることが多く、家畜だけでなく食料や水の供給も覆ってしまいます。
大量の火山灰は即座に多くの被害を与えますが、長期的には土壌と海底を大幅に豊かにする可能性があります。このプロセスには、灰の正確な組成に応じて、数週間、数か月、場合によっては数千年かかる場合があります。しかし最終的には、爆発したマグマの粒子が私たちの生息地に侵入し、植物に重要な有機炭素と窒素を供給します。火山土壌には大量の水分が含まれているため、より適切な灌漑が施された植生が可能になります。
火山灰やその他の火砕流物質の大きな堆積物も、最終的には固体の岩石を形成する可能性があります。多くの場合、熱い灰の層が溶けて溶結凝灰岩のシートになります。残りのほとんどは徐々に私たちの風景の一部になっていきます。このように、火山灰の降下による影響は私たちの周囲にあふれています。
一方、創意に富んだ人類は灰の独自の用途を発見し、灰をセラミック、建築材料、工業用研磨剤、さらには歯磨き粉に組み込んでいます。
火山灰は都市や集落を徹底的に混乱させる可能性があります。大量の灰は農業や家畜に被害を与えるだけでなく、通信を遮断し、移動を妨げ、建物を破壊する可能性があります。灰は屋根にさらなる重量を加えるため、簡単に倒壊につながる可能性があります。また、この粒子は機械やエンジンに特にダメージを与えます。
