Dampfring

Dampfringe (engl= poloidal vortex rings) an Vulkanen sehen so aus, wie die Rauchringe, die ein geübter Raucher mit dem Mund formen kann. Als Paradebeispiel eines Rauchring-Rauchers fällt mir da Gandalf aus dem Herr der Ringe ein. Ein bekannter vulkanischer Dampfring-Erzeuger ist der Ätna auf Sizilien. Zwischen 1999 und 2002 erzeugte er die Dampfringe häufig, heute kommen sie nur selten vor. Die Dampfringe bestehen überwiegend aus Wasserdampf. Sie steigen senkrecht auf und wer genau hinschaut, der sieht, dass der Dampf im Ring rotiert. Bis vor Kurzem hatte man nur eine ungefähre Vorstellung davon, wie Dampfringe an Vulkanen entstehen.

Länger bekannt ist der physikalische Effekt, der zur Bildung von Dampfringen führt: Sie entstehen, wenn ein Fluid (Dampf) aus einem umschlossenen Raum, durch eine enge Öffnung gedrückt wird. Und das impulsartig, oder sogar explosiv. Dadurch kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen dem äußeren Teilen des Fluids und den Rändern der Öffnung. Es entstehen ringförmig Wirbel, die senkrecht zur Bewegungsachse des Fluids rotieren.

Die Voraussetzungen, dass an einem Vulkan Dampfringe entstehen sind komplexer und wurden von Forschern am Modell nachvollzogen.

Wenn das Magma durch den Schlot aufsteigt, sinkt der Umgebungsdruck, so dass gelöste Gase als Blasen austreten können. Ist das Magma niedrig viskos genug, dann können die Blasen zu Taschen verschmelzen in denen das Gas unter Druck steht. Wenn sie sich der Schlotöffnung nähern, können diese Gasblasen heftig unter Druck geraten und explodieren und heißen Dampf nach oben treiben, manchmal mit nahezu Überschallgeschwindigkeit.

Im simulierten Vulkan interagierte der aus dem Schlot austretende Dampf mit den felsigen Seiten, so dass der Gasball um die Kanten herum aufrollt. Dann, wenn der aufgerollte Dampfring auf die kalte Atmosphäre trifft, kühlt er, verlangsamt, kondensiert und wird sichtbar, ähnlich wie die Kondensstreifen von Flugzeugen.
Entscheidend für die Herstellung von Ringen ist, dass ein vulkanischer Schlot ziemlich kreisförmig sein muss und die Seiten der Öffnung die gleiche Höhe haben müssen. Wenn der Schlot zu unregelmäßig geformt oder aufgebrochen ist, kann kein vernünftiger Ring entstehen.