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沙丘动力学的研究将有助于科学家了解火星的地明利下田形

天文学与空间 2022-06-03 00:01:14

FAPESP何塞·塔德乌·阿朗特斯 坎皮纳斯大学的研究人员对长达10厘米的沙丘进行了120多次实验,这些沙丘相互作用几分钟,获得了一个适用于火星表面沙丘的模型,这些沙丘长达数英里,相互作用需要一千多年

信用:FAPESP银行 新月形沙丘是新月形沙丘,它的两个角朝向流体流动的方向

它们出现在不同的环境中,例如水管内或河床上,在那里它们以10厘米波纹的形式出现,在沙漠中它们可以超过100米,在火星表面它们可以长达一公里或更长

如果它们的大小差异很大,那么它们形成和相互作用的时间也很长

数量级的范围从水中的一分钟到大沙漠形成的一年和火星上的一千年

它们是在主要是单向流动的条件下,由诸如气体或液体的流体流和颗粒物质(通常是沙子)之间的相互作用形成的

“有趣的是它们的形成和相互作用动力学的相似性,无论大小

因此,我们可以在实验室里研究水生沙洲,以预测巴西东北部海岸生态系统的沙丘演化,或者调查火星海勒斯蓬图斯地区地形的起源,”巴西圣保罗州坎皮纳斯大学机械工程学院研究员兼教授埃里克·富兰克林说

和他的博士一起工作

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富兰克林的学生威利安·里纪·阿西斯进行了120多项实验,确定了五种基本的巴尔昌之间的相互作用

这项完全在UNICAMP进行的研究发表在《地球物理研究快报》杂志的一篇文章中

FAPESP通过授予富兰克林的第二阶段青年研究员补助金和授予阿西斯的直接博士奖学金支持该项目

这个主题的一个引人注目的方面是,除了在许多不同的环境中呈现出坚固的形状,酒吧通常形成大小大致相同的走廊

对单个沙丘的分析表明,它们应该无限生长,逐渐变大,但事实并非如此

在给定的环境中,对其特征尺寸的一种解释是,二元相互作用,尤其是碰撞,重新分布了大量的沙子,而不是不断生长,它们被细分成更小的沙丘

富兰克林说:“这在过去已经被提出,但是没有人对这些相互作用进行广泛的测试和绘图,因为沙丘碰撞需要几十年才能在陆地沙漠中发生。”

“利用水下沙洲体积小、移动速度快得多的优势,我们在一个由透明材料制成的水动力通道中进行了实验,湍流形成并运送成对的沙洲,同时有一台摄像机拍摄了这一过程

我们首次确定了二元相互作用的五种基本类型

" 在实验中,研究人员独立地改变了问题中涉及的每个参数,如颗粒直径、密度和圆度、水流速度和初始条件

获得的图像由计算机使用研究人员编写的数字代码进行处理

基于这些结果,他们提出了两张地图,为可能的相互作用提供了一个大致的分类

“我们的实验表明,当二元碰撞发生时,最初在下游的巴昌,我

e

在前面,排出了一个沙丘,其质量与上游的巴坎沙丘大致相等

e

”富兰克林说道

“第一印象是上游的沙洲像波浪一样掠过另一个沙洲,但彩色颗粒的使用帮助我们证明了这种情况并没有发生

实际上,上游汇流条进入下游汇流条,汇流条变得太大,释放的质量与接收的质量大致相等

" 这两种机制之间的相互作用基本上涉及两种机制

一种是流体中引起的扰动,它绕过上游汇流条,加速并冲击下游汇流条,汇流条被侵蚀

这被称为“尾流效应”

另一个是碰撞,碰撞的巴钱颗粒融合在一起

“我们的实验数据表明,这两种机制导致了五种类型的巴昌-巴昌相互作用,”富兰克林说

“记住沙丘的速度与其大小成反比,最简单的两种是我们所说的追逐和融合

" 当两个沙丘的大小大致相同时就会发生追逐,而尾流效应造成的侵蚀会使下游沙丘的大小减小

然后,这两个杆以相同的速度移动,并保持彼此恒定的距离

当上游汇流条比下游汇流条小得多时,就会发生汇流

尾流造成的侵蚀并没有显著减小上游沙丘的尺寸,因此沙丘相互碰撞融合,形成了一个单一的沙丘

第三种交互是交换,它更复杂

“当上游沙洲小于下游沙洲时,交换就发生了,但不会小很多

在这里,上游的沙丘也赶上了下游的沙丘,它们相互碰撞

当他们这样做的时候,较小的沙丘上升并蔓延到较大的沙丘上

然而,在这个过程中,被新沙丘偏转的流体流强烈地侵蚀了沙丘的前部,从而喷射出新的沙丘

因为它更小,并且出现在下游,新的沙丘移动得更快,两个沙丘之间出现了一个缺口,”富兰克林说

最后两种相互作用发生在流体流动非常强的时候

“我们所说的‘碎片追逐’是指沙丘的大小不同

下游沙丘的尾流效应如此强烈,以至于分成了两部分

由此产生的两个沙丘都比上游沙丘小

结果是三个沙丘之间的缝隙越来越大

最后一种是“碎片交换”,类似的

不同的是,上游沙丘在分成两部分之前到达下游沙丘,”富兰克林说

这五种类型在随附的视频中很容易理解

事实上,由于文章中描述的电影提供的视觉支持,研究人员能够构建类型学

富兰克林说:“我们对几厘米长、几分钟内形成的水下沙丘的研究结果,极大地推进了对这种沙丘的动力学和形成的理解。”

“通过规模法则,他们使我们能够将发现转移到其他环境中,在那里规模更大,时间跨度更长

了解火星的过去或预测其遥远的未来,这两者目前都是科学家感兴趣的,这些发现可以极大地促进这两者

“沙丘是新月形沙丘,它的两个角朝向流体流动的方向

它们出现在不同的环境中,例如水管内或河床上,在那里它们以10厘米波纹的形式出现,在沙漠中它们可以超过100米,在火星表面它们可以长达一公里或更长

如果它们的大小差异很大,那么它们形成和相互作用的时间也很长

数量级的范围从水中的一分钟到大沙漠形成的一年和火星上的一千年

它们是在主要是单向流动的条件下,由诸如气体或液体的流体流和颗粒物质(通常是沙子)之间的相互作用形成的

“有趣的是它们的形成和相互作用动力学的相似性,无论大小

因此,我们可以在实验室里研究水生沙洲,以预测巴西东北部海岸生态系统的沙丘演化,或者调查火星海勒斯蓬图斯地区地形的起源,”巴西圣保罗州坎皮纳斯大学机械工程学院研究员兼教授埃里克·富兰克林说

和他的博士一起工作

D

富兰克林的学生威利安·里纪·阿西斯进行了120多项实验,确定了五种基本的巴尔昌之间的相互作用

这项完全在UNICAMP进行的研究发表在《地球物理研究快报》杂志的一篇文章中

FAPESP通过授予富兰克林的第二阶段青年研究员补助金和授予阿西斯的直接博士奖学金支持该项目

这个主题的一个引人注目的方面是,除了在许多不同的环境中呈现出坚固的形状,酒吧通常形成大小大致相同的走廊

对单个沙丘的分析表明,它们应该无限生长,逐渐变大,但事实并非如此

在给定的环境中,对其特征尺寸的一种解释是,二元相互作用,尤其是碰撞,重新分布了大量的沙子,而不是不断生长,它们被细分成更小的沙丘

富兰克林说:“这在过去已经被提出,但是没有人对这些相互作用进行广泛的测试和绘图,因为沙丘碰撞需要几十年才能在陆地沙漠中发生。”

“利用水下沙洲体积小、移动速度快得多的优势,我们在一个由透明材料制成的水动力通道中进行了实验,湍流形成并运送成对的沙洲,同时有一台摄像机拍摄了这一过程

我们首次确定了二元相互作用的五种基本类型

" 在实验中,研究人员独立地改变了问题中涉及的每个参数,如颗粒直径、密度和圆度、水流速度和初始条件

获得的图像由计算机使用研究人员编写的数字代码进行处理

基于这些结果,他们提出了两张地图,为可能的相互作用提供了一个大致的分类

“我们的实验表明,当二元碰撞发生时,最初在下游的巴昌,我

e

在前面,排出了一个沙丘,其质量与上游的巴坎沙丘大致相等

e

”富兰克林说道

“第一印象是上游的沙洲像波浪一样掠过另一个沙洲,但彩色颗粒的使用帮助我们证明了这种情况并没有发生

实际上,上游汇流条进入下游汇流条,汇流条变得太大,释放的质量与接收的质量大致相等

" 这两种机制之间的相互作用基本上涉及两种机制

一种是流体中引起的扰动,它绕过上游汇流条,加速并冲击下游汇流条,汇流条被侵蚀

这被称为“尾流效应”

另一个是碰撞,碰撞的巴钱颗粒融合在一起

“我们的实验数据表明,这两种机制导致了五种类型的巴昌-巴昌相互作用,”富兰克林说

“记住沙丘的速度与其大小成反比,最简单的两种是我们所说的追逐和融合

" 当两个沙丘的大小大致相同时就会发生追逐,而尾流效应造成的侵蚀会使下游沙丘的大小减小

然后,这两个杆以相同的速度移动,并保持彼此恒定的距离

当上游汇流条比下游汇流条小得多时,就会发生汇流

尾流造成的侵蚀并没有显著减小上游沙丘的尺寸,因此沙丘相互碰撞融合,形成了一个单一的沙丘

第三种交互是交换,它更复杂

“当上游沙洲小于下游沙洲时,交换就发生了,但不会小很多

在这里,上游的沙丘也赶上了下游的沙丘,它们相互碰撞

当他们这样做的时候,较小的沙丘上升并蔓延到较大的沙丘上

然而,在这个过程中,被新沙丘偏转的流体流强烈地侵蚀了沙丘的前部,从而喷射出新的沙丘

因为它更小,并且出现在下游,新的沙丘移动得更快,两个沙丘之间出现了一个缺口,”富兰克林说

最后两种相互作用发生在流体流动非常强的时候

“我们所说的‘碎片追逐’是指沙丘的大小不同

下游沙丘的尾流效应如此强烈,以至于分成了两部分

由此产生的两个沙丘都比上游沙丘小

结果是三个沙丘之间的缝隙越来越大

最后一种是“碎片交换”,类似的

不同的是,上游沙丘在分成两部分之前到达下游沙丘,”富兰克林说

这五种类型在这个视频中很容易理解

事实上,由于文章中描述的电影提供的视觉支持,研究人员能够构建类型学

富兰克林说:“我们对几厘米长、几分钟内形成的水下沙丘的研究结果,极大地推进了对这种沙丘的动力学和形成的理解。”

“通过规模法则,他们使我们能够将发现转移到其他环境中,在那里规模更大,时间跨度更长

了解火星的过去或预测其遥远的未来,这两者目前都是科学家感兴趣的,这些发现可以极大地促进这两者

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