Сальтация (геология)
В геологии , сальтация (от латинского saltus «прыжок») — это особый тип частиц переноса такими жидкостями как ветер или вода . Это происходит, когда сыпучие материалы удаляются из слоя и переносятся жидкостью перед транспортировкой обратно на поверхность. Примеры включают перенос гальки реками, занос песка над поверхностью пустыни, выдувание почвы над полями и занос снега по гладким поверхностям, например, в Арктике или канадских прериях . [ нужна ссылка ]
Процесс
[ редактировать ]При низких скоростях жидкости сыпучий материал скатывается вниз по течению, оставаясь в контакте с поверхностью. Это называется ползучестью или рептацией . Здесь сил, действующих со стороны жидкости на частицу, достаточно лишь для того, чтобы перевернуть частицу вокруг точки контакта с поверхностью.
Как только скорость ветра достигает определенного критического значения, называемого порогом удара или жидкости , [1] силы сопротивления и подъемной силы, оказываемые жидкостью, достаточны, чтобы поднять некоторые частицы с поверхности. Эти частицы ускоряются жидкостью и притягиваются вниз под действием силы тяжести, заставляя их двигаться примерно по баллистическим траекториям. [2] Если частица приобрела достаточную скорость за счет ускорения жидкости, она может выбросить или разбрызгать другие частицы в сальтационном состоянии. [3] который распространяет процесс. [4] В зависимости от поверхности частица также может распасться при ударе или выбросить с поверхности гораздо более мелкий осадок. В воздухе этот процесс сальтационной бомбардировки создает большую часть пыли во время пылевых бурь. [5] В реках этот процесс постоянно повторяется, постепенно размывая русло реки, но также принося свежий материал из верховий.
Скорость, с которой поток может перемещать частицы за счет сальтации, определяется формулой Бэгнольда .
Суспензия обычно воздействует на мелкие частицы («маленькие» означает ~70 микрометров или меньше для частиц в воздухе). [5] Для этих частиц силы вертикального сопротивления, возникающие из-за турбулентных колебаний жидкости, по величине аналогичны весу частицы. Эти более мелкие частицы переносятся жидкостью во взвешенном состоянии и переносятся вниз по течению. Чем меньше частица, тем менее важна сила тяжести, направленная вниз, и тем дольше частица может оставаться во взвешенном состоянии. Забор с отверстиями может смягчить сальтацию за счет уменьшения скорости частиц, а песок скапливается на подветренной стороне забора. [6]
Исследование 2008 года показало, что сальтирующие частицы песка создают статическое электрическое поле за счет трения. Соляный песок приобретает отрицательный заряд по отношению к земле, что, в свою очередь, разрыхляет больше частиц песка, которые затем начинают сальтировать. Было обнаружено, что этот процесс удваивает количество частиц, предсказанное предыдущей теорией. [7] Это важно для метеорологии, поскольку именно сальтация частиц песка вытесняет более мелкие частицы пыли в атмосферу. Частицы пыли и другие аэрозоли, такие как сажа, влияют на количество солнечного света, получаемого атмосферой и землей, и являются ядрами конденсации водяного пара.
Лавины
[ редактировать ]Слои сальтации также могут образовываться при лавинах . [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Эолийский рельеф
- Эоловые процессы
- Формула Бэгнольда
- Сальтация (биология)
- Сальтаторная проводимость
- Физика выдуваемого песка и пустынных дюн
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бэгнольд, Ральф (1941). Физика переносимого ветром песка и пустынных дюн . Нью-Йорк: Метуэн. ISBN 0486439313 . [ нужна страница ]
- ^ Кок, Джаспер; Партели, Эрик; Майклс, Тимоти I; Карам, Диана Боу (2012). «Физика переносимого ветром песка и пыли». Отчеты о прогрессе в физике . 75 (10): 106901. arXiv : 1201.4353 . Бибкод : 2012РПФ...75j6901K . дои : 10.1088/0034-4885/75/10/106901 . ПМИД 22982806 . S2CID 206021236 .
- ^ Райс, Массачусетс; Уиллетс, Б.Б.; Макьюэн, АйК (1995). «Экспериментальное исследование выбросов нескольких зерен, образующихся в результате столкновений сальтирующих зерен с плоским слоем». Седиментология . 42 (4): 695–706. Бибкод : 1995Седим..42..695Р . дои : 10.1111/j.1365-3091.1995.tb00401.x .
- ^ Бэгнольд, Ральф (1941). Физика переносимого ветром песка и пустынных дюн . Нью-Йорк: Метуэн. ISBN 0486439313 .
- ^ Jump up to: а б Шао, Япин, изд. (2008). Физика и моделирование ветровой эрозии . Гейдельберг: Спрингер. ISBN 9781402088957 . [ нужна страница ]
- ^ Чжан, Нин; Ли, Сан Джун; Чен, Тин-Го (январь 2015 г.). «Траектории сальтирующих частиц песка за пористым забором». Геоморфология . 228 : 608–616. Бибкод : 2015Geomo.228..608Z . дои : 10.1016/j.geomorph.2014.10.028 .
пористое ветрозащитное ограждение эффективно препятствует дальнейшему выделению сальтирующих частиц песка
- ↑ Результаты исследования электрического песка, Мичиганский университет, 6 января 2008 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Видео о скачках песка в дюнах, Университет штата Канзас
- Крупный план песчаных дюн, Университет штата Канзас
- Библиография эоловых исследований
- Алмейда, член парламента; Партели, EJR; Андраде, Дж.С.; Херрманн, HJ (29 апреля 2008 г.). «Гигантский скачок на Марсе» . Труды Национальной академии наук . 105 (17): 6222–6226. дои : 10.1073/pnas.0800202105 . ПМК 2359785 . ПМИД 18443302 .