Otázky a odpovede o sopkách - ESKP
Na najčastejšie otázky týkajúce sa sopiek odpovedajú vedci zo združenia Helmholtz.
1. Čo je to sopka?
Sopka je miesto na zemskom povrchu, kde sa roztavená hornina z zemského vnútra, magma, transportuje hore zemskou kôrou a vystupuje. V súlade s tým dôjde k sopečnej erupcii, keď magma dosiahne povrch. Na výstupných bodoch sa často tvoria známe kužeľovité vulkanické hory. Sopky však môžu mať aj iné tvary, napríklad štrbiny alebo kanvice.
2. Aký je rozdiel medzi magmou a lávou?
Oba pojmy popisujú roztavenú horninu: Magme sa hovorí, pokiaľ je pod povrchom Zeme. Len čo sa na povrch dostane erupciou, roztavená horninová hmota sa nazýva láva. Inak nie je žiadny ďalší rozdiel.
3. Aké druhy sopiek tam sú?
Sopky možno rozdeliť do rôznych typov podľa ich štruktúry a chemického zloženia magmy:
Existujú ploché a často veľmi veľké Štítové sopky, ktoré sú tvorené veľmi tenkou lávou. Príkladom toho je sopka Kilauea na Havaji.
S viskóznejšou lávou sa tvoria strmšie sopky. Môžu vytvárať lávové prúdy, ale môžu tiež vybuchnúť výbušnejšie. Tieto sopky často vytvárajú striedavé vrstvy lávy, popola a ďalších vyvrhnutých produktov. Preto sa nazývajú sopky Stratovulkány alebo stratovulkány. Príkladom toho je sopka Mayon na Filipínach.
Ak dôjde k veľmi veľkej sopečnej erupcii, veľká časť magmatickej komory sa vyprázdni a vytvorí sa dutina. Tým je sopka nad magmatickou komorou nestabilná a zrúti sa. Takto potom zostane kotol a s ním veľká diera na mieste bývalej sopky. Tento typ sopky bol pomenovaný podľa španielskeho slova pre kotol Kaldera menovaný. Spravidla sa formuje vo veľmi viskóznych a na plyn bohatých magmách, ktoré spôsobujú veľké výbušné erupcie. Príkladom toho je sopka Yellowstone v USA.
Sopečné trhliny sa môžu formovať bez veľkej sopečnej budovy. Často sú to niekoľkokilometrové štrbiny alebo trhliny na zemskom povrchu, kde pozdĺž línie vychádza z mnohých malých kráterov láva. Tu je láva zvyčajne veľmi riedka a v krátkom čase sa dá extrahovať veľké množstvo lávy. Príkladom toho je Lakiho trhlina na Islande.
Okrem toho existuje niekoľko ďalších vulkanických foriem, ktoré sa môžu formovať v závislosti od materiálu vysunutia alebo od interakcie s prostredím alebo predchádzajúcou krajinou. Medzi ne patrí napr Popol a škvarky (malé kôpky popola alebo horniny vyvrhnuté v tekutej forme: troska), Maars (krátery výbuchu naplnené vodou), Lávové kupoly (Kupoly vyrobené z viskóznej lávy) alebo Sommas (mladšia sopka v staršej).
Ako sa dajú rozlíšiť sopky?
Aby bolo možné preskúmať a posúdiť nebezpečný potenciál sopiek, je potrebné poznať ich vlastnosti. Vedecké kritériá pomáhajú odlíšiť sopky od seba a diferencovane ich opísať.
4. Ako dôjde k sopečnej erupcii?
Ak tlak na magmy v magmatickej komore stúpa - napríklad v dôsledku prílivu novej magmy alebo zmien hustoty - stúpajú na povrch. V dôsledku znižujúceho sa zaťaženia zemskej kôry a súvisiaceho odľahčovania tlaku sa z magmy uvoľňujú plyny a vytvárajú bubliny, podobne ako pri otváraní fľaše so šampanským. Tieto plynové bubliny sú hnacou silou sopečných erupcií, keď penia magmu a tlačia ju na povrch.
V závislosti na chemickom zložení a teplote, a teda aj viskozite alebo húževnatosti magmy, môžu plynové bubliny unikať ľahko alebo len s veľkými ťažkosťami. Ak je magma veľmi tekutá, môže ľahko uniknúť. Tým sa zabráni zvýšeniu tlaku a počas takejto sopečnej erupcie uniknú plyny vo veľkolepých lávových fontánach. S viskóznou magmou sa plyny nemôžu pohybovať magmou tak ľahko. Takto sa zvyšuje tlak, ktorý sa neskôr uvoľňuje pri silných výbuchoch. Zvyčajne ide o väčšie a oveľa nebezpečnejšie ohniská.
5. Kde je najviac sopiek?
Zemská litosféra je horná vrstva zemského plášťa, ktorá sa často nazýva zemská kôra. Skladá sa z kontinentálnych a oceánskych dosiek. Na hraniciach platní sa platne vzďaľujú od seba, okolo seba alebo smerom k sebe. Na divergentných doskách, ktoré sa rozchádzajú, sa vytvárajú pretiahnuté sopečné pohoria, väčšinou v mori, takzvané stredooceánske chrbty.
V prípade konvergentných hraníc platní je v subdukčných zónach jedna platňa zatlačená pod druhú a v mori sa vytvárajú vulkanické ostrovné oblúky a vulkanické reťazce na kontinentoch. V týchto zónach sa formujú horniny vo veľkých hĺbkach a razia si cestu na povrch.
Väčšina zemských sopiek sa nachádza pozdĺž tichomorského ohnivého kruhu. Týka sa to od západného pobrežia Ameriky cez Japonsko až po Indonéziu a Papuu Novú Guineu. Sopky sa však môžu nachádzať aj ďaleko od hraníc platní na takzvaných horúcich miestach. Patria sem napríklad Havajské súostrovie, Kanárske ostrovy a Azory.
6. Koľko aktívnych sopiek existuje?
Sopky, ktoré vybuchli počas holocénu, teda za posledných 10 000 rokov, sa považujú za potenciálne aktívne. V súčasnosti sa nad morom nachádza asi 1 500 sopiek. Presný počet podmorských sopiek nie je známy. Vedci však predpokladajú, že 60 percent všetkých sopečných aktivít sa odohráva pod morom (pozri tiež článok ESKP „S ponorným ponorom JAGO do podmorskej sopky“). Každý rok na celom svete dôjde k 50 - 70 sopečným výbuchom.
7. Existujú v Nemecku sopky?
Eifel, Rhön, Vogelsberg, oblasť okolo Kaiserstuhl- a Hegau, Horné Falcko, Horná Lužica a Vogtland majú dlhú vulkanickú históriu. V niektorých z týchto oblastí sa opakujú mierne zemetrasenia a deformácie.
Súčasné vulkanické aktivity sa však obmedzujú na tiché uvoľňovanie plynu v Laacher See v pohorí Eifel. Vyskytla sa tu aj posledná sopečná erupcia v Nemecku, zhruba pred 11 000 rokmi. Tiché fázy niekoľko tisíc rokov sú pre sopky normálne, preto Eifel nemožno označiť za vyhynutý.
8. Ako sa určuje sila sopečnej erupcie?
Sopečný výbušný index (VEI) je mierou sily sopečnej erupcie. Toto popisuje hlavne objem vypuknutého materiálu. Okrem toho je na škále zahrnutá výška stĺpca erupcie a charakteristiky správania erupcie. Stupnica sa pohybuje od 0 do 8. Nie je štruktúrovaná lineárne, ale logaritmicky. To znamená, že každá etapa je desaťkrát silnejšia ako predchádzajúca.
0 označuje malé, priestorovo veľmi obmedzené a väčšinou nevýbušné erupcie. Úroveň 8 sa dosahuje pri najväčších sopečných erupciách, pri ktorých vybuchne viac ako 1 000 km 3 magmy. Erupčné stĺpce takýchto erupcií dosahujú výšky až 30 alebo dokonca 65 kilometrov. Častice plynu a popola, ktoré sa tam dostanú, môžu zostať v atmosfére roky.
9. Ako možno predpovedať sopečné erupcie?
Časovú postupnosť minulých erupcií možno použiť na odhad pravdepodobnosti nadchádzajúcej erupcie. To sa dá použiť na odhad pravdepodobnosti sopečnej erupcie v blízkej budúcnosti. Pre krátkodobú predpoveď existujú rôzne prekurzorové javy, ktoré môžu naznačovať sopečnú erupciu. Na vnímanie týchto signálov a na interpretáciu získaných údajov sa používa vedecké pozorovanie sopiek.
Napríklad sopečný výbuch môže byť predzvesťou nárastu menších zemetrasení. Tieto vibrácie zeme sa zaznamenávajú takzvanými seizmografmi. Zmeny chemického zloženia a teploty sopečných plynov môžu byť tiež indikátorom hroziacej erupcie. Takéto plyny unikajú z kráterov, horúcich prameňov alebo zo zeme v sopečných oblastiach a môžu sa tam merať.
Okrem toho sa sopka často zdvihne alebo rozšíri pred výbuchom magmy stúpajúcej dovnútra. Výsledné zmeny sklonu a výšky svahov vulkanickej budovy je možné zaznamenať pomocou inklinometrov alebo satelitných snímok.
10. Aké nebezpečné sú sopečné erupcie pre ľudí?
To, aké nebezpečné sú sopečné erupcie, závisí vo veľkej miere od konkrétnych okolností. Patrí sem napríklad to, ako a kde sopka vybuchne alebo v akej vzdialenosti sú ľudia. Rolu môže zohrávať aj počasie, dážď alebo určité smery vetra ovplyvňujú sopečné riziká.
Všeobecne platí, že väčšina erupcií je veľmi lokálna a pre človeka je nebezpečná iba vtedy, keď sú ľudia na sopke alebo v kráteri. S niektorými sopkami, ako sú Stromboli alebo Kilauea, môžete dokonca počas pravidelných erupcií stáť na okraji krátera a sledovať v relatívnom bezpečí. Na druhej strane existujú aj sopky, kde v prípade výbuchu musí byť celá hora a časti oblasti uzavreté alebo evakuované a prístup k sopke znamená akútne nebezpečenstvo pre život. Jednotlivé výbuchy takýchto sopiek môžu viesť k obrovskej devastácii. Erupcia nemusí byť ani zvlášť silná. Vhodné hodnotenie rizika pre ľudí alebo infraštruktúru je preto veľmi dôležité a líši sa od sopky k sopke.
Z globálneho hľadiska sa za posledných 250 rokov stalo obeťou sopečných výbuchov asi štvrť milióna ľudí. Pre porovnanie: Podobné údaje o stratách sa pripisujú jednotlivým zemetraseniam a ich následkom, napríklad veľkému zemetraseniu na Sumatre, ktoré vyvolalo ničivé vlny tsunami v roku 2004. V porovnaní so suchami alebo povodňami sa straty zo sopečných výbuchov zdajú byť relatívne malé.
Tieto čísla je však ťažké priamo porovnať, pretože sopky môžu mať vplyv aj na podnebie a životné prostredie. Takže už boli spúšťačmi udalostí vyhynutia v histórii Zeme. Aj v historických dobách spúšťali takzvané „sopečné zimy“, čo viedlo k rozsiahlym neúrodám a následnému hladomoru. Napríklad sa predpokladá, že výbuch Lakiho pukliny na Islande v roku 1783 bol nepriamym spúšťačom francúzskej revolúcie, pretože viedol k masívnym úrodám poľnohospodárskych plodín v celej Európe v dôsledku kyslých dažďov a neobvykle nízkych teplôt.
11. Príklady významných sopečných výbuchov v histórii?
Jedna z najslávnejších sopečných erupcií sa udiala v roku 79 n. L., Keď Vezuv pochoval rímske mestá Pompeje a Herculaneum pod vrstvou pemzy a popola hrubého takmer desať metrov. Sopky boli všade vnímané ako nebezpečenstvo až začiatkom 20. storočia. V novšej histórii však existujú aj ďalšie príklady sopečných výbuchov s oveľa vážnejšími následkami. V roku 1902 nebolo mesto St. Pierre na ostrove Martinik evakuované napriek jasným známkam erupcie na hore Pelèe, pretože nasledujúce dni sa mali konať voľby. Vypuknutie epidémie zabilo 28 000 ľudí v priebehu niekoľkých minút.
Pri mnohých sopečných erupciách ničenie nebolo spôsobené priamo vyvrhnutým popolom alebo lávou, ale povahou životného prostredia. Erupcia Nevado del Ruiz v roku 1985 bola v skutočnosti veľmi malou erupciou, ale roztopila veľké množstvo ľadovcového ľadu, ktorý zmiešal s popolom a vytvoril veľký prúd bahna „lahar“. Pochoval mesto Armero, vzdialené 40 kilometrov, a vyžiadal si 23 000 obetí. Erupcia Krakatau v Indonézii v roku 1883 vyvolala vlnu tsunami, ktorá zničila okolité pobrežie a vyžiadala si 36 000 obetí. Podobná udalosť, aj keď s oveľa menším počtom obetí, sa zopakovala na Krakatau v roku 2018 (pozri tiež článok ESKP „Keď sopky spúšťajú tsunami“).
Najväčšia sopečná erupcia od začiatku záznamu, výbuch Tambory v Indonézii v roku 1815, vyvrhol viac ako 100 km 3 skaly. Na následky samotného ohniska zomrelo viac ako 80 000 ľudí, ale obrovské množstvo popola a plynov spôsobilo globálne ochladenie podnebia. Nasledujúci rok 1816 vošiel do histórie ako „rok bez leta“ a spôsobil hladomor a choroby po celom svete. Kvôli mnohým nepriamym následkom tejto sopečnej erupcie nie je možné zatiaľ presne určiť počet obetí.
Keď v štáte Washington vybuchla hora St. Helens, bolo sfúknutých 400 metrov od vrcholu. Zhorelo 600 km 2 pevniny a 57 ľudí zahynulo. V roku 1991 sopka Pinatubo na Filipínach odhodila do stratosféry oblak popola vysoký až 30 kilometrov. Vypuknutie si vyžiadalo okolo 1 000 obetí.
12. Majú sopečné erupcie vplyv na atmosféru/ozónovú vrstvu/ozónovú dieru?
Počas veľkých výbušných sopečných erupcií sa veľké množstvo častíc plynu a popola (aerosóly) transportuje do stratosféry, druhej vrstvy zemskej atmosféry. Môžu tam zostať až päť rokov.
To môže mať rôzne následky v závislosti od zloženia plynu: Napríklad halogény, ako napríklad chlór a bróm, spôsobujú rozklad ozónu. To znamená, že v minulosti mohli existovať prirodzené ozónové diery v dôsledku sopečnej činnosti a v dôsledku toho fáz zvýšeného UV žiarenia.
Častice síry v stratosfére spôsobujú opačný efekt: čiastočne odrážajú slnečné žiarenie a tým ho oslabujú, čo môže dočasne znížiť teploty na Zemi.
13. Čo je Tichomorský ohnivý kruh?
Tichomorský ohnivý kruh je názov pásu v tichomorskej oblasti v tvare prstenca. Pozdĺž tohto pásu je veľa aktívnych sopiek a dve tretiny všetkých sopečných erupcií na celom svete sa vyskytujú v tichomorskej oblasti.
Tichomorský ohnivý kruh sa tiahne prevažne po hraniciach tektonickej tichomorskej dosky. Dosky, ktoré sa tam zrazia, prenášajú roztavenú horninu na zemský povrch, neustále vytvárajú novú zemskú kôru, formujú a posúvajú kontinenty a vytvárajú tak obraz Zeme, ako ho poznáme.
Otázky odpovedali u. a. DR. Heidi Wehrmann, GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel. Recenzia Edgara Zorna, Helmholtzovo centrum v Postupime - Nemecké výskumné centrum pre geovedy (GFZ).