19Os vulcões

Em 17 de maio de 1980, um geólogo estava num espigão a dez quilômetros do monte Santa Helena, no noroeste dos Estados Unidos, e tirou a fotografia da esquerda, abaixo: um cone liso e nevado, uma das montanhas mais elegantes do país. Havia dois meses que a montanha tremia, e a sua face norte estava inchando para fora como um balão. Na manhã seguinte, às 8h32, um pequeno terremoto a sacudiu. Toda a face inchada deslizou, e o vulcão explodiu de lado. Quando o mesmo espigão pôde ser fotografado de novo, em setembro, a montanha estava como na fotografia da direita.

Neste capítulo, abrimos um vulcão para ver o que provoca uma erupção; descobrimos por que alguns vulcões derramam rios tranquilos de lava enquanto outros explodem em pedaços; e olhamos de novo o mapa-múndi, para ver onde ficam os vulcões e por quê.

O que você já sabe

Um vulcão é um lugar onde a rocha derretida do interior profundo da Terra sai na superfície, e o morro ou a montanha que ela constrói ali. Durante uma erupção, ele lança lava, cinzas e gases (Capítulo 8). Embaixo da crosta, o manto é feito de rocha quente que é sólida, embora possa se deslocar muito devagar (Capítulo 16). O basalto e o granito são rochas ígneas: eles se formam quando a rocha derretida esfria e endurece (Capítulo 15). A casca externa da Terra está partida em placas que se movem alguns centímetros por ano; as suas bordas são os limites de placas (Capítulo 18).

19.1 Dentro de um vulcão

O manto é sólido. Mesmo assim, em alguns lugares, bem fundo embaixo da superfície, uma pequena parte da rocha derrete. A rocha derretida é mais leve que a rocha sólida em volta dela, então ela sobe devagar, se espremendo por rachaduras, como uma gota de óleo que sobe na água.

Definição 19.1 (Magma)

O magma é a rocha derretida embaixo da terra. É um líquido quente que também pode levar cristais e, dissolvidos nele, gases como o vapor de água e o gás carbônico. O magma que sai na superfície se chama lava; ao sair, ele perde a maior parte do seu gás.

O magma que sobe muitas vezes para no caminho, a alguns quilômetros abaixo da superfície, onde se acumula num grande bolsão. Ali ele espera, às vezes durante séculos, até que uma erupção esvazie uma parte dele.

Definição 19.2 (Câmara magmática)

Uma câmara magmática é um grande espaço nas rochas embaixo de um vulcão, a alguns quilômetros de profundidade, onde o magma se acumula antes de uma erupção.

Definição 19.3 (Boca e cratera)

Uma boca é uma abertura na superfície por onde saem o magma, os gases e as cinzas. Uma cratera é a depressão em forma de tigela em volta de uma boca, em geral no alto do vulcão.

Então a mesma rocha derretida tem dois nomes. Embaixo da terra, ela é magma; depois de sair por uma boca, ela é lava. A diferença não é só uma questão de palavras: o magma ainda guarda o seu gás, enquanto a lava perdeu a maior parte dele para o ar. Vamos ver que é esse gás que decide o tipo de erupção de um vulcão.

Qual é a temperatura? Os cientistas do Observatório Vulcanológico do Havaí medem a lava quando ela sai das bocas do Kilauea, um dos vulcões do Havaí: cerca de $1170{}^{\circ}\mathrm{C}$. A rocha quente brilha, e a cor do brilho depende da sua temperatura: câmeras especiais leem de longe a temperatura de um derrame medindo as cores do seu brilho. Até o olho tem uma ideia aproximada, como mostra a tabela.

Observação 19.4 (Uma pele que esfria num segundo)

Quando a lava encontra o ar, a sua superfície esfria centenas de graus por segundo: uma pele escura se forma na hora sobre a rocha incandescente. Embaixo da pele, a lava continua quente por muito tempo. No Havaí, a lava já correu em túneis embaixo do seu próprio teto endurecido por $10\,\mathrm{km}$, de uma boca até o mar, e ainda chegou à praia a cerca de $1140{}^{\circ}\mathrm{C}$: só cerca de 30 graus mais fria que na boca.

19.2 Duas maneiras de entrar em erupção

O monte Santa Helena explodiu em pedaços. Os vulcões do Havaí, ao contrário, em geral derramam uma lava que corre encosta abaixo. Os geólogos classificam as erupções em dois tipos.

Definição 19.5 (Erupções efusivas e explosivas)

Numa erupção efusiva o magma sai tranquilamente como lava, que corre para longe da boca, às vezes por quilômetros, ou jorra em fontes de gotas incandescentes. Numa erupção explosiva o magma é despedaçado pelo seu próprio gás: uma coluna de cinzas, de gases e de pedaços de rocha é lançada bem alto no céu.

O que faz a diferença? Duas coisas: quão fluido é o magma, e quanto gás ele guarda.

Fluido ou viscoso. Alguns magmas são fluidos, quase como mel morno: é o caso do magma que esfria e vira basalto escuro, como no Havaí. Outros magmas são grossos e viscosos, como mel frio ou pasta de dente. Através de um magma fluido, as bolhas de gás sobem com facilidade e escapam na superfície, algumas de cada vez. Num magma viscoso, as bolhas ficam presas.

Pouco ou muito gás. Uma garrafa de água com gás guarda muito gás dissolvido na água, mantido ali pela pressão dentro da garrafa fechada; você não consegue vê-lo. Abra a garrafa, e a pressão cai: aparecem bolhas por toda parte, e, se a garrafa foi sacudida, a espuma jorra para fora. O magma, bem fundo embaixo da terra, também guarda gás dissolvido sob alta pressão. À medida que ele sobe, a pressão cai e o gás sai da solução em forma de bolhas.

Junte as duas coisas. Um magma fluido com pouco gás deixa as suas bolhas irem embora e sai como lava que corre: a erupção é efusiva. Um magma viscoso cheio de gás segura as suas bolhas até que elas incham tanto que rasgam o magma em farrapos: a erupção é explosiva. Os farrapos de magma espumoso se solidificam no ar e viram cinzas e pedra-pomes, uma rocha tão cheia de bolhas que consegue flutuar.

Exemplo 19.6 (Pinatubo, 1991: o refrigerante sem gás e o refrigerante sacudido)

Em junho de 1991, o primeiro magma chegou à superfície do monte Pinatubo, nas Filipinas. No caminho para cima, ele tinha perdido a maior parte do seu gás, “como uma garrafa de refrigerante que perdeu o gás”, nas palavras dos cientistas que observavam. Ele saiu devagar e se empilhou num monte sobre a boca: nenhuma explosão. Depois, em 12 de junho, um magma ainda cheio de gás chegou à superfície e explodiu — a coluna da fotografia acima. Em 15 de junho, chegou um magma ainda mais rico em gás, e o vulcão teve uma das maiores erupções do século XX: ele lançou mais de cinco quilômetros cúbicos de rocha e de cinzas, a sua nuvem de cinzas subiu a $35\,\mathrm{km}$ de altura, e o alto da montanha desabou numa depressão de $2.5\,\mathrm{km}$ de largura. O mesmo vulcão, a mesma semana: o gás fez a diferença.

A forma de um vulcão guarda a memória das suas erupções. A lava fluida corre longe antes de endurecer, então, camada após camada, ela constrói uma montanha larga de encostas suaves, com a forma do escudo de um guerreiro deitado no chão: um vulcão-escudo. O Mauna Loa, no Havaí, é um deles. A lava viscosa e as cinzas se empilham perto da boca, num cone íngreme feito de camadas de lava e de cinzas: um estratovulcão (estrato quer dizer camada). O monte Santa Helena e o Pinatubo são dois deles.

Método 19.7 (Efusiva ou explosiva? Quatro pistas)

Para saber, a partir de uma descrição ou de uma fotografia, que tipo de erupção um vulcão tem, procure estas pistas.

1. O que sai? Lava que corre ou jorra em fontes: efusiva. Uma coluna de cinzas, pedaços de rocha lançados: explosiva.
2. A forma do vulcão. Uma montanha larga de encostas suaves: erupções sobretudo efusivas. Um cone íngreme: muitas vezes explosivas.
3. O magma. Fluido, pouco gás: efusiva. Viscoso, muito gás: explosiva.
4. As rochas deixadas para trás. Derrames de lava escuros e maciços: efusiva. Camadas de cinzas e de pedra-pomes: explosiva.

Exemplo 19.8 (Usar as pistas)

Um viajante descreve um vulcão: “uma montanha enorme, suavemente arredondada, com derrames de lava negra por toda parte nas suas encostas, alguns deles com só alguns anos”. A pista 2 (encostas suaves) e a pista 4 (derrames de lava escuros) apontam as duas para erupções efusivas: é um vulcão-escudo, como o Mauna Loa.

No laboratório — Um vulcão numa garrafa (em aula, com a professora)

A professora pega duas garrafas fechadas de água com gás. Uma ficou parada; a outra foi sacudida de leve. As duas são abertas ao ar livre, em cima de uma bacia, apontadas para longe de todo mundo. A garrafa parada chia e deixa subir algumas bolhas; a sacudida explode em espuma que jorra para fora. Que garrafa é como o magma do Havaí, e qual é como o do Pinatubo? Depois, jogue um pedaço de pedra-pomes e um seixo numa tigela de água: a pedra-pomes flutua. Observe-a com uma lupa: ela é cheia de buracos, as bolhas de gás congeladas na rocha quando o magma explodiu.

19.3 O que sai de um vulcão

Uma erupção lança muito mais que lava: gases, cinzas, pedaços de rocha e, nos piores casos, avalanches de cinzas quentes.

O gás mais abundante, de longe, é o vapor de água. As grandes erupções liberam quantidades enormes de gás em pouco tempo: num único dia de 1991, o Pinatubo deve ter mandado mais de 250 milhões de toneladas de gás para a alta atmosfera.

Definição 19.9 (Fluxo piroclástico)

Um fluxo piroclástico é uma avalanche rápida de gás quente, de cinzas e de pedaços de rocha, de grãos de poeira a matacões, que desce as encostas de um vulcão a toda a velocidade durante uma erupção explosiva. (Piro quer dizer fogo, e clástico quer dizer feito de pedaços quebrados.)

Os fluxos piroclásticos em geral andam a mais de $80\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, e as rochas e os gases dentro deles em geral estão entre 200 e $700{}^{\circ}\mathrm{C}$. Em geral, eles seguem os vales, como a água, e derrubam, queimam ou soterram quase tudo no seu caminho. Em 18 de maio de 1980, os fluxos piroclásticos do monte Santa Helena correram a 80 a $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, a uma temperatura de pelo menos $700{}^{\circ}\mathrm{C}$, e chegaram a $8\,\mathrm{km}$ da cratera.

A tabela resume os produtos de um vulcão.

Método 19.10 (Quanto tempo leva?)

Para descobrir quanto tempo algo que se move a uma velocidade conhecida leva para percorrer uma distância, divida a distância pela velocidade:

$$\text{tempo} = \frac{\text{distância}}{\text{velocidade}}.$$

Com uma distância em quilômetros e uma velocidade em quilômetros por hora, o tempo sai em horas; multiplique por 60 para obter minutos.

Exemplo 19.11 (Uma corrida contra um fluxo piroclástico)

Um fluxo piroclástico que anda a $120\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ vai na direção de uma aldeia a $6\,\mathrm{km}$ vale abaixo. Ele leva $6 \div 120 = 0.05$ hora, ou seja, $0.05 \times 60 = 3$ minutos. Três minutos: ninguém consegue sair do vale correndo, nem mesmo de carro, a tempo. As pessoas só estão seguras se tiverem partido antes da erupção.

Observação 19.12 (Os fluxos de lama: o perigo que vem depois)

Uma erupção deixa as encostas cobertas de cinzas soltas. Quando a chuva cai sobre elas, ou quando o calor derrete a neve e o gelo do cume, as cinzas viram fluxos de lama que descem os vales a toda a velocidade. Em 18 de maio de 1980, os fluxos de lama do monte Santa Helena danificaram 27 pontes e quase 200 casas. Em volta do Pinatubo, as chuvas fortes dos anos seguintes transformaram as cinzas em fluxos de lama gigantes que soterraram aldeias inteiras: eles causaram mais estragos que a própria erupção.

19.4 Onde ficam os vulcões?

A Smithsonian Institution, em Washington, mantém uma lista de todos os vulcões que sabemos que entraram em erupção nos últimos 12 000 anos: 1 214 vulcões, em terra e embaixo do mar. Para cada um, a lista diz onde ele fica em relação às placas. O mapa abaixo os colore desse jeito.

Proposição 19.13 (A maioria dos vulcões fica nos limites de placas)

Dos 1 214 vulcões ativos nos últimos 12 000 anos, 838 (69 %) ficam onde uma placa afunda embaixo de outra e 221 (18 %) onde as placas se afastam; 149 (12 %) ficam dentro de uma placa, longe das suas bordas. Para os 6 últimos (0.5 %), a situação é desconhecida.

Onde as placas se afastam. Ao longo das dorsais oceânicas, e em riftes como o que está rasgando a África Oriental, as placas se afastam uma da outra. O magma sobe do manto para as fendas que se alargam e as preenche: forma-se crosta nova. A maioria das dorsais fica embaixo do mar, mas a Islândia fica bem em cima da dorsal mesoatlântica: ali, esses vulcões podem ser vistos em terra. O seu magma é sobretudo basalto fluido, e as suas erupções são sobretudo efusivas.

Onde uma placa afunda embaixo de outra. Mais de dois vulcões em cada três ficam aqui, ao longo de linhas que seguem as bordas do oceano Pacífico — o “Círculo de Fogo” — e em alguns outros lugares. Lá no fundo, ao longo da placa que afunda, uma parte da rocha derrete em parte; os cientistas ainda discutem exatamente qual rocha derrete, a placa que afunda ou a placa de cima, ou as duas. O magma que sobe ali muitas vezes é viscoso e cheio de gás: são os vulcões explosivos, como o monte Santa Helena e o Pinatubo. Os dados mostram isso: dos 660 cones íngremes (estratovulcões) da lista, 564 — ou seja, 85 % — ficam onde uma placa afunda embaixo de outra.

Dentro de uma placa. Alguns vulcões ficam longe de qualquer limite. Os mais famosos são os do Havaí, no meio do oceano Pacífico, a mais de $3200\,\mathrm{km}$ da borda mais próxima de uma placa.

Definição 19.14 (Ponto quente)

Um ponto quente é um lugar, bem fundo no manto, que continua quente durante milhões de anos e alimenta sem parar de magma os vulcões da superfície, mesmo longe das bordas das placas.

O ponto quente fica onde está, enquanto a placa acima dele se move. Um vulcão cresce acima do ponto quente; depois, a placa em movimento o leva embora, e ele morre, enquanto um novo vulcão cresce sobre o ponto quente, atrás dele. Com o tempo, a placa leva toda uma fileira de vulcões, o mais velho mais longe do ponto quente. É exatamente o que vemos no Havaí: as rochas mais velhas da ilha de Kauai, na ponta noroeste das ilhas habitadas, têm cerca de 5.5 milhões de anos e estão muito desgastadas pela chuva e pelas ondas; na Ilha Grande, na ponta sudeste, as rochas mais velhas da superfície têm menos de 0.7 milhão de anos, e ainda sai lava nova.

História — Um geofísico e uma fileira de ilhas

Por que uma cadeia de ilhas vulcânicas surgiria no meio da maior placa da Terra? Em 1963, o geofísico canadense J. Tuzo Wilson propôs uma resposta. As ilhas do Havaí, sugeriu ele, formam uma fileira porque a placa do Pacífico se move sobre uma fonte de calor profunda e fixa no manto, que derrete em parte a placa acima dela. Se ele tivesse razão, as ilhas deveriam ser mais velhas e mais desgastadas quanto mais longe ficassem dos vulcões ativos da Ilha Grande. As idades das suas rochas mostram exatamente isso. Uma única ideia explicou ao mesmo tempo a fileira e a ordem das idades. (Wilson também é o cientista que descobriu os limites transformantes, onde as placas deslizam uma ao lado da outra.)

19.5 Viver com os vulcões

Muitas pessoas moram perto de vulcões: cerca de 3 milhões moravam na região em volta do Pinatubo em 1991. Felizmente, uma grande erupção muitas vezes dá sinais de aviso. O magma que sobe empurra as rochas para os lados: o chão racha e treme com pequenos terremotos, as encostas incham, gases escapam. No monte Santa Helena, os primeiros pequenos terremotos vieram em 16 de março de 1980; até 17 de maio, tinha havido mais de 10 000, e a face norte tinha inchado para fora pelo menos $137\,\mathrm{m}$. Os cientistas mediram tudo isso e a área foi fechada; mesmo assim, 57 pessoas morreram em 18 de maio.

No Pinatubo, em 1991, os cientistas que observavam os terremotos, os gases e o inchaço do vulcão deram o alerta a tempo: as pessoas que moravam perto do vulcão partiram, e pelo menos 5 000 vidas foram salvas.

Observação 19.15 (Nunca chegue perto de um vulcão em erupção)

Observar uma erupção é só para os lugares que as autoridades abriram ao público. Os gases, as rochas que caem, a crosta de lava fresca que se quebra embaixo dos pés e os fluxos piroclásticos podem matar, muitas vezes sem aviso. Os observatórios vulcanológicos publicam o que é seguro visitar: siga-os sempre.

19.6 Exercícios

Exercício 19.1 ★

Ligue cada palavra ao seu significado: magma; lava; câmara magmática; boca; cratera. (a) Uma depressão em forma de tigela no alto de um vulcão. (b) Rocha derretida embaixo da terra. (c) Uma abertura por onde o magma sai. (d) Rocha derretida que saiu na superfície. (e) Um grande bolsão de magma a alguns quilômetros embaixo de um vulcão.

Solução

Solução de Exercício 19.1.

(a) cratera; (b) magma; (c) boca; (d) lava; (e) câmara magmática.

Exercício 19.2 ★

Efusiva ou explosiva? (a) Rios de lava incandescente descem uma encosta suave. (b) Uma coluna de cinzas sobe $35\,\mathrm{km}$ no céu. (c) Uma fonte de gotas incandescentes jorra de uma fenda. (d) Uma avalanche de cinzas e de gás quentes desce um vale a toda a velocidade.

Solução

Solução de Exercício 19.2.

(a) Efusiva. (b) Explosiva. (c) Efusiva: uma fonte de lava lança gotas incandescentes que caem de volta e correm; o magma não é transformado em cinzas. (d) Explosiva: é um fluxo piroclástico.

Exercício 19.3 ★

Verdadeiro ou falso? Corrija as falsas. (a) Magma e lava são dois nomes da mesma rocha derretida, embaixo da terra e na superfície. (b) O gás vulcânico mais abundante é o gás carbônico. (c) Um fluxo piroclástico é um rio de lava líquida. (d) Os vulcões do Havaí ficam num limite de placas.

Solução

Solução de Exercício 19.3.

(a) Verdadeiro. (b) Falso: o gás vulcânico mais abundante é o vapor de água; o gás carbônico vem depois. (c) Falso: um fluxo piroclástico é uma avalanche de gás quente, de cinzas e de pedaços de rocha. (d) Falso: eles ficam dentro da placa do Pacífico, a mais de 3200 km do limite mais próximo, sobre um ponto quente.

Exercício 19.4 ★

Use a tabela das cores do brilho. (a) A lava brilha em amarelo: dê a sua temperatura. (b) Um derrame que está endurecendo brilha em vermelho-escuro: dê a sua temperatura. (c) Uma fotografia mostra lava laranja na frente de um derrame e lava amarela perto da boca. Onde é mais quente? Por quê?

Solução

Solução de Exercício 19.4.

(a) De cerca de 1000 a 1200 graus. (b) De cerca de 600 a 800 graus. (c) Perto da boca, onde a lava é amarela (de 1000 a 1200 graus), e não laranja (de 800 a 1000 graus): a lava esfria à medida que se afasta da boca.

Exercício 19.5 ★★

Use o gráfico de barras dos 1 214 vulcões. (a) Quantos vulcões ficam num limite de placas (onde as placas se afastam, ou onde uma afunda embaixo de outra)? (b) Que porcentagem de todos os vulcões isso representa? (c) Verifique que as quatro porcentagens da proposição somam cerca de 100 %.

Solução

Solução de Exercício 19.5.

(a) $838 + 221 = 1059$ vulcões. (b) $1059 \div 1214 \approx 0.872$: cerca de 87 %. (c) $69 + 18 + 12 + 0.5 = 99.5$, cerca de 100 %: a pequena diferença vem do arredondamento de cada porcentagem.

Exercício 19.6 ★★

Dos 660 cones íngremes (estratovulcões) da lista, 564 ficam onde uma placa afunda embaixo de outra, 62 onde as placas se afastam e 33 dentro de uma placa. (a) Encontre a porcentagem de cones íngremes que ficam onde uma placa afunda embaixo de outra. (b) Quantos cones íngremes sobram para a situação “desconhecida”? (c) Use as quatro pistas: que tipo de erupções devemos esperar ao longo do Círculo de Fogo?

Solução

Solução de Exercício 19.6.

(a) $564 \div 660 \approx 0.855$: cerca de 85 %. (b) $660 - 564 - 62 - 33 = 1$: um cone íngreme. (c) Os cones íngremes são construídos por lava viscosa e cinzas, a marca das erupções explosivas: ao longo do Círculo de Fogo, onde uma placa afunda embaixo de outra, esperamos muitas erupções explosivas, como as do monte Santa Helena e do Pinatubo.

Exercício 19.7 ★★

No Kilauea, a lava sai da boca a cerca de $1170{}^{\circ}\mathrm{C}$. Num túnel de lava, ela chegou ao mar, a $10\,\mathrm{km}$, a cerca de $1140{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Quantos graus ela esfriou? (b) Quantos graus isso dá por quilômetro? (c) A lava ao ar livre esfria centenas de graus por segundo na sua superfície. Explique por que a lava do túnel continuou tão quente.

Solução

Solução de Exercício 19.7.

(a) $1170 - 1140 = 30$ graus. (b) $30 \div 10 = 3$ graus por quilômetro. (c) No túnel, a lava não toca o ar: o teto endurecido acima dela segura o calor, como a tampa de uma panela. Ao ar livre, a sua superfície perde calor para o ar na hora.

Exercício 19.8 ★★

As rochas mais velhas de Kauai têm cerca de 5.5 milhões de anos; as da Ilha Grande, menos de 0.7 milhão de anos. (a) Que ilha é mais velha? Por pelo menos quantos milhões de anos? (b) Que ilha está mais desgastada? Por quê? (c) Que ilha fica sobre o ponto quente hoje? (d) Kauai fica a noroeste da Ilha Grande. Em que direção a placa do Pacífico leva as ilhas?

Solução

Solução de Exercício 19.8.

(a) Kauai, por pelo menos $5.5 - 0.7 = 4.8$ milhões de anos. (b) Kauai: a chuva e as ondas a desgastam há muito mais tempo. (c) A Ilha Grande, onde ainda sai lava nova. (d) Para o noroeste: Kauai, levada para longe do ponto quente primeiro, hoje fica a noroeste dele.

Exercício 19.9 ★★

As ilhas do Havaí ficam a mais de $3200\,\mathrm{km}$ do limite de placas mais próximo. (a) Por que isso é surpreendente para vulcões? (b) Explique em três ou quatro frases de onde vem o seu magma. (c) No mapa dos vulcões, de que cor eles são?

Solução

Solução de Exercício 19.9.

(a) Quase todos os vulcões ficam em limites de placas (87 % na lista): vulcões tão longe de qualquer limite são uma exceção. (b) Bem fundo no manto, embaixo do Havaí, um ponto quente continua quente durante milhões de anos. Ele derrete em parte a rocha acima dele. O magma, mais leve que a rocha sólida em volta, sobe através da placa e entra em erupção. Enquanto a placa se move, novos vulcões crescem sobre o ponto quente e os velhos são levados embora. (c) Pontos laranja (“dentro de uma placa”).

Exercício 19.10 ★★

Em junho de 1991, o primeiro magma do Pinatubo saiu tranquilamente; três dias depois, outro magma explodiu. Usando as duas garrafas de água com gás, explique a diferença. Qual dos dois magmas tinha perdido o seu gás no caminho para cima?

Solução

Solução de Exercício 19.10.

O primeiro magma tinha perdido a maior parte do seu gás no caminho para cima, como uma garrafa de água com gás deixada aberta ou parada: quando ele chegou à superfície, não sobrava nada para despedaçá-lo, e ele saiu devagar. O magma de 12 e 15 de junho ainda guardava o seu gás, como a garrafa sacudida: quando a pressão caiu perto da superfície, o gás formou bolhas de uma vez, que incharam e rasgaram o magma viscoso em cinzas. O primeiro magma é o que tinha perdido o seu gás.

Exercício 19.11 ★★★

Uma aldeia fica a $10\,\mathrm{km}$ de um vulcão, vale abaixo. (a) Um fluxo piroclástico anda a $80\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. Quantos minutos ele levaria para chegar à aldeia? (b) Mesma pergunta a $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. (c) Uma família precisa de 20 minutos para partir de carro. Explique por que o alerta tem de vir antes de a erupção começar, e não quando o fluxo é visto.

Solução

Solução de Exercício 19.11.

(a) $10 \div 80 = 0.125$ hora, e $0.125 \times 60 = 7.5$ minutos. (b) $10 \div 130 \approx 0.077$ hora, cerca de $0.077 \times 60 \approx 4.6$ minutos, então cerca de 5 minutos. (c) A família precisa de 20 minutos, mas o fluxo chega em 5 a 8 minutos: quando o fluxo é visto, já é tarde demais. A família só pode estar segura se partir quando os cientistas virem os sinais de aviso, antes da erupção.

Exercício 19.12 ★★★

As cinzas do monte Santa Helena deram uma volta inteira na Terra em 15 dias. Um grau de latitude tem cerca de $111\,\mathrm{km}$, e uma volta completa tem 360 graus. (a) Qual é, aproximadamente, o comprimento de uma volta completa da Terra, em quilômetros? Arredonde para o milhar mais próximo. (b) Quantos quilômetros as cinzas percorreram por dia, em média? (c) Quantos quilômetros por hora isso dá? (d) As cinzas são levadas pelo vento ou pela sua própria velocidade? Explique.

Solução

Solução de Exercício 19.12.

(a) $111 \times 360 = 39\,960$: cerca de 40 000 km. (b) $40\,000 \div 15 \approx 2667$: cerca de 2 670 km por dia. (c) $2667 \div 24 \approx 111$: cerca de 110 km por hora. (d) Pelo vento: as cinzas finas não têm velocidade própria depois que a erupção as lançou para cima; elas flutuam no alto do ar e o vento as leva, enquanto elas caem devagar.

19.7 Problema: O dia em que a montanha perdeu o topo

Problema 19.1

Problema de fim de semana — os sinais de aviso do monte Santa Helena, a erupção de 18 de maio de 1980 e quanto da montanha desapareceu

O monte Santa Helena fica no noroeste dos Estados Unidos. Use as fotografias do começo do capítulo, o mapa dos vulcões e os números abaixo, medidos pelo U.S. Geological Survey.

Parte I — Antes da erupção.

1. Os primeiros pequenos terremotos vieram em 16 de março de 1980; a grande erupção, em 18 de maio. Quantos dias se passaram entre os dois? (Março tem 31 dias, e abril 30.)
2. Até 17 de maio, mais de 10 000 terremotos tinham sido registrados, nos 62 dias desde 16 de março. Quantos isso dá, aproximadamente, por dia, em média?
3. A face norte da montanha inchou para fora pelo menos $137\,\mathrm{m}$. Explique por que o inchaço preocupou os cientistas.
4. No mapa dos vulcões, o monte Santa Helena é um triângulo azul. O que isso diz sobre a sua situação? Que tipo de erupção você espera, e que forma de vulcão?

Parte II — 18 de maio de 1980.

5. Às 8h32, um pequeno terremoto fez a face inchada deslizar. O deslizamento andou a até $240\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. Quantos quilômetros isso dá por minuto?
6. O deslizamento destampou o magma como uma rolha arrancada de uma garrafa sacudida. Explique por que o vulcão então explodiu de lado.
7. A explosão lateral andou a pelo menos $480\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ e chegou a $27\,\mathrm{km}$ do vulcão. A essa velocidade, quantos minutos ela levou, no máximo, para chegar lá?
8. Os fluxos piroclásticos andaram a até $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ e chegaram a $8\,\mathrm{km}$ da cratera. Quantos minutos eles levaram a essa velocidade? Arredonde para o minuto mais próximo.

Parte III — Depois.

9. A coluna de cinzas chegou a uma altura de cerca de $24\,\mathrm{km}$ em menos de 15 minutos. Quantas vezes mais alta que o monte Everest ($8.8\,\mathrm{km}$) é isso? Arredonde para uma casa decimal.
10. Entre 1980 e 1986, uma lava viscosa saiu na cratera e construiu um monte de $267\,\mathrm{m}$ de altura sobre a boca. Essas erupções foram efusivas ou explosivas? De que garrafa de água com gás elas fazem você lembrar?
11. Observe as duas fotografias do vulcão. Descreva em duas frases o que mudou.
12. Antes da erupção, o cume ficava a $2950\,\mathrm{m}$ acima do nível do mar; depois dela, o ponto mais alto ficava a $2549\,\mathrm{m}$. Quantos metros de altura a montanha perdeu?

Solução

Solução de Problema 19.1.

1. De 16 a 31 de março: $31 - 16 = 15$ dias; depois, 30 dias de abril e 18 dias de maio: $15 + 30 + 18 = 63$ dias.

2. $10\,000 \div 62 \approx 161$: mais de 160 pequenos terremotos por dia, em média.

3. O inchaço mostrava que o magma tinha subido bem alto dentro da montanha e empurrava a rocha para fora. Ele também deixava a face norte íngreme e instável, pronta para deslizar.

4. Um triângulo azul fica onde uma placa afunda embaixo de outra. Esperamos um magma viscoso e rico em gás, erupções explosivas e um cone íngreme (um estratovulcão) — exatamente o que mostra a primeira fotografia.

5. $240 \div 60 = 4$ quilômetros por minuto.

6. A face inchada segurava o magma, sob pressão, como a tampa de uma garrafa. Quando ela deslizou, a pressão caiu na hora; o gás dissolvido no magma virou bolhas de uma vez e jorrou pela face aberta — de lado, onde a tampa tinha saído.

7. $27 \div 480 \approx 0.056$ hora, e $0.056 \times 60 \approx 3.4$ minutos. Como a explosão andou pelo menos tão rápido, ela levou no máximo cerca de 3.4 minutos.

8. $8 \div 130 \approx 0.062$ hora, e $0.062 \times 60 \approx 3.7$: cerca de 4 minutos.

9. $24 \div 8.8 \approx 2.7$: a coluna subiu cerca de 2.7 vezes mais alto que o monte Everest.

10. Efusivas: a lava viscosa saiu sem explodir e se empilhou sobre a boca. Como a garrafa que ficou parada, esse magma já tinha perdido a maior parte do seu gás.

11. Antes, a montanha era um cone liso e pontudo coberto de neve, acima de florestas verdes. Depois, o seu cume e a sua face norte desapareceram: uma cratera enorme aberta na nossa direção tomou o seu lugar, e as encostas e o vale na frente estão cinzentos de cinzas e de rocha quebrada.

12. $2950 - 2549 = 401$: a montanha perdeu cerca de 401 m de altura, cerca de 400 metros, como foi contado no 4º ano.