17 октомври 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Как „ледените игли“ тъкат шарки от камъни в замръзналите полета

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 08 октомври 2021 в 00:01 25480
Кръгове от камъни в Свалбард, Норвегия. Всеки кръг е с диаметър приблизително 3 метра. Ново изследване дава представа за това как тези шарки се формират в каменисти, склонни към замръзване ландшафти. Кредит: Bernard Hallet/University of Washington

Природата е пълна с повтарящи се шарки, които са част от красотата на нашия свят. Международен екип с помощта на експериментални инструменти успява да обясни повтарящите се шарки от поредени камъни, които се образуват в студени терени.

Новото проучване, публикувано на 5 октомври в Proceedings of the National Academy of Sciences, показа как ледените игли, растящи на случаен принцип върху замръзнала земя, могат постепенно да преместват какъните в правилни, повтарящи се модели.

Екипът използва комбинация от нови експерименти и компютърно моделиране, за да опише тези поразителни характеристики с нови теоретични прозрения.

„Наличието на тези невероятни модели, които се развиват без никаква намеса от хората, е доста поразително по своята същност“, коментира съавторът Бернар Халет (Bernard Hallet), професор по науки за Земята от Вашингтонския университет. "Това е като японска градина, но къде е градинарят?"

Халет е специализиран в изучаването на моделите (патерните), които се формират в полярните райони, високопланинските и други студени среди. Една от причините за тези шарки са ледените игли. С понижаване на температурата съдържащата се в почвата влага прераства в шипове ледени кристали, които стърчат от земята.

„Когато излезете в задния двор след мразовита нощ и почувствате леко хрускане под крака, вероятно ходите по ледени игли“, обяснява Халет.

За да не става объркване с познатия ми скреж, ето как изглежда игленият лед:

Игленият лед се формира от отделни, неконсолидирани нишки. Кредит: Wikimedia Commons

Лабиринти от камъни в Свалбард, Норвегия. Шарките на лабиринта се образуват там, където камъните са на лек наклон. Новото изследване дава представа за това, как тези характеристики се формират в скалисти, склонни към замръзване терени. Кредит: Bernard Hallet/University of Washington

При образуването на игления лед той има тенденцията да изтласква почвените частици и ако има такива,и малки камъчета. Повече ледени игли може да се образуват върху петна от гола почва в сравнение с покритите със скали площи, обяснява Халет. Ледените игли леко ще изместят останалите камъни в голата област. С годините камъните започват да се струпват на групи, оставяйки оголените петна на практика без камъни.

"Този вид селективен растеж включва интересни ефекти между размера на камъните, влагата в почвата и растежа на ледените игли", разказва Халет.

Водещият автор Цюен-Син Лиу (Quan-Xing Liu) от Източнокитайския обикновен университет използва теренни и лабораторни експерименти, за да разбере самоорганизиращиите се модели в природата. За това изследване експерименталната инсталация представлява плосък квадрат от мокра почва със страни по около 40 см, който започва с камъни, разположени равномерно по повърхността. Изследователите провеждат експеримента през 30 цикъла на замразяване и размразяване. До края на експеримента започват да се появяват повтарящи се шарки.

Линии в Хавай. Повтарящите се цикли на замразяване и размразяване създават линии, когато камъните са на по-стръмно наклонена земя. Новото изследване дава представа за това как тези характеристики се формират в склонни към замръзване терени. Кредит: Bernard Hallet/University of Washington

„Видеоклиповете са доста впечатляващи и показват, че ледът просто се издига и в един цикъл избутва камъните и ги премества леко настрани“, разказва Халет. "Благодарение на тези експерименти и способностите на участниците в изследването да анализират тези резултати, имаме много по-осезаеми, количествени описания на тези характеристики". 

По-нататъшни експерименти разглеждат как моделът се променя в зависимост от концентрацията на камъните, наклона на земята и височината на ледените игли, която също се влияе от концентрацията на камъните. Въз основа на тези резултати авторите са написали компютърен модел, който предсказва какви модели ще се появят в зависимост от концентрацията на камъни и наклона на замръзналите повърхности.

Два различни компютърни модела предвиждат дългосрочното разпределение на камъните върху замръзнала земя в зависимост от първоначалната концентрация на камъните. Лявата колона започва с 20% покритие от камъни, което създава острови, показани тук в бяло; средните редове имат 30% и 40% каменно покритие, което създава лабиринти и червеобразни форми, а четвъртата колона е 80% покритие от камък, което не дава шарки. Дясната колона показва 20% каменно покритие върху леко наклонена земя, камъните са склонни да образуват линии. Кредит: Li et al./PNAS

Справка: Anyuan Li et al, Ice needles weave patterns of stones in freezing landscapes, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2110670118

Източник: How 'ice needles' weave patterns of stones in frozen landscapes, Hannah Hickey, University of Washington


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.