Étiquette : experiment

Des canons à eau pour comprendre les éruptions explosives // Water cannons to understand volcanic blasts

Le dernier article Volcano Watch rédigé par des scientifiques du HVO est consacré aux explosions volcaniques, comme lors de l’éruption du Mont St. Helens (État de Washington) en 1980. L’événement a illustré les dangers et les impacts de telles explosions volcaniques sur les paysages naturels et les infrastructures humaines.
L’éruption a dévasté la nature sur des centaines de kilomètres carrés et tué 57 personnes. Au cours de la quarantaine d’années qui ont suivi, plusieurs autres éruptions explosives dirigées latéralement ont été observées dans le monde.
Une éruption du Mont Ontake (Japon) en 2014 a tué 57 personnes sur ses pentes et, à ce titre, a montré les impacts tragiques des éruptions dirigées latéralement dans les environnements proches des bouches éruptives.

Il faut toutefois noter que les éruptions latérales ne se limitent pas seulement à l’explosion principale. Des gaz chauds, des cendres et de la boue peuvent s’écouler latéralement lors d’une éruption majoritairement verticale située dans une topographie confinée, comme une vallée, que peuvent emprunter les coulées pyroclastiques. Ces dernières peuvent avoir un impact sur l’environnement proche de la source de l’éruption, même pour des événements mineurs.
Si elles empruntent une vallée ou une autre topographie favorable, les coulées pyroclastiques peuvent se déplacer sur plusieurs kilomètres depuis la bouche éruptive. Dans certains cas, on peut assister à des coulées de boue, ou lahars, qui peuvent être particulièrement dangereux même à des dizaines de kilomètres de la source de l’éruption.
En raison des effets dévastateurs que ces événements peuvent avoir, les volcanologues essayent d’améliorer la détection et la caractérisation des dangers posés par les éruptions explosives. Pour cela, ils utilisent des capteurs automatisés tels que des sismomètres et des microphones pour les systèmes d’alerte précoce.
Une expérience a récemment été réalisée par une équipe de scientifiques américains et néo-zélandais. Les caractéristiques énergétiques d’une éruption volcanique déclenchée par les chercheurs ont été mesurées à l’aide d’un système d’enregistrement acoustique à microphones. L’expérience a utilisé un canon à eau inclinable entouré de capteurs de pression comme ceux utilisés pour la surveillance des volcans. Les scientifiques voulaient savoir s’il existait des différences entre le son mesuré dans le sens du souffle de l’éruption, et le son mesuré derrière le canon. Ces différences peuvent donner aux chercheurs un aperçu des processus éruptifs et leur permettre de mieux comprendre les dangers associés aux véritables éruptions.

L’image ci-dessus – extraite d’une vidéo GNS Science – montre un exemple d’explosion au cours de l’expérience réalisée en 2016 avec un canon à eau incliné. Le canon est un fût classique de 200 litres, ouvert à une extrémité, et rempli au tiers d’eau à température ambiante. Une bouteille bien fermée, remplie d’azote liquide, est introduite dans l’eau. Comme l’azote liquide est à une température de -196 degrés Celsius, il se dilate dans l’eau environnante qui est plus chaude.
Peu de temps après l’immersion de la bouteille, celle-ci éclate rapidement en produisant une petite explosion contrôlée. Dans des conditions normales, une explosion partirait dans toutes les directions, mais comme la bouteille se trouve au fond d’un fût ouvert, l’énergie est propulsée hors de l’ouverture. La direction préférentielle prise par l’énergie et la direction de l’explosion sont enregistrées sur les capteurs installés tout autour..

Chaque expérience réalisée par les scientifiques a été contrôlée à l’aide de caméras orientées dans trois directions pour enregistrer la direction et la vitesse de l’explosion. Les explosions dirigées verticalement ont donné naissance à des enregistrements acoustiques similaires sur tous les microphones.
Pour les éruptions plus proches du sol, les expériences montrent que les explosions les plus fortes produisent une énergie de fréquence plus élevée dans la direction du souffle de l’éruption, tandis qu’une énergie de fréquence plus basse est enregistrée derrière la source de l’explosion, autrement dit le canon.
Bien que davantage de tests soient nécessaires, ces expériences sont susceptibles de révéler les caractéristiques de la dynamique des éruptions explosives. Ces données pourraient être utilisées dans le cadre de futurs systèmes de détection d’éruptions à proximité de bouches éruptives dangereuses.
Ces données peuvent également être utilisées dans le cadre de l’étude des coulées pyroclastiques et la surveillance des lahars. Sur les volcans hawaïens où l’on observe très peu d’éruptions explosives, les résultats des expériences ci-dessus pourraient aider à comprendre la migration latérale des éruptions fissurales.

Si vous souhaitez en savoir plus sur cette expérience (en anglais), il suffit de cliquer sur ce lien :
https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-022-01732-0

—————————————–

The latest Volcano Watch article by HVO scientists is dedicated to volcanic explosions like during the eruption that shook Mount St. Helens (Washington State) in 1980. The event illustrated the hazards and impacts of ground-hugging volcanic blasts on natural landscapes and human infrastructure.

The eruption devastated hundreds of square kilometers and killed 57 people. In the more than 40 years since, several additional laterally directed explosive eruptions have occurred worldwide.

An eruption at Mt Ontake (Japan) in 2014 killed 57 people on its slopes and, as such, showed the tragic impacts of laterally directed eruptions in near vent environments. But lateral eruptions at volcanoes are not only confined to the main eruption blast.

Hot gas, ash and mud can flow laterally from a mostly vertical eruption located in confining topography, like a valley, focusing pyroclastic density currents. They may impact the near vent environment even for small eruptions.

If a valley or other topography exists, these types of flows can move several kilometers from the eruption vent. In some cases, such events can produce mudflows, or lahars, which can be particularly dangerous even tens of kilometers from the eruption source.

Due to the devastating impacts these events can have on nearby areas, the global volcano monitoring community wants to improve the detection and characterization of hazards posed by explosive eruptions using automated sensors like seismometers and microphones for early warning systems.

A new experiment was recently completed by a U.S. and New Zealand research team. The energy characteristics of a human-made volcanic eruption was measured on a surrounding microphone acoustic recording system. The experiment used a tiltable water cannon that was surrounded by pressure sensors like those used for volcano monitoring. The scientists wanted to determine if there were differences in the sound measured in the direction of the eruption blast, compared to the sounds measured behind the cannon. These differences may give scientists insight into the eruption processes and better understand the hazards associated with real ground-hugging eruptions.

The image above – taken from video by GNS Science – shows an example explosion from the inclined water cannon experiment performed in 2016. The barrel is comprised of a standard 200-liter drum with one end open, filled one-third full of water at ambient temperature. A sealed soda-pop bottle filled with liquid nitrogen is dropped into the water. Because the liquid nitrogen is at a temperature of -196 degrees Celsius, it will expand in the warmer surrounding water.

Shortly after the bottle is immersed, it rapidly bursts, producing a small, controlled explosion. Normally an explosion would expand in all directions, but because the bottle is at the bottom of an open-ended barrel, the energy is focused out of the barrel opening. The preferential direction of energy expansion and the explosion direction is then recorded on the surrounding sensors.

Each experiment was recorded with video cameras facing in three unique directions to document the blast direction and speed. Vertically directed blasts were found to have similar acoustic recordings on all the surrounding microphones.

For more ground-hugging eruptions, the experiments suggest that the strongest blasts show higher frequency energy in the direction of the blast while lower frequency energy is recorded behind the blast source, which in this case is the cannon.

While more tests are required, the observations might reflect features of eruption blast dynamics that can be used as part of future eruption detection systems near hazardous eruption vents.

The observational data may also have implications for hazardous mass flow events including pyroclastic-flows and lahar monitoring. On Hawaiian volcanoes that have few explosive eruptions, the observation results may be useful to understand the lateral migration of fissure eruptions.

If you want to learn more about this experiment (in English), just click on this link :

https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-022-01732-0

Eruption du Mont St Helens en 1980 (Source: USGS)

Le Mont Ontake après l’éruption de 2014 (Sourc: JMA)

Un volcan dans la cuisine ! // A volcano in the kitchen !

Pendant cette période de confinement, voici une solution à la fois drôle et instructive pour occuper vos enfants pendant un moment ! Tous les enfants adorent les volcans. Voici la recette pour en faire un, en éruption en plus!

Voici les ustensiles et ingrédients dont ils auront besoin:

Voici les ustensiles et ingrédients dont ils auront besoin:

– Un récipient un peu large, comme un plateau de service ou une cuvette ménagère

– Un petit seau de sable

– Une petite bouteille en plastique

– Un colorant alimentaire, rouge de préférence, ou du sirop de grenadine

– Du vinaigre blanc

– Du bicarbonate de soude

++++++++++

Voici comment procéder :

1) Placer la petite bouteille au centre de la grande cuvette.

2) Former une structure de sable en forme de montagne autour de la bouteille. Ne laisse dépasser que son goulot.

3) Verser 3 cuillères à soupe de grenadine ou 1 cuillère à café de colorant rouge dans la bouteille.

4) Ajouter un verre de vinaigre blanc.

5) Introduire ensuite rapidement 2 cuillères à soupe de bicarbonate.

Ça commence à bouillonner dans la bouteille, de la mousse rouge sort par le goulot ! La mousse coule sur le sable comme la lave sur le flanc d’un volcan ! Chouette, non !

En cliquant sur ce lien, vous verrez une illustration très sympa de l’expérience, avec l’accent en plus !

https://youtu.be/4I9X5U5shK0

++++++++++

Comment ça marche :
La « lave » qui s’échappe de la bouteille se forme par une réaction chimique qui se déclenche lorsqu’on mélange le bicarbonate de soude avec le vinaigre. Cela crée une réaction base / acide. Le bicarbonate de soude est une base, autrement dit une substance qui accepte les ions hydrogène. Dans le même temps, le vinaigre est un acide, une substance qui perd de l’hydrogène. Lorsqu’on mélange ces deux ingrédients, on obtient un acide très instable qui se scinde immédiatement en eau et en dioxyde de carbone (CO2). La réaction libère du dioxyde de carbone à l’intérieur de la bouteille. Ce sont les bulles qui se forment. À mesure que le dioxyde de carbone est libéré, la pression continue de s’accumuler dans le bocal. Comme le gaz prend beaucoup d’espace, il sort de la bouteille et il entraîne le liquide avec lui. Dans un volcan, il y a du magma, des roches très chaudes qui ont fondu. Elles contiennent des gaz. Ces gaz, tel un moteur, entraînent le magma hors du volcan : c’est une éruption, avec la lave qui sort du cratère!

…mais rien ne vaut un vrai volcan!

——————————–

During this lockdown period, here is something funny and educational to keep your children busy for a moment! All children love volcanoes. Here is the recipe to make one, an eruptive volcano at that!

Here are the materials and ingredients they need :

– A large tray or a large kitchen bowl

– Some sand

– A small plastic bottle

– Food colouring, preferably red, or grenadine syrup

– White vinegar

– Baling soda

++++++++++

Here is how to proceed :

1) Instal the plastic bottle in the middle of the tray or kitchen bowl

2) Build a sand structure, looking like a mountain around the bottle, without covering its neck

3) Drop 3 tablespoons of  grenadine syrup or one teaspoon of food colouring into the bottle.

4) Add a glass of white vinegar.

5) Add rapidly 2 tablespoons of baking soda

The mixture starts fizzing inside the bottle and red foam starts coming out of the bottle! It then flows along the sand, like lava on the slope of a volcano… Nice, isn’t it?

By clicking on this link, you will see a video illustrating the experiment:

https://youtu.be/4I9X5U5shK0

++++++++++

How does this work?

The “lava” coming out of your glass jar is formed through a chemical reaction that occurs when you combine baking soda with vinegar. This creates a base-acid reaction. The baking soda is a base which is a substance that accepts hydrogen ions. Meanwhile, vinegar is an acid which is a substance that loses hydrogen. When both of these ingredients are mixed together, it produces a very unstable acid which immediately splits up into water and carbon dioxide (CO2). The reaction releases carbon dioxide inside the glass jar. You can see this by the bubbles that are forming. As carbon dioxide is released, pressure continues to build up in the jar. Eventually, the carbon dioxide escapes the jar which causes the « lava eruption ». This experiment is a pretty accurate representative of a real life volcano eruption. Enjoy!

…but there is nothing like a real volcano!

Photo: C. Grandpey

Le plus haut volcan du monde! // The highest volcano in the world!

Dans le cadre de la nouvelle exposition « Pompéi », avec des objets datant de l’éruption du Vésuve en 79 av. J.-C., le Musée des Sciences et de l’Industrie de l’Oregon (OMSI) à Portland prétend créer ce week-end la plus grande éruption volcanique au monde avec du bicarbonate de soude et du vinaigre.
L’expérience est classique et souvent montrée dans les écoles. Elle consiste à mélanger du vinaigre et du bicarbonate de soude (avec éventuellement un peu de liquide vaisselle), en ajoutant un colorant rouge pour faire « plus vrai » (voir lien ci-dessous). La version géante de l’éruption aura 10 mètres de haut et devrait battre le record du monde figurant dans le livre Guinness des Records avec un volcan de 9,30 mètres de hauteur confectionné avec les mêmes ingrédients. La construction du volcan a débuté le 12 juillet sur le parvis du Musée. L’éruption doit avoir lieu à 15 heures le 23 juillet, avec des animations qui commenceront dès 11 heures.
Quant à elle, l’exposition « Pompéi » se déroule du 24 juin au 22 octobre à OMSI, 1945 S.E. Water Avenue à Portland. Le prix des billets va de 10 à 26 dollars.

Source : The Oregonian.

En cliquant sur ce lien, vous trouverez la recette pour réaliser votre propre volcan à la maison!
http://www.espace-sciences.org/juniors/experiences/le-volcan-a-la-grenadine

————————————-

As part of the new “Pompei” exhibition, with historic artifacts from the eruption of Mount Vesuvius in 79 AD, the Oregon Museum of Science and Industry (OMSI) in Portland (Oregon) is aiming to create this week-end the world’s largest volcanic eruption with baking soda and vinegar.

The experiment is a classic one, often shown or made by pupils in the schools. Its super-sized version will be 10 metres tall and is expected to break the existing Guinness World Record (a volcano 9.30 metres tall made with the same ingredients.  Construction for the volcano began on July 12th in the OMSI front plaza. The eruption is scheduled for 3 p.m. on July 23rd, with activities starting at 11 a.m. leading up to the explosion.

The “Pompei”exhibition runs from June 24th to October 22nd at OMSI, 1945 S.E. Water Avenue in Portland.  Tickets are $10-$26.

Source : The Oregonian.

By clicking on this link, you will find the recipe to build your own volcano at home!

http://www.espace-sciences.org/juniors/experiences/le-volcan-a-la-grenadine

Qu’on le veuille ou non, rien ne vaut une VRAIE coulée de lave! (Photo: C. Grandpey)

 

Du Mauna Loa à la planète Mars (suite) // From Mauna Loa to Mars (continued)

drapeau francaisLe Mauna Loa est un volcan actif étroitement surveillé par les instruments du HVO. Ces derniers mois, il est aussi devenu un laboratoire pour la NASA dans la perspective de missions vers Mars dans les prochaines décennies.
Les six scientifiques qui vivaient depuis huit mois (voir ma note du 1er avril 2014) sous un dôme sur les pentes du Mauna Loa pour simuler la vie sur Mars sont sortis de leur isolement la semaine dernière. Ils ont été autorisés à quitter la structure qui avait été installée à 2500 mètres d’altitude sur les pentes du volcan et ont pu à nouveau apprécier l’air frais sur leur peau. C’était la première fois qu’ils quittaient le dôme sans avoir au préalable enfilé une combinaison spatiale.
Ces scientifiques faisaient partie d’une expérience financée par la NASA et dont le but était de d’observer comment des hommes pouvaient travailler en équipe en situation d’isolement total. Ils ont été contrôlés par les caméras de surveillance, des capteurs épiant leurs moindres mouvements et d’autres contrôleurs électroniques. L’emplacement de la coupole sur le volcan (voir photo ci-dessous), le silence de cet environnement et son isolement simulé ont créé des conditions semblables à celles de l’espace. En regardant par les hublots, les scientifiques ne voyaient qu’un univers de champs de lave et de montagnes.
L’observation des émotions et des faits et gestes des membres de l’équipe scientifique dans une situation d’isolement total pourrait donner des indications précieuses aux équipes au sol lors des missions futures et permettre de déterminer si un membre de l’équipe est en train de déprimer ou connaît des problèmes de communication. Un séjour de huit mois dans un espace confiné présente des défis, mais les membres de l’équipe pouvaient se changer les idées en faisant des expériences scientifiques et en se livrant à des séances de yoga. Ils pouvaient également utiliser un tapis roulant fonctionnant à l’énergie solaire et un home-trainer pendant les après-midi où brillait le soleil.
Lorsque les premiers membres de l’équipe ont émergé de la coupole, ils se sont jetés sur les aliments qui leur avaient le plus manqué, comme la pastèque, les œufs, les pêches et les croissants, nourriture très différentes des aliments lyophilisé qu’ils avaient consommé pendant les huit mois de leur séjour en isolement !

Source: Presse hawaiienne.

 ————————————————–

drapeau anglaisMauna Loa is an active volcano closely monitored by the instruments of the Hawaiian Volcano Observatory. These last months, it has become a test field for NASA with the perspective of missions to Mars in the coming decades.

Six scientists who were living under a dome on the slopes of Mauna Loa for eight months (see my note of April 1st 2014) to simulate life on Mars emerged last week from isolation. They stepped outside a dome that had been set up 2500 metres up the slopes of the volcano and could again feel fresh air on their skin. It was the first time they left the structure without donning a spacesuit.

These scientists are part of a human experiment funded by NASA whose purpose was to track how they worked together as a team in complete isolation. They were monitored by surveillance cameras, body-movement trackers and electronic surveys. The dome’s volcanic location (see photo below), silence and its simulated airlock seal provided an atmosphere similar to space. Looking out the dome’s porthole windows, all the scientists could see were lava fields and mountains.

Observing the crew members’ emotions and performance in the isolated environment could help ground crews during future missions to determine if a crew member is becoming depressed or if the team is having communication problems. Spending eight months in a confined space with six people had its challenges, but crew members relieved stress by doing team workouts and yoga. They were also able to use a solar-powered treadmill and stationary bike, but only in the afternoons on sunny days.

The first thing crew members did when they emerged from the dome was to eat foods they had missed, like watermelon, eggs, peaches and croissants, very different from the freeze-dried food they had been consuming during their stay in isolation!

Source: Hawaiian newspapers.

Coupole

Vue de la coupole sur le flanc du Mauna Loa, avec le Mauna Kea à l’arrière-plan.

(Crédit photo: Neil Scheibelhut / University of Hawaii at Manoa)