Вулкан — геологическое образование над каналами и трещинами в земной коре, по которым расплавленные горные породы и подземные газы выходят на поверхность. Обычно на этом месте возникает гора (холм), сложенная из продуктов извержения — потоков лавы, слоев пепла, вулканических выбросов (бомб). Отверстие, из которого выходит вулканический материал, называется жерлом. На вершине вулкана обычно имеется впадина, воронка— кратер. Если диаметр кратера велик, более 1—2 км, его называют кальдерой (в переводе с португальского—«котел»).
Раньше считалось, что корни вулканов уходят на большие глубины, туда, где находятся расплавленные, огнедышащие недра планеты. Теперь установлено: вулканические очаги, подземные резервуары магмы (расплавленных горных пород) имеют сравнительно небольшие размеры и располагаются не очень глубоко, всего на несколько десятков километров от земной поверхности, а то и ближе.
Жизнь магмы пока еще изучена плохо. И не удивительно: магма обычно недоступна для непосредственных исследовании, да и подступиться к ней трудно, потому что температура ее около 1000°С. А вот вулканы предоставляют возможность познакомиться с магмой, не углубляясь в недра. Ведь лава—это и есть магма, но только излившаяся на поверхность. Поэтому вулканологи с особым интересом и подчас не без риска изучают извержения вулканов, выясняя температуру и химический состав лавы, газов, количество извергнутого водяного пара.
Ученые выделяют от 6 до 10 главных типов извержений, которым дают имя чаще всего по названию вулкана, где данный тип извержений научен, или по названию местности, где находится вулкан.
Извержения исландского типа происходят по трещинам. Изливается жидкая лава небольшими фонтанами и лопающимися пузырями. Течет она очень быстро и способна покрыть обширные территории. На Гавайских островах подобные потоки текут из жерл вулканов (гавайский тип). Более вязкие массы изливают вулканы стромболианского типа. Вулкан Стромбелм (Италия) известен людям несколько тысячь лет и при извержениях всегда привлекает наблюдателей фейерверками вулканических бомб, ярким заревом и оглушительными взрывами. Один из вулканов стромболианского типа, расположенный на Гебридских островах, находится в состоянии почти непрерывного извержения (такая работоспособность для вулканов редка).
Везувианские извержения дают вязкую лаву, которая выдавливается из кратера, как паста из тюбика. Газы скапливаются в жерле и, взрываясь, выбрасывают на несколько километров вверх огромные массы пепла и вулканических бомб. В этом типе извержений за считанные минуты на вершине вулкана вырастает черное гигантское «дерево» из пепла и газов — пиния (сосна).
В извержениях пелейского типа лава настолько вязка, что наглухо закупоривает жерло и вулканические газы, насыщенные раскаленным песком, пробиваются на свободу в стороне, на склоне горы. Палящие тучи газов вулкана Монтань-Пеле (о. Мартиника) уничтожили десятки тысяч людей.
Бывают извержения чисто газовые, с мощными взрывами. Называются они по имени японского вулкана Бандай. Между прочим, один и тот же вулкан может в разное время извергаться по-разному.
Если говорить о причинах вулканизма, то в общих чертах, по-видимому, дело обстоит так.
На больших глубинах раскаленные горные породы находятся под огромным давлением вышележащих толщ. А чем выше давление, тем выше и температура кипения вещества. (Поэтому горные породы даже глубоко в недрах находятся в твердом состоянии.)
А если давление на магму ослабнет, она перейдет в текучее состояние, закипит и будет искать любую лазейку, чтобы всплыть вверх. Уменьшается давление на магму там, где земная кора растягивается или где она разрушается внешними силами. Поэтому вулканы чаще всего приурочены к горным странам, где земная кора испытывает сильные сжатия и растяжения, а также активно разрушается.
На Земле насчитывается несколько тысяч вулканов. Из них более 500 очень активны: дымятся, грохочут, извергаются. Молодые вулканы возникают время от времени на глазах людей, а старые насчитывают тысячи, а то и миллионы лет.
Исследуются вулканы прежде всего потому, что они грозное, опасное явление природы. От их взрывов, от палящих, удушающих пеплопалов и грязевых потоков погибли миллионы людей, разрушены сотни городов и сел, опустошены плодородные поля. В опасной близости от вулканов живет много людей. И если с каждым десятилетием вулканы приносят людям все меньше бед и неприятностей, то только потому, что ученые, изучив характер каждого вулкана, заранее догадываются о степени опасности того или иного извержения.
Кроме того, люди начинают использовать мощную деятельность вулканов. Так, используется глубинная (геотермальная) энергия недр. Но дело не только в том, чтобы уберечься от вулканов или использовать их неуемную энергию. С вулканами (точнее — с продуктами их деятельности) мы встречаемся постоянно. Булыжник на мостовой может оказаться обломком вулканической породы. Даже вспыхнувшая спичка—это весточка от вулканов (недаром сера издавна считалась принадлежностью подземной «геенны огненной»). Сравнительно недавно (по геологическим масштабам времени) извергались вулканы и откладывались туфы и лавы в Закарпатье, на Кавказе, в Забайкалье, на Дальнем Востоке, на Чукотке. Кроме того, очень древние вулканические породы выходят на поверхность в центре Сибири, на Украине и на Кольском полуострове. По существу, в каждой горной стране (скажем, на Урале), где обнажаются слои разного возраста и происхождения, можно обнаружить следы былых вулканов.
Правда, в центре европейской части РФ— на Русской равнине не выходят на поверхность вулканические отложения прошлых геологических веков. Но даже здесь краевед может встретить обломки вулканических лав, туфов. Потому что поверхность Русской равнины на огромных пространствах усыпана большими и маленькими валунами, некогда принесенными сюда с севера великими ледниками. Вот среди этих валунов и попадаются иногда обломки вулканических пород.
Для каждого, кого интересуют законы жизни земной коры и биосферы, познание вулканов— задача очень важная. Ведь вулканы участвуют в формировании многих горных пород, играют огромную роль в так называемом газовом дыхании Земли, в биосферных круговоротах многих химических элементов и соединений, в первую очередь углекислого газа и воды. Некоторые ученые связывают с активизацией вулканической деятельности глобальные изменения климата на Земле, наступление ледниковых эпох и угасание или расцвет растений и животных в геологическом прошлом.
О вулканах написано много книг; составлены подробные описи всех действующих вулканов нашей планеты; создана и бурно развивается наука вулканология.
И все-таки нам до сих пор еще очень многое неизвестно о вулканах. Продолжаются дискуссии ученых о движущих силах вулканических извержений, о природе подземного жара. Почему вулканы не разбросаны по Земле в беспорядке, а образуют группы, полосы — вулканические районы? Почему величайший океан планеты — Тихий — окружен огненным кольцом вулканических районов (на островах, архипелагах, побережьях материков)? Это тем более странно, если учесть, что подобного «огненного ожерелья» нет ни у какого другого океана. Почему вулканы «живут» только в некоторых районах континентов? Скажем, действовали не очень давно вулканы в районе Байкала. Почему они успокоились?
Много новых проблем современной вулканологии связано с теми вулканами, которые можно наблюдать из любой точки Земли. Надо только, вооружившись хорошим биноклем или подзорной трубой, в ясную, лунную ночь взглянуть на спутника нашей планеты — Луну. На ней отчетливо видны вулканические цирки, кальдеры.
Самый большой из всех известных вулканов обнаружен на Марсе. Это гора Олимп. Ее поперечник в основании превышает 500 км, а высота—23 км. Вершина гигантского конуса увенчана кальдерой диаметром 65 км. Самые большие из земных вулканов значительно уступают ему по размерам (на Земле некоторые вулканические острова в Тихом океане поднимаются над дном на 9—10 км).
Существование вулканов на разных небесных телах (на Земле, Луне, Марсе, Меркурии и др.) показывает, что вулканизм — явление космическое. И тогда появляются новые вопросы. Чем похожи и чем различаются вулканы на разных небесных телах? Как связаны вулканы с особенностями атмосфер и каменных оболочек планет? Подобных вопросов немало.
Космическая вулканология помогает нам лучше узнать наши земные вулканы, чтобы разобраться в сущности геотермальной энергии.