Vulkaner kommer i mange former og størrelser, alt fra vanlige vulkaner med søppelkegler som bygger seg opp fra gjentatte utbrudd og lavakuppler som hoper seg opp over vulkanventiler til brede skjoldsvulkaner og sammensatte vulkaner. Selv om de er forskjellige når det gjelder struktur og utseende, deler de alle to ting. På den ene siden er de alle fantastiske krefter i naturen som både skremmer og inspirerer.
På den annen side kommer all vulkansk aktivitet ned på det samme grunnprinsippet. I hovedsak er alle utbrudd et resultat av at magma under jorden skyves opp til overflaten der den bryter ut som lava, aske og stein. Men hvilke mekanismer driver denne prosessen? Hva er det akkurat som får smeltet stein til å stige opp fra jordas indre og eksplodere til landskapet?
For å forstå hvordan vulkaner bryter ut, må man først vurdere jordas struktur. Helt øverst er litosfæren, de ytterste lagene på jorden som består av den øvre mantelen og skorpen. Skorpen utgjør et bittelite volum av jorden, som strekker seg fra 10 km i tykkelse på havbunnen til maksimalt 100 km i fjellrike områder. Den er kald og stiv, og består først og fremst av silikatberg.
Under jordskorpen er jordens mantel delt inn i seksjoner med ulik tykkelse basert på deres seismologi. Disse består av den øvre mantelen, som strekker seg fra en dybde på 7 - 35 km (4,3 til 21,7 mi) til 410 km (250 mi); overgangssonen, som varierer fra 410–660 km (250–410 mi); den nedre mantelen, som varierer fra 660–2,891 km (410–1,796 mi); og kjerne-mantelgrensen, som i gjennomsnitt er ~ 200 km (120 mi) tykk.
I mantelregionen endrer forholdene seg drastisk fra skorpen. Trykket øker betraktelig og temperaturene kan komme opp i 1000 ° C, noe som gjør at fjellet er tyktflytende nok til at det oppfører seg som en væske. Kort sagt, det opplever elastisk på tidsskalaer fra tusenvis av år eller større. Denne tyktflytende, smeltede steinen samler seg i store kamre under jordskorpen.
Siden denne magmaen er mindre tett enn den omkringliggende bergarten, "flyter" den opp til overflaten og søker etter sprekker og svakheter i mantelen. Når den endelig når overflaten, eksploderer den fra toppen av en vulkan. Når den er under overflaten, kalles den smeltede bergarten magma. Når den når overflaten, bryter den ut som lava, aske og vulkanske bergarter.
Ved hvert utbrudd bygger det seg berg, lava og aske rundt den vulkanske utluftningen. Arten av utbruddet avhenger av viskositeten til magmaen. Når lavaen flyter lett, kan den reise langt og skape brede skjoldsvulkaner. Når lavaen er veldig tykk, skaper den en mer kjent kjeglevulkanform (også kalt en søppelkeglevulkan). Når lavaen er ekstremt tykk, kan den bygge seg opp i vulkanen og eksplodere (lavakuppler).
En annen mekanisme som driver vulkanisme er bevegelsen skorpen gjennomgår. For å bryte den ned, er litosfæren delt inn i flere plater, som hele tiden er i bevegelse på toppen av mantelen. Noen ganger kolliderer platene, trekkes fra hverandre eller glir ved siden av hverandre; noe som resulterer i konvergente grenser, divergerende grenser og transformere grenser. Denne aktiviteten er det som driver geologisk aktivitet, som inkluderer jordskjelv og vulkaner.
Når det gjelder førstnevnte, er ofte subduksjonssoner resultatet, der den tyngre plate glir under den lettere tallerkenen - og danner en dyp grøft. Denne subduksjonen forandrer den tette mantelen til en flytende magma, som stiger gjennom jordskorpen til jordens overflate. Over millioner av år skaper denne stigende magmaen en serie aktive vulkaner kjent som en vulkansk bue.
Kort fortalt blir vulkaner drevet av trykk og varme i mantelen, samt tektonisk aktivitet som fører til vulkanutbrudd og geologisk fornyelse. Utbredelsen av vulkanutbrudd i visse regioner i verden - for eksempel Pacific Ring of Fire - har også en stor innvirkning på det lokale klimaet og geografien. For eksempel er slike regioner generelt fjellrike, har rik jord og opplever periodevis dannelsen av nye landmasser.
Vi har skrevet mange artikler om vulkaner her på Space Magazine. Her er hva er de forskjellige typene vulkaner ?, Hva er de forskjellige delene av en vulkan ?, 10 interessante fakta om vulkaner?, Hva er Pacific Ring of Fire ?, Olympus Mons: Den største vulkanen i solsystemet.
Vil du ha flere ressurser på jorden? Her er en lenke til NASAs Human Spaceflight-side, og her er NASAs Synlige jord.
Vi har også spilt inn en episode av Astronomy Cast om Jorden, som en del av vår turne gjennom Solsystemet - Episode 51: Earth.
