Что такое волосы пеле

Опубликовано: 17.09.2024

На фото не пакля, не солома и не волосы.

Это застывшая вулканическая лава.

Вернее нити вулканического стекла, которые называются "Волосы Пеле" (англ. Pele's hair). Впервые этот феномен увидел и описал геолог Джеймс Дэна, когда наблюдал за вулканом Килауэа в 1840 году.

Термин придумал в 1967 году американский вулканолог Гордон Макдональд в честь гавайской богини вулканов, повелительница огня и сильного ветра Пе́ле .

В Исландии такие вулканические образования называют «ведьмины волосы»

Это волосовидная капиллярная форма вулканического стекла, которая образуется из базальтовой лавы средней или малой вязкости, нагретой до температуры около 1160 °C.

Во время извержения, фонтаны лавы поднимаются высоко в воздух, или падают с высоких уступов. Расплавленное базальтовое стекло разбрызгивается маленькими каплями. Капли растягиваются во время падения. А под влиянием быстрого охлаждения, тонкие волокна не успевают кристаллизоваться и затвердевают в виде нитей аморфного стекла.

Также волосы Пеле могут образовываться из-за вытягивания капель при сильном ветре.

Вулканические нити обычно золотисто-желтые и блестящие. Их длина около 5—15 см (редко до 2 метров), а диаметр 0,001 —2 мм. В электронный микроскоп видно, что внутри волокон много захваченных лавой газовых пузырьков. Иногда вытянутые вдоль оси нитей пузырьки соединяются между собой, и образуют внутренние полые каналы. Причем чем тоньше стеклянный волос, тем протяженнее эти внутренние каналы.

Из разных вулканов образуются разные по длине, толщине и внутреннему строению нити. Это происходит из-за того, что у разных вулканов не одинаковая температура нагрева и вязкость лавы, от которых зависит способность капель к деформации под действием ветра и силы тяжести.

Для сравнения, ученые взяли волосы Пеле, образовавшиеся в трех различных геологических условиях : из фонтанов лавы кратера Килауэа-Ики, из лавовых потоков, стекающих в океан, и из бурлящей лавы лавового озера, расположенного в кратере Халемаумау.

- тонкие (50–100 мкм) нити волос Пеле, образовавшиеся при дегазации лавового озера кратера Халемаумау , имеют внутренние полые каналы по всей длине; ( максимальная вязкость лавы)

- внутренние каналы более толстых (100–500 мкм) нитей лавовых потоков, разделены перемычками;

- газовые пузырьки самых толстых (500–900 мкм) волос Пеле из фонтанов лавы кратера Килауэа-Ики, имеют более округлую форму и практически не соединяются в каналы. ( минимальная вязкость лавы )

Ученые рассчитали время закалки , т.е время за которое жидкий расплав переходит в твердый минералоид (которым является вулканическое стекло), минуя стадию кристаллизации: для толстых волокон 15 с, для нитей лавовых потоков — 3 с, для самых тонких — около 1 с

Волосы Пеле появляются не везде, а только из действующих вулканов с высокотемпературной лавой минимальной или средней вязкости:

Италия — вулкан Этна

Исландия — активные вулканы

Никарагуа — вулкан Масая

Эфиопия — вулкан Эртале

Вулканические нити — тонкие и лёгкие. Во время извержения ветер поднимает их на большую высоту и разносит на десятки километров. Эта стекловата оседает в трещинах и понижениях рельефа, покрывает землю сплошным ковром, цепляется за провода, запутывается в ветках деревьев.

Волосы Пеле — довольно неприятная штука. И безопаснее всего ими любоваться на картинках. Они очень хрупкие, легко крошатся и превращаются в стеклянную взвесь, которая при вдохе попадает в легкие или с водой в кишечник и желудок. Крошечные стеклянные обломки волокон при ветре попадают в глаза. А если попадут на открытую кожу, можно порезаться или загнать кучу мелких стеклянных заноз.

На фото — не волосы и не клочья сена намотались на радиоантенну, а тонкие нити вулканического стекла. Такую причудливую форму иногда принимает базальтовая лава (см. Аа-лава) при очень быстром застывании. Эти нити получили название волосы Пéле, в честь Пéле — гавайской богини вулканов. Антенна установлена на южном краю шлакового конуса Пуу-Оо в восточной части вулкана Килауэа на острове Гавайи, который регулярно извергает лаву. Именно на склонах Килауэа впервые обнаружил такие нити геолог и зоолог Джеймс Дана во время Американской исследовательской экспедиции (см. United States Exploring Expedition) 1838–1842 гг. под руководством Чарльза Уилкса. Это явление Дана описал в одном из трех своих отчетных докладов об экспедиции (см. Geology, глава Hawaiian Islands, стр. 179), опубликованном в 1849 году.

Во время извержения фонтаны лавы поднимаются высоко в воздух, и ветер вытягивает капли горячей базальтовой лавы малой вязкости в тонкие нити диаметром от 0,3 до 1 мм, которые могут уноситься на десятки километров от источника извержения. Длина отдельных волокон может достигать двух метров. Также волосы Пеле могут образовываться путем вытягивания на ветру расплавленного базальтового стекла из лавы, падающей в виде каскада с отвесных береговых скал.

Иногда отдельные нити или пучки нитей заканчиваются каплевидными образованиями базальтового вулканического стекла, соответствующие по составу сидеромелану или тахилиту. Эти образования получили название «слёзы Пеле», а обнаружить их можно только в непосредственной близости от очага извержения, так они слишком тяжелые, чтобы разноситься ветром на большие расстояния.

Слезы Пеле. Размер левого фото — 3 см, правого — 9 мм. Фото © James St. John с сайта flickr.com

Во время последнего извержения вулкана Килауэа, которое произошло в мае–июне 2018 года, образовалось такое количество волос Пеле, что ими оказались засыпаны все окрестности вулкана, включая пляжи, дороги и сельхозугодья. Волокна лавы висели на ветвях деревьев, радиоантеннах и электрических столбах.

Волосы Пеле на дорогах и пляжах острова Гавайи. Фото с сайта realist.online

Главным источником волокон тогда стало бурлящее лавовое озеро, образовавшееся в кратере Халемаумау вулкана Килауэа.

Волосы Пеле покрывают окрестности кратера Халемаумау вулкана Килауэа. Фото с сайта geologyin.com

Так как волосы Пеле — это природное стекловолокно, они представляют реальную угрозу для людей и животных. Вдохнув волокна вместе с воздухом или выпив с водой, можно получить механические повреждения легких и желудка, а разносимая ветром игольчатая пыль обломков волокон представляет опасность для глаз. Нельзя к волосам Пеле прикасаться и голыми руками. Очень хрупкие и острые волокна могут врезаться в кожу в виде тонких стеклянных заноз.

Внимательно изучая внутреннее строение и морфологию нитей, можно определить многие параметры образования волос Пеле: температуру лавы во время выброса, скорость выброса, вязкость лавы, начальный размер капель, направление движения лавы. Недавно группа ученых из Италии и США провела детальные исследования нитевидных волокон базальтовой лавы вулкана Килауэа. Их изучали с помощью оптического и сканирующего электронного микроскопа с привлечением новейшего метода рентгеновской компьютерной микротомографии с синхротронным излучением (см. X-ray microtomography), который позволил впервые провести трехмерное восстановление внутренней структуры волос с высоким разрешением.

Были взяты волосы Пеле, образовавшиеся в трех различных с точки зрения геологических условий обстановках: из фонтанов лавы кратера Килауэа-Ики, из лавовых потоков, стекающих в океан, и из бурлящей лавы лавового озера, расположенного в кратере Халемаумау. В электронном микроскопе видно, что внутри нитей много захваченных лавой газовых пузырьков. Иногда вытянутые вдоль оси нитей пузырьки соединяются между собой, образуя внутренние полые каналы. Причем чем тоньше нити, тем протяженнее эти внутренние каналы.

Тонкие (50–100 мкм) нити волос Пеле, образовавшиеся при дегазации лавового озера кратера Халемаумау (а), имеют внутренние полые каналы по всей длине; внутренние каналы более толстых (100–500 мкм) нитей лавовых потоков (b) разделены перемычками; газовые пузырьки наиболее толстых (500–900 мкм) волос Пеле из фонтанов лавы кратера Килауэа-Ики (с) имеют более округлую форму и практически не соединяются в каналы. Рисунок из статьи C. B. Cannata et al., 2019. First 3D imaging characterization of Pele’s hair from Kilauea volcano (Hawaii)

Самые толстые нити и наименее вытянутая (наиболее округлая) форма пузырьков характерны для эпизодов быстрого выброса лавы с низкой вязкостью (лавы кратера Килауэа-Ики). Объем газовых пузырьков в волокнах этих лав больше, то есть эти нити более пористые. Исходя из морфологии пузырьков была рассчитана скорость выделения лавы: при фонтанировании из кратера Килауэа-Ики она составляла 297 м/с; скорость распространения лавы в лавовых потоках была оценена на уровне 1–15 м/с, а для бурлящей лавы Халемаумау — 12 м/с. Объем первичных капель лавы, из которых вытягивались нити, составлял, соответственно, 1 мм 3 , 0,2–0,3 мм 3 и около 0,01 мм 3 . Удалось рассчитать и время закалки — быстрого остывания, при котором жидкий расплав переходит в твердый минералоид (которым является вулканическое стекло), минуя стадию кристаллизации: для толстых волокон Килауэа-Ики — 15 с, для нитей лавовых потоков — 3 с, для самых тонких волос Пеле кратера Халемаумау — около 1 с.

Главный параметр, определяющий морфологию волос Пеле из разных источников и насыщенность нитей газовыми пузырьками и полыми каналами, — это вязкость лавы: от нее зависит способность капель к деформации под действием ветра и расширение газа в газовых пузырьках. Минимальная вязкость характерна для лавы кратера Килауэа-Ики, а максимальная — для лавы Халемаумау. Поэтому мельчайшие капли лавы, образующиеся при бурлении лавового озера Халемаумау, вытягивались ветром в очень длинные нити, разносимые на большое расстояние.

Выявленная связь между морфологией, внутренним строением нитей и вязкостью исходной базальтовой лавы должна быть характерна не только для лавы гавайских вулканов, но и для волос Пеле из других частей планеты, например вулканов Масая в Никарагуа, Этна в Италии, Эрта Але в Эфиопии. В Исландии тоже есть нитевидные базальтовые лавы. Там их называют nornahár — «волосы ведьмы».

Волосы Пеле лавового поля Холухрёйн, Исландия. Фото с сайта avd.is

О другой форме вулканического стекла, образующейся при излиянии лав кислого состава, а не основного, как базальты, мы рассказывали в картинке дня Снежный обсидиан.

О своих туристических похождениях я не очень люблю рассказывать и показывать фотографии. Мне кажется, это довольно скучно слушать и смотреть. Ведь невозможно передать в полной мере ни тех эмоций, ни тех пережитых тобою чувств через фотографию, и уж тем более, через слово. Поэтому все эти годы берегла свои воспоминания в сердце, и только сейчас решила начать делиться. Вдруг кому-то понравиться.

Не избалованы моими походными историями и члены семьи. Они просто принимают меня такой, какая я есть.Уважают мои интересы к экстремальным путешествиям, но не разделяют моего энтузиазма в отношении этого. Им кажется, что жить в племенах, плавать с акулами и ходить по ночам в джунглях – это, как минимум, опасно (а как максимум – безумно). Они всегда переживают за меня.

Я очень люблю их, моих милых и самых дорогих домочадцев, и очень ценю их толерантность и понимание моих сомнительных интересов. Всегда стараюсь привезти из разных странствий что-нибудь необычное. Не просто уникальных сувениров, купленных на местных рынках или в самых затрапезных антикварных лавках. Это все есть: реально очень аутентичные или древние штучки.

Всегда хочется привезти и что-то такое, что раздобыл сам. Например, кусок аметиста, который я выковырнула собственными руками в ущелье в Намибии, перламутровую раковину, поднятую со дна океана возле острова Палаван на Филиппинах, семена каких-то гигантских акаций, челюсти пойманной на экваторе маленькой акулки… В общем, туристического барахла в доме полно.

И, конечно же, хотелось привезти из Эфиопии кусок лавы с вулкана Эрта Але и еще одну интересную штучку оттуда же.

Это волосы Пеле. Не подумайте, что речь идет о черных завитках с головы известного темнокожего футболиста. Во-первых, он не африканец, (хотя, как сказать) и всем известно, что живет в Бразилии. Во-вторых, думаю, каждый волос с его головы стоит целое состояние.

Речь о геологическом чуде – тонких нитях вулканического стекла, которое образуется от ветра в ходе извержения лавы. Названы они так в честь гавайской богини огня Пеле. Ведь именно на Гавайях на вершине вулкана Килауэа находится одно из 5-ти ныне действующих на планете вулканических лавовых озер. Вот и названы эти минеральные тонкие нити в честь гавайской богини.

Но, увы, нитей я не привезла.

Не то, чтобы мы с командой не были на вулкане Эрта Але. Были. И не то, чтобы мы не увидели там этих тонких лавовых ниточек, так похожих на стекловату. Видели, хотя расположены они только в кратере вулкана, куда мы поднялись ночью, и там, в темноте, озаряемой красным светом вулканического жерла их не так просто найти под ногами. А на что же нам даны туристические налобные фонари?! И даже не то, чтобы нам было некуда положить кусочки этой «природной стекловаты». Ведь с нами был наш гид-геолог Саша, который через полпланеты вез с собой для этих целей пустую пластиковую баночку от кофе, и обещал уже на родине поделиться с жаждущими прядочкой этих самых «волос».

Все гораздо банальнее.

Наши эфиопские туроператоры, как-то попустительски (по-африкански) отнеслись к расписанию наших самолетов, и когда везли нас в аэропорт города Мекеле, уже за час до вылета рейса стало понятно, что мы безнадежно на него опаздываем.

Спешка и суета началась нереальная. Мы стали перезваниваться с нашими ребятами, которые ехали в автомобиле чуть впереди нас, чтобы они гнали в аэропорт и пытались там при регистрации всеми силами «как-то задержать самолет». Водитель жал на газ. Я звонила представителю авиакомпании «Ethiopian Airlines» в Мекеле, объясняла ситуацию, просила нас понять и дать добро на позднюю нашу посадку в самолет, дескать, мы уже на подступах. И, как ни странно, они уже были готовы помочь, стали интересоваться, сколько у нас мест багажа и т.д.

А Саша–гид, на чем свет стоит, ругал эфиопских туроператоров, сетовал на их африканскую нерасторопность и рвал на себе последние волосы. Волосы Пеле при этом не трогал. Оно и понятно: ему, потомственному геологу, они оказались дороже своих.

По прибытии в аэропорт, для въезда на территорию зачем-то потребовалось предъявлять паспорта неспешному охраннику у шлагбаума. Началась еще бОльшая суета с рюкзаками в багажнике, поиск в темноте паспортов. А время уходило… Потом началась какая-то проминка с пропуском водителя.

Для придания скорости нашей процессии было решено не заезжать на территорию, брать свои вещи и нести их в аэропорт самим (нам не привыкать). Так и сделали. А поскольку собирались в темноте и спешке, то волшебный пакетик с заветной баночкой волос Пеле был забыт в багажнике.

А с ней был забыт и мешочек с зелеными кусочками фуморольного вулкана Далол, и рюкзачок Саши-старшего, в котором остались его куртка, свитер и кепка. Т.е., все теплые вещи. Как уже понятно – это совсем отдельная история.

Не захотела богиня огня отдавать нам свой биологический материал! Мало ли для каких целей нам он нужен. Решила всеми силами оставить его в Африке. Такая вот получилась история.

Решила я уже на работе рассказать эту незатейливую быль коллеге. Хочешь, говорю, расскажу про волосы Пеле?

-«Про чьи волосы? Про волосы футболиста что ли?» - переспросил он.

-"Нет", говорю. - "Этот такие тонкие стеклянные нити… бла-бла-бла". (читай рассказ с начала).

Он терпеливо это все выслушал.

- «Понятно» - явно без восторга и энтузиазма отреагировал он. История его явно не впечатлила. Чтобы как-то придать рассказу красок и реабилитироваться, решила что-нибудь ввернуть в рассказ о футболисте, коль уж история о Пеле. Вспомнила его цитату и бодро продекларировала:

"Люди спрашивают меня, когда родится новый Пеле. Я говорю им: «Никогда». Мои родители прикрыли производство"

Увидев, что прием сработал, решила добавить еще из сказанного Пеле:

«В течение 20 лет они задавали мне один и тот же вопрос: кто самый великий? Марадона или Пеле? Я отвечаю, что всё, что вам нужно сделать, это посмотреть на факты — кто играет правой ногой, а кто головой».

Глаза коллеги потеплели.

И чтобы уже отполировать, выдала еще одну фразу Пеле:

«Россия станет чемпионом мира по футболу, когда Бразилия выиграет чемпионат мира по хоккею»!

По явному приросту длины дуги улыбки поняла, что шутка понравилось. В общем, как-то удалось скрасить финал никчемной истории про волосы Пеле.

А дальше, уже для себя, вспомнила еще одну замечательную фразу великого футболиста:

«Энтузиазм это все. Он должен быть тугой и вибрирующий, как гитарная струна».

И теперь заулыбалась сама. Уж чего-чего, а энтузиазма, того самого, «тугого, вибрирующего» и безудержного, во мне пока предостаточно. В конце концов, какие наши годы! Ну, наберем мы еще этих волос Пеле на других лавовых озерах. Ну, есть же, и Конго со своей горой Ньирагонго, и Вулкан Амбрим на архипелаге Вануату, и на Антарктиде…

При излиянии флюидно-силикатного расплава, достигающего температуры до 1300°С, на земную поверхность, лава резко охлаждается, теряет летучие компоненты и, как следствие, мгновенно затвердевает. В результате такого быстрого остывания лавы расплав не успевает раскристаллизоваться и затвердевает в виде бесструктурного аморфного вещества — вулканического стекла — с полным отсутствием или незначительным количеством кристаллов. Обычно вулканическое стекло слагает основную массу вулканических пород порфировой структуры. Но известны и самостоятельные образования вулканических стекол. Чаще всего это стекла кислого состава, формирующиеся из наиболее вязких, богатых кремнеземом риолитовых расплавов, но могут быть стекла дацитового, андезитового и более основного состава. Наиболее распространенными породами, сложенными стекловатым веществом переменного состава, являются вулканические стекла, обсидианы, перлиты, пемзы, вулканические шлаки. Известны также вулканические стекла основного и среднего состава.

Вулканическое стекло — нераскристаллизовавшаяся быстро остывшая вулканическая лава. Представляет собой аморфную или скрытокристаллическую горную породу, часто обладающую флюи- дальной текстурой, несущей следы течения расплава. Может целиком слагать риолитовые, дацитовые, андезитовые, реже базальтовые эффузивные породы. В зависимости от состава, особенностей структуры, количества содержащейся воды выделяются следующие разновидности вулканического стекла: обсидиан, смоляной камень (пехштейн), перлит, пемза, тахилит, сордавалит, гиаломелан. По имени богини огня гавайских туземцев, Пеле, своеобразные нитевидные выделения кислого стекла получили название «волосы Пеле», каплевидные — «слезы Пеле». Вулканическая порода, состоящая из спутанно-волокнистых или параллельно-волокнистых выделений стекла называется пелеитом.

Красиво окрашенные стекла с декоративной рисунчатой текстурой используются как поделочный или облицовочный материал (обсидиан). Стекла могут применяться для изготовления легких бетонов и служить субстратом для выращивания растений (перлит).

Обсидиан (по имени римлянина Обсиуса, который привез этот камень из Эфиопии) — черная, серая, коричневая, бурая, красно-коричневая плотная порода, часто с флюидальной, полосчатой или пятнистой текстурой, стекловатой структурой, стеклянным, иногда смоляным блеском и хорошо выраженным раковистым изломом. Пятнистая и полосчатая текстура породы обусловлена чередованием струй и обособлений разного цвета. Красновато-бурый цвет породы связан с наличием в ней распыленных оксидов железа. По составу обсидианы чаще всего соответствуют риолитам, дацитам, редко базальтам. Содержание воды в обсидианах не превышает 1%. При количестве воды, доходящем до 5-10%, обсидианы переходят в перлиты (пехштейны), которые отличаются более светлой серой окраской и перламутровым или жирным смоляным блеском. При нагревании до 1000—1200 °С риолитовые перлиты вспучиваются, многократно увеличивая объем вследствие выделения воды, поэтому они часто используются в производстве теплоизоляционных материалов. Обсидианы применяются как декоративный и поделочный камень не только благодаря красивой текстуре, но и из-за свойственной некоторым обсидианам опалесценции — мягкого рассеяния света.

Пемза (от лат. ритех — пена) — очень легкая (легче воды), белая, серая, желтая, светло-коричневая, иногда до черной, чрезвычайно пористая, пузыристая, шершавая на ощупь порода. По внешнему облику напоминает вспенившуюся, крупнопузырчатую, реже длинноволокнистую массу. Состоит из вулканического стекла. Породы очень легкие, удельный вес меньше единицы. Образуется при быстром затвердевании бурно вскипающей, обогащенной флюидами лавы различного, чаще кислого состава.

Пемзы используются в строительстве для изготовления пемзобетона и как добавка к цементам, в нефтехимической и химической промышленности в качестве катализатора, а также как абразивные материалы.

Вулканический шлак (от нем. Schlacke) — пористая или пузыристая вулканическая горная порода, образовавшаяся в результате застывания богатого газовой составляющей расплава. Возникновение пор связано с выделением газов из расплава. Поры крупные (до нескольких сантиметров), часто неправильной и вытянутой формы, перегородки между порами обычно довольно толстые. Форма, размеры и количество пор определяются термодинамическими условиями среды застывания расплава, его составом, условиями течения и охлаждения, долей в расплаве кристаллической составляющей. Шлаки образуются в результате застывания богатой газами, как правило, очень жидкой, лавы. Они могут слагать краевые части лавовых потоков или куски лав, выброшенных при взрывном извержении вулкана. Иногда их называют губчатыми лавами. Большой разницы между пемзами и вулканическими шлаками нет, к шлакам обычно относят губчатые лавы более основного, чем пемзы, состава. В строительстве вулканический шлак используются в качестве заполнителей для легких бетонов.