本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在干燥的乡村森林中长大,人们会学到一个关于树木的基本事实:它们是易燃的。亚利桑那州弗拉格斯塔夫的人们可以通过气味来判断现在是什么季节。如果空气中弥漫着松树的清新气息,那就是五月或六月初,一切都还安全地湿润,因为春季的融雪;如果闻起来像温暖的松节油和灰尘,那就是六月中旬;如果闻起来像冬天,到处都是壁炉里舒适地燃烧的木头,那就是六月下旬至七月初的干燥雷电季节,你希望季风雨能在整个县烧毁之前到来。我见过浓烟像火山爆发一样从猛烈的火灾中滚滚而出。我感觉自己像是身处世界末日之中。我曾在炎热的夏夜被木灰呛到。我们的森林变得如此干燥,以至于你会发现自己在森林里避免使用激烈的语言。我们的树木不再是可爱的绿色氧气生产者,拥有散发着甜美香味的木质树干,而是变成了提基火炬,只是在等待一丝火花点燃整个地方。
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您可以想象当我搬到太平洋西北地区,发现喀斯喀特山脉西侧的树木通常太湿而无法燃烧时,我有多么欣慰。但它们仍然是由木头制成的。施加足够的热量,它们至少会炭化。将温度升高到足够高,您甚至可以使它们燃烧起来。
研究1980年5月18日灾难性火山爆发的地质学家可以准确地告诉您,在五月份需要多少热量来烧烤太平洋西北地区西侧的一棵树:他们进行了实验。他们的
纵火狂的冒险严肃的科学研究表明,您需要大约 350°C(662°F)的温度,上下浮动 50°C(122°F),才能获得漂亮的深炭化效果。如果您只想要一层薄薄的炭化外壳,中间有一个漂亮的未烧焦的中心,请将热量调低至大约 300°C(572°F),上下浮动 50°C(122°F)。如果您只想得到一棵漂亮的烤焦的树,表面完美生嫩,但仍然完全死亡,您可能需要将其保持在 50-200°C(122-392°F)之间。
是的,圣海伦斯火山完全能够达到这些温度。在某些区域,它还可以提供火焰烤树。
您可能认为正北方向是爆炸最热的部分,但实际上是西西北和东北区域承受了最严重的破坏。而且,树木朝向圣海伦斯火山的一侧也非常糟糕。当然,最近的树木被粉碎并融入了火山爆发沉积物中。在爆炸云留下树干的地方,它剥去了近侧的树皮,然后将木头炭化成黑色,厚度在 0.1 毫米到 0.5 毫米之间,这听起来可能不多,但考虑到这些树木距离数公里,所有随爆炸而来的灰烬和岩石都喷砂掉了部分炭化层。向北延伸至 15 公里(9 英里),树木的近侧被烧焦——但这甚至还不是爆炸最热的部分。
在树木受到山脊或相当远的距离保护的区域,树皮仍然保留在树上,但如果它面向火山,就会受损:它“干燥、开裂、起泡,并部分从下方的木材上脱落”。但是,如果您走到远侧,树皮完好无损,没有被烤熟。树液甚至继续在树皮下流动了几个月,直到像无头鸡一样,它的神经系统最终收到了大脑现在在一个袋子里的信息,树木的残骸最终完全死亡。
那么,这些严重烧焦的树木说明了爆炸的什么情况呢?嗯,倒下的树木证明,烧焦并弯曲它们根部的炽热气体爆发持续时间超过了将它们击倒的那部分爆炸,或者紧随其后。其他证据,我们将在讨论火山爆发沉积物时进一步探讨,表明热气波跟随爆炸云的前沿。
燃烧的炽热气体爆发并没有均匀地分布其温度。来自隐伏穹丘的最热气体逸出到东北方向,另一个超热叶片咆哮着冲向西北方向。我们知道这一点,是因为气体涌入使整个区域的树木闷烧和燃烧。火山爆发十一天后,地质学家用夜视镜观察,发现远至 15 公里(9 英里)的地方仍然有火在燃烧。西西北和东北区域比北部地区高出几个数量级:西西北方向高出两个数量级,东北方向高出惊人的三个数量级。这些区域沉积物中的木碎片被烤成厚达一厘米的玻璃态木炭;一些较小的树木被烤得非常熟,外侧深度炭化,内部呈棕色且易碎。其中一些树木持续燃烧了数周。数周。在太平洋西北地区。在五月。这次火山爆发威力强大到足以击败潮湿的西侧春季,这真是一个了不起的壮举。
其他区域的树木和树木碎片的情况相对较好。西北-东北区域的碎片没有被完全烤熟,因此似乎温度略低。(并不是说您会想把脚趾伸入由此产生的火山爆发沉积物中——它肯定太烫了,不适合脚趾。)火山东侧翼受破坏区域的南部包含完全未燃烧的树枝,热量仅达到足以使掺入的针叶变黄的程度,因此该部分的爆炸不是很热。西侧翼的情况则不同——那里的碎片和树木被烧焦,而且区域相当宽阔,表明那部分的爆炸是炽热的。如果您想要您的树木烤至三分熟,这个区域可能是您的最佳选择。
现在,这里是真正疯狂的部分:所有这些灼烧、烧焦、火焰炙烤的热爆炸疯狂并没有逐渐消退:它突然结束。烧焦带中的站立树木显示出烧焦和未烧焦之间的清晰分界线。地质学家看到烧焦图案的底部“从烧焦带的内边缘到外边缘穿过树木”向上攀升。这些图案表明,爆炸云迅速失去能量和密度,当它这样做时,它就像一个特别戏剧化的厨师猛地掀开主菜的盖子一样升起。
所以,这就是结论:如果您想在春天烹饪一整片潮湿的太平洋西北地区森林,您所需要的只是一座侧面鼓起热隐伏穹丘的火山、一次地震和一次漂亮的炽热横向爆发。不均匀的温度有点遗憾,但那是火山烹饪的危害之一。
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参考文献
Lipman, Peter W., and Mullineaux, Donal R., 编辑 (1981): 华盛顿州圣海伦斯火山1980年喷发。美国地质调查局专业论文1250。