stringtranslate.com

Сальтация (геология)

Сальтация песка

В геологии сальтация (от латинского saltus  «прыжок») — это особый тип переноса частиц 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 цитата ]

Процесс

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, становятся достаточными, 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 в результате ускорения жидкостью, она может выбросить или разбрызгать другие частицы в процессе сальтации, [3] что усиливает 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 повторяется постоянно, постепенно разрушая русло реки, но также перенося свежий материал из верхнего течения.

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]


Соленый песок дюн в аэродинамической трубе.

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.

Песок, ударяющийся о песок, с большей вероятностью прилипнет; песок, попавший на более плотную поверхность, с большей вероятностью отскочит. Эта петля обратной связи помогает песку накапливаться, образуя дюны .

Лавины

Слои сальтации также могут образовываться при лавинах . [ нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бэгнольд, Ральф (1941). Физика переносимого ветром песка и пустынных дюн . Нью-Йорк: Метуэн. ISBN 0486439313.[ нужна страница ]
  2. ^ 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 : 2012RPPH...75j6901K. дои : 10.1088/0034-4885/75/10/106901. PMID  22982806. S2CID  206021236.
  3. ^ Райс, Массачусетс; Уиллетс, Б.Б.; Макьюэн, АйК (1995). «Экспериментальное исследование выбросов множественных зерен, образующихся в результате столкновений сальтирующих зерен с плоским слоем». Седиментология . 42 (4): 695–706. Бибкод :1995Седим..42..695Р. doi :10.1111/j.1365-3091.1995.tb00401.x.
  4. ^ Бэгнольд, Ральф (1941). Физика переносимого ветром песка и пустынных дюн . Нью-Йорк: Метуэн. ISBN 0486439313.
  5. ^ Аб Шао, Япин, изд. (2008). Физика и моделирование ветровой эрозии. Гейдельберг: Спрингер. ISBN 9781402088957.[ нужна страница ]
  6. ^ 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. doi :10.1016/j.geomorph.2014.10.028. пористое ветрозащитное ограждение эффективно препятствует дальнейшему выделению сальтирующих частиц песка
  7. Результаты исследования электрического песка, Мичиганский университет, 6 января 2008 г.

Внешние ссылки