在夜晚，喷发火山上方的可怕闪电照亮天空，如同活生生的噩梦。现在，两项新的研究表明，科学家们正在接近了解火山闪电的成因，它源于火山灰和冰。
揭示火山闪电的起源一直很困难。在雷暴中，罪魁祸首是碰撞的冰晶，它们会产生足够的电荷来触发闪电。但是，火山灰云不如超级单体（雷暴）那样可预测且难以研究，因此科学家仍在试图弄清楚是什么引发了火山闪电。例如，在火山爆发的炼狱中将闪电归咎于冰似乎很荒谬。
两项新的研究揭示了火山喷发上方闪电的不同原因。一个原因是静电，来自地面附近浓密火山灰云中相互摩擦的颗粒。另一个闪电来源发生在地球表面上方很高的平流层附近，在那里，相互碰撞的冰晶释放出强大的冲击。[图片：格里姆斯沃特恩火山上演闪电秀]
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在日本的樱岛火山，由德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的火山学家科拉多·奇马雷利领导的研究人员报告说，2月23日发表在期刊《地球物理研究快报》上的文章指出，火山灰颗粒是造成地面附近闪电的原因。为了进行这项研究，科学家们记录了樱岛火山的火山闪电视频，樱岛是世界上最活跃的火山之一。通过将视频与次声和电磁数据进行比较，研究人员发现浓厚的火山灰云会产生静电。颗粒相互摩擦，产生的电荷积聚会产生闪电。（这称为摩擦电。）
2015年4月，智利卡尔布科火山爆发，产生了火山闪电。
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Carolina Barría Kemp/Flickr, CC BY-SA 2.0
一项单独的研究发现，冰在火山闪电中也起作用。研究人员追踪了2015年4月智利卡尔布科火山爆发期间闪电的位置。在这种情况下，闪电发生在距离爆发点约60英里（约100公里）的地方，并且在地球表面上方约12英里（20公里）的近平流层高度。科学家认为，在变薄的火山灰云顶部形成了冰——该云也携带水蒸气——像雷雨云一样产生闪电。该研究于4月12日发表在《地球物理研究快报》上。
这些发现可能对火山监测具有重要意义。由于较大的喷发会触发更多的闪电，“仅仅看到闪电与喷发有关，就告诉您存在潜在的航空问题，”卡尔布科研究的主要作者、美国地质调查局卡斯卡德火山观测站的火山学家亚历克萨·范伊顿说，该观测站位于华盛顿州温哥华。
在阿拉斯加帕夫洛夫火山3月份的喷发期间，范伊顿和她的同事使用世界范围内的闪电定位网络来监测火山的火山灰云，她说。来自帕夫洛夫和其他阿拉斯加西南部火山的火山灰可能会漂移到国际和当地的飞行路线上。
范伊顿最终希望使用闪电来远程测量火山喷发的威力。“闪电告诉我们其他地球物理监测技术无法看到的事情，”范伊顿告诉《生活科学》。范伊顿说，较大的喷发会触发更多的闪电。“仅仅看到闪电与喷发有关，就告诉您存在潜在的航空问题，并为应对火山的方式提供信息，”她说。
这两项研究也使科学家们更接近解决火山闪电之谜。“令人惊讶的是，火山喷发羽流系统内部存在着截然不同的过程，这些过程会产生电气化，”范伊顿说。“它开启了一个我们甚至不知道存在的问题世界。”
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