Vulkan (z latiny vulcanus – oheň, plamen), geologická formace, která se vyskytuje nad kanály a trhlinami v zemské kůře, jimiž se láva, popel, horké plyny, vodní pára a úlomky hornin vyvrhují na zemský povrch.
Sopky se dělí podle na stupni sopečné činnosti aktivní, spící, zaniklý. Za aktivní sopku je považována sopka, která vybuchla během historického období nebo v holocénu. Pojem aktivní je dosti nepřesný, protože sopka s aktivními fumaroly je některými vědci klasifikována jako aktivní a jinými jako vyhaslá. Spící sopky jsou považovány za neaktivní sopky, kde jsou možné erupce, a za vyhaslé sopky se považují ty, kde jsou nepravděpodobné.
Mezi vulkanology však nepanuje shoda na tom, jak definovat aktivní sopku. Období sopečné činnosti může trvat několik měsíců až několik milionů let. Mnoho sopek vykazovalo vulkanickou aktivitu před desítkami tisíc let, ale dnes nejsou považovány za aktivní.
Ve formě rozlišovat centrální, tryskající z centrálního výstupu a prasklý (lineární), jehož aparát vypadá jako zející trhliny nebo řada malých kuželů.
Podle strukturních znaků a typů erupcí rozlišovat mezi:
Chraňte sopky vznikají v důsledku opakovaných výronů tekuté lávy. Tento tvar je charakteristický pro sopky, které vyvrhují čedičovou lávu s nízkou viskozitou: vytéká jak z centrálního kráteru, tak ze svahů sopky. Láva se šíří rovnoměrně na mnoho kilometrů. Jako například na sopce Mauna Loa na Havajských ostrovech, kde se vlévá přímo do oceánu.
Struskové kužely vymršťují z jejich průduchů pouze takové sypké látky, jako jsou kameny a popel: největší úlomky se hromadí ve vrstvách kolem kráteru. Z tohoto důvodu se sopka s každou erupcí zvyšuje. Částice světla odlétají na delší vzdálenost, díky čemuž jsou svahy mírné.
Stratovulkány, neboli „vrstvené sopky“, periodicky vyvrhují lávu a pyroklastické hmoty – směs horkého plynu, popela a horkých hornin. Střídají se proto usazeniny na jejich kuželu. Na svazích stratovulkánů se tvoří žebrové chodby ztuhlé lávy, které slouží jako opora vulkánu.
Kopulovité sopky se tvoří, když žulové, viskózní magma vystoupí nad okraj kráteru sopky a jen malé množství prosakuje ven a stéká po svazích. Magma ucpává kráter sopky, jako korek, který plyny nahromaděné pod kopulí z kráteru doslova vyrazí.
Hlavní části vulkanického aparátu: magmatická komora (v zemské kůře nebo svrchním plášti); větrací otvor – výstupní kanál, kterým magma stoupá na povrch; kužel – vzestup na zemský povrch z produktů sopečné ejekce; kráter – prohlubeň na povrchu kužele sopky.
Po erupcích, kdy se činnost sopky buď navždy zastaví, nebo „spí“ na tisíce let, nastanou procesy spojené s ochlazováním magmatické komory a tzv. post-vulkanické. Patří mezi ně fumaroly, termální lázně a gejzíry.
Fumarol – trhliny a díry umístěné v kráterech, na svazích a na úpatí sopek a sloužící jako zdroje horkých plynů. V jakýchkoli vulkanických plynech převládá vodní pára, která tvoří 95–98 %. Na druhém místě po vodní páře ve složení sopečných plynů je oxid uhličitý (CO2); následují plyny obsahující síru (S, SO2SO3), chlorovodík (HCl) a další méně obvyklé plyny, jako je fluorovodík (HF), amoniak (NH3), oxid uhelnatý (CO) atd. V Kamerunu (střední Afrika) je sopka. Nyos, v jehož kráteru se nachází jezero. 21. srpna 1986 slyšeli obyvatelé vesnic v okolí zvuk připomínající hlasitou ránu. Po nějaké době oblak plynu, který unikal z vody kráterového jezera a pokrýval plochu asi 25 km 2, způsobil smrt více než 1700 lidí. Ukázalo se, že smrtícím plynem je oxid uhličitý vypuštěný do atmosféry z dosud nevyhaslé sopky.
Vany – horké prameny, rozšířené v oblastech vulkanismu. Vody mohou být chlorid sodný, kyselý sulfátový chlorid, kyselý síran, hydrogenuhličitan sodný a vápenatý a další. Termální vody často obsahují mnoho radioaktivních látek, zejména radonu. Ne všechny termální lázně jsou spojeny se sopkami, protože teploty rostou s hloubkou a v oblastech s vysokým geotermálním gradientem se cirkulující atmosférická voda zahřívá na vysoké teploty.
Gejzír – zdroj, který periodicky vypouští fontány horké vody a páry. Voda vypouštěná gejzírem je poměrně čistá a mírně mineralizovaná. Činnost gejzíru je charakterizována periodickým opakováním dormance, napouštěním misky vodou, tryskáním směsi páry a vody a intenzivními emisemi páry, postupným ustupováním jejich tichému uvolňování, zastavením výdeje páry a nástupem klidu. etapa. Existují pravidelné a nepravidelné gejzíry. U prvního je trvání cyklu jako celku i jeho jednotlivých fází téměř konstantní, u druhé je proměnlivé, u různých gejzírů se délka jednotlivých fází měří v minutách a desítkách minut, klidová fáze trvá od několika minut až několik hodin nebo dní.
Sopky způsobují obrovské škody, zvláště když k erupci dojde náhle a není čas varovat a evakuovat obyvatelstvo. Žhavá láva ničí vše, co jí přijde do cesty, způsobuje požáry, jedovaté plyny se šíří na velké vzdálenosti a popel pokrývá rozsáhlé oblasti.
Sopečné erupce jsou svými následky nebezpečné pro lidi žijící v blízkosti aktivních sopek. Mezi nejnebezpečnější jevy patří lávové proudy, vodopády tephra, proudy sopečného bahna, sopečné záplavy, spalující sopečné mraky a sopečné plyny.
Láva teče sestávají z lávy – roztavených hornin zahřátých na teplotu 900–1000 °C. V závislosti na složení hornin může být láva tekutá nebo viskózní. Když sopka vybuchne, láva vytéká z trhlin ve svahu sopky nebo přeteče přes okraj kráteru sopky a stéká až k jejímu úpatí. Čím mohutnější je samotný proud lávy, čím větší je sklon kužele sopky a čím je láva tenčí, tím rychleji se proud lávy pohybuje. Rozsah rychlostí lávových proudů je poměrně široký: od několika centimetrů za hodinu až po několik desítek kilometrů za hodinu. V některých případech může rychlost proudů lávy dosáhnout 100 km/h. Nejčastěji rychlost nepřesahuje 1 km/h. Lávové proudy při smrtelných teplotách představují nebezpečí pouze tehdy, když jim v cestě stojí obydlené oblasti. I v tomto případě je však ještě čas na evakuaci obyvatel a provedení ochranných opatření.
Tephra sestává z úlomků ztuhlé lávy, starších podpovrchových hornin a fragmentovaného sopečného materiálu, který tvoří sopečný kužel. Tephra se tvoří během sopečné exploze, která doprovází sopečnou erupci. Největší úlomky tefry se nazývají vulkanické bomby, o něco menší lapily, ještě menší vulkanický písek a nejmenší popel. Sopečné bomby létají několik kilometrů od kráteru. Lapilla a sopečný písek se mohou šířit na desítky kilometrů a popel ve vysokých vrstvách atmosféry může několikrát obkroužit zeměkouli. Objem tefry při některých sopečných erupcích výrazně převyšuje objem lávy; někdy emise tephra dosahují desítek krychlových kilometrů. Pád tefry vede ke zničení zvířat, rostlin a možné smrti lidí. Pravděpodobnost pádu tephry na obydlenou oblast do značné míry závisí na směru větru. Silné vrstvy popela na svazích sopky jsou v nestabilní poloze. Když na ně padnou nové porce popela, sklouznou po svahu sopky. V některých případech se popel nasytí vodou, což má za následek tvorbu proudů sopečného bahna. Rychlost proudění bahna může dosáhnout několika desítek kilometrů za hodinu. Takové proudění má značnou hustotu a může při svém pohybu strhávat velké bloky, což zvyšuje jejich nebezpečnost. Vzhledem k vysoké rychlosti pohybu proudů bahna je obtížné provádět záchranné akce a evakuovat obyvatelstvo.
Když při sopečných erupcích tají ledovce, může se okamžitě vytvořit obrovské množství vody, což vede k sopečným záplavám. Je těžké přesně spočítat, kolik vody ledovec uvolnil, i když je to důležité pro plánování opatření na ochranu před sopečnými záplavami. Je to proto, že ledovce mají mnoho vnitřních dutin naplněných vodou, která se přidává do vody produkované při tání ledovců během sopečné erupce.
Spalující vulkanický mrak je směsí horkých plynů a tephry. Škodlivý účinek spalujícího mraku je způsoben rázovou vlnou, která se vytvoří při jejím vzniku (vítr na okrajích mraku), šířící se rychlostí až 40 km/h, a vlnou tepla (teplota až 1000° C). Navíc se samotný mrak může pohybovat vysokou rychlostí (90–200 km/h).
Sopečné plyny jsou směsí oxidu siřičitého a oxidů síry, sirovodíku, kyseliny chlorovodíkové a fluorovodíkové v plynném stavu a také oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého ve vysokých koncentracích, které jsou pro člověka smrtelné. Uvolňování plynů může pokračovat ještě desítky milionů let i poté, co sopka přestala chrlit lávu a popel. Ostré výkyvy klimatu jsou způsobeny změnami termofyzikálních vlastností atmosféry v důsledku jejího znečištění sopečnými plyny a aerosoly. Při největších erupcích se vulkanické emise šíří v atmosféře po celé planetě. Příměs částic oxidu uhličitého a silikátu může vytvořit skleníkový efekt vedoucí k oteplování zemského povrchu; Většina aerosolů v atmosféře vede k ochlazení. Konkrétní účinek erupce závisí na chemickém složení, množství vyvrženého materiálu a umístění jeho zdroje.
Tsunami se často vyskytují při erupcích ostrovních a podvodních sopek. Navíc oblaka hořících plynů a páry vznikající při podvodních erupcích mohou způsobit smrt mořských plavidel. Plyn se může uvolňovat nejen v místech erupce, ale také v rozsáhlých oblastech mořského dna přilehlých k ní, pokrytých sedimenty s vysokým obsahem hydrátů plynu. Ten se může rozpadat na vodu a plyn s poměrně malými změnami tlaku, teploty a chemického složení nadložního vodního sloupce.
Než začne sopka vybuchovat, chvěje se, bobtná, zahřívá se a uvolňuje plyn. Varováni těmito znameními se vulkanologové snaží zabránit katastrofě a evakuovat obyvatelstvo s předstihem. Vulkanologové, vyzbrojení moderním vybavením, sledují předzvěsti erupce.
Mapa nebezpečných zón. Abyste mohli předpovídat budoucnost, musíte dobře znát minulost. Geologové a vulkanologové rekonstruují historii sopky. Studují předchozí erupce, škody, které způsobily, a směr lávových proudů. To jim pomáhá vytvořit mapu nebezpečných zón: označuje možné produkty erupce (bloky, popel), cesty pro oblaka popela a plynu a obytné oblasti, které jsou ohroženy.
Předzvěsti erupce. Erupce vás nejčastěji upozorní na její přístup. Když tedy magma stoupá na povrch, objevují se podzemní otřesy (seismické vibrace), které na povrchu nejsou cítit. Čím blíže je erupce, tím častější je rytmus těchto otřesů, někdy dosahující až 100 otřesů za hodinu. Poté vědci nainstalují seismografy na sopku, aby provedli měření. Někdy jde o falešný poplach: seismická aktivita nemusí být doprovázena erupcí a naopak. Před erupcí se sopka nafoukne jako koláč v peci: roste několik centimetrů a někdy i několik metrů. Mount St. Helens tedy vyrostla 200 metrů před svou erupcí 18. května 1980! Vulkanologové v tomto případě neustále měří výšku vrcholu, odchylku svahů a velikost trhlin ve zlomech. Pomocí satelitů také měří nárůst hory. Nakonec se před erupcí plyny objevující se ve fumarolách umístěných ve studnách sopky zahřejí a změní se jejich chemické složení. Zvyšuje se i teplota podzemní vody. Vulkanologové neustále odebírají vzorky a analyzují je. Mnoho sopek je monitorováno pouze tehdy, když hrozí nebezpečí. Některé, zvláště nebezpečné, jsou ale neustále sledovány. V jejich blízkosti se nacházejí speciální observatoře. Kvůli nedostatku financí je jen třicet nebezpečných sopek neustále pod kontrolou vědců, přičemž některé sopky, které dlouho nevybuchly, by se mohly každou chvíli probudit.
Neapol, na úpatí Vesuvu. Již několik desetiletí je Vesuv pod bedlivou pozorností vědců. Podle jejich názoru je to nejnebezpečnější sopka. Jeho poslední, spíše slabá, erupce nastala v roce 1944, ale ta následující slibuje, že bude mnohem nebezpečnější. Asi 800 000 lidí žije v bezprostřední blízkosti tohoto spícího monstra a 3 miliony v okruhu 30 km od něj. Díky výzkumu erupce z roku 1663, která zabila 4 lidí, vypracovali odborníci evakuační plán. Bude uveden do provozu, jakmile se objeví první známky blížící se katastrofy.
Kdykoli si vulkanologové všimnou neobvyklých příznaků, které jsou předzvěstí erupce, okamžitě upozorní úřady. Odebírají vzorky lávy a strusky a studují je. Určete možný typ erupce a její nebezpečné zóny. Pokud se aktivita zesílí, mohou úřady na doporučení vulkanologů začít s evakuací obyvatel.
Boj proti sopce. Ve vztazích se sopkami lidé velmi často prohrávají. V roce 1992 se Italové pokusili postavit bariéru dlouhou 224 metrů a vysokou 21 metrů, aby blokovala lávové proudy Etny. Láva však tyto bariéry rychle prolomila. Ale další pokus byl úspěšný. Proudy lávy tekly přírodním tunelem. Po usměrněné explozi se její proud dostal do podzemí, poté se vytvořila zátka a láva se dostala na povrch. Další vítězství vybojoval na Islandu, na ostrově Eimey. V roce 1973 začala sopka Eldfell vybuchovat. Obytná oblast byla evakuována, ale proudy lávy ohrožovaly přístav. To bylo přímou hrozbou pro rybolov, hlavní místní průmysl. Poté záchranáři spolu s místními obyvateli pomocí výkonných čerpadel začali na lávové proudy vylévat 12 milionů metrů krychlových vody za hodinu. Po třech týdnech bitvy lidé zvítězili: proudy lávy se proměnily v moře.
