البرق البركاني

يُعتقد أن شحن الجليد يلعب دورًا هامًا في أنواع معينة من أعمدة الدخان البركاني ، لا سيما تلك التي ترتفع فوق مستوى التجمد أو التي تتضمن تفاعل الصهارة مع الماء . ^{[ 21 ]} تُنتج العواصف الرعدية العادية البرق من خلال شحن الجليد ^{[ 22 ]} حيث تُصبح السحب المائية مشحونة كهربائيًا نتيجة تصادم بلورات الجليد وغيرها من الجسيمات المائية . ^{[ 23 ]} كما يمكن أن تحمل أعمدة الدخان البركاني كميات وفيرة من الماء. ^{[ 24 ]} مصدر هذا الماء هو الصهارة، ^{[ 25 ]} ويتبخر من مصادر محيطة مثل البحيرات والأنهار الجليدية، ^{[ 26 ]} ويُحمل من الهواء المحيط أثناء صعود عمود الدخان عبر الغلاف الجوي. ^{[ 6 ]} أشارت إحدى الدراسات إلى أن محتوى الماء في أعمدة الدخان البركاني قد يكون أكبر من محتواه في العواصف الرعدية. ^{[ 27 ]} يُنقل الماء في البداية على شكل بخار ساخن ، يتكثف إلى سائل في العمود الصاعد، ويتجمد في النهاية إلى جليد إذا انخفضت درجة حرارة عمود الدخان إلى ما دون درجة التجمد. ^{[ 28 ]} حتى أن بعض الانفجارات البركانية تُنتج بردًا بركانيًا. ^{[ 7 ] [ 29 ]} تشمل الأدلة الداعمة لفرضية الشحن الجليدي ملاحظة أن نشاط البرق يزداد بشكل كبير بمجرد أن ترتفع أعمدة الدخان البركاني فوق مستوى التجمد، ^{[ 30 ] [ 21 ]} ودليل على أن بلورات الجليد في قمة سندان السحابة البركانية هي ناقلات فعالة للشحنات. ^{[ 9 ]}

يُعتقد أن الشحن الاحتكاكي (التريبوكهربائي) داخل عمود الدخان البركاني أثناء ثورانه آلية رئيسية للشحن الكهربائي. تتولد الشحنات الكهربائية عندما تتصادم شظايا الصخور والرماد وجزيئات الجليد في عمود الدخان البركاني، مُنتجةً شحنات ساكنة ، على غرار طريقة تصادم جزيئات الجليد في العواصف الرعدية العادية . ^{[ 12 ]} ثم يؤدي النشاط الحراري الذي يتسبب في ارتفاع عمود الدخان إلى فصل مناطق الشحن المختلفة، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار كهربائي.

الانبعاث التكسيري هو توليد الشحنات الكهربائية من خلال تفتت جزيئات الصخور. وقد يكون مصدراً مهماً للشحنات بالقرب من فوهة البركان المتفجر. ^{[ 31 ]}

على الرغم من الاعتقاد بأن تأثيرها ضئيل على الشحنة الإجمالية للأعمدة البركانية، إلا أن النظائر المشعة الموجودة طبيعيًا في جزيئات الصخور المقذوفة قد تؤثر مع ذلك على شحنة الجزيئات. [32] في دراسة أُجريت على جزيئات الرماد من ثوران بركان إيافيالايوكول وغريمسفوتن ، وجد ^{العلماء أن كلتا} العينتين تحتويان على نشاط إشعاعي طبيعي أعلى من المستوى الطبيعي، ولكن من غير المرجح أن تكون النظائر المشعة مصدرًا للشحن الذاتي في عمود إيافيالايوكول. ^{[ 33 ]} ومع ذلك، كان هناك احتمال لشحنة أكبر بالقرب من الفوهة حيث يكون حجم الجزيئات أكبر. ^{[ 32 ]} لا تزال الأبحاث جارية، وقد يكون التكهرب عبر النظائر المشعة، مثل الرادون ، مهمًا في بعض الحالات، وآلية شائعة إلى حد ما بدرجات متفاوتة. ^{[ 34 ]}

يبدو أن ارتفاع عمود الرماد البركاني مرتبط بآلية توليد البرق. ففي أعمدة الرماد الأطول (7-12  كم)، قد تُسهم التركيزات العالية من بخار الماء في نشاط البرق، بينما  يبدو أن أعمدة الرماد الأصغر (1-4 كم) تكتسب معظم شحنتها الكهربائية من تفتت الصخور قرب فوهة البركان (انبعاثات التفتت). ^{[ 30 ]} كما تلعب درجة حرارة الغلاف الجوي دورًا في تكوين البرق. فدرجات الحرارة المحيطة المنخفضة تُعزز التجمد وشحن الجليد داخل عمود الرماد، مما يؤدي إلى زيادة النشاط الكهربائي. ^{[ 35 ] [ 33 ]}