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地球科学

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自我排序的沙子创造了神秘的Megaripples

09 May 2018
涟漪和沙丘
波纹沙丘:沙丘在摩洛哥的沙子涟漪(CC By-SA 2.0 / Rosino)

如果您在Blustery Day上去沙漠或海滩,您可能会看到风中创建的一系列地形特征。俯视你的脚,你可能会注意到跳跃的周期性涟漪,跳膜的沙子。您还可以探索更大的沙丘,在几十米的长度上形成。

涟漪和沙丘被认为以非常不同的方式形成,并且在大多数沙质环境中,您不会看到中间长度尺度的周期性结构 - 通常被称为“forbidden region”。这条规则有例外,并且异常大“megaripples”在某些地方找到。现在,德国莱比锡大学的研究人员和以色列的内肯本·吉尔尼亚大学已经制定了这些结构与较大的沙丘一样与之相同的方式。

被认为是砂涟处的同步,其中风吹砂颗粒与砂床中的出现波浪的同步引起的。涟漪很少大于几厘米宽,并且趋于规则地间隔开,在峰之间约10cm。

一个强大的风

沙丘是由风吹过障碍的不对称方式:“如果你站在山顶上,最强的风并不完全在顶部:它’略微逆住这个位置,” explains Leipzig’s Klaus Kroy。可以变成空气流量的粒子的最大质量随着气流速率而增加,因此,随着风在沙丘顶部略微向下减速,它会沉积更多的沙子,使沙丘更大。

通常沙子不会在风中连续飞行,但在离散跳跃时行进几厘米长。对于长度小于约10米的沙丘,这种跳长比最强风的距离从沙丘嵴移位的距离长。因此,从沙丘的迎风侧拾起的沙子没有存放在嵴上,沙丘被风侵蚀。

这些罕见的中间结构被称为Megaripples,直到现在,缺乏任何理论解释。众所周知,他们通常被研究过异常的涟漪,但这只加深了神秘。例如,普通涟漪倾向于是周期性的,并且整齐地表征在连续峰之间的距离。然而,Kroy说,Megaripples说“don’关心最近的邻居在哪里”。此外,Megaripples倾向于用粗砂覆盖:“人们对我说的话‘It’真的很难理解为什么粗粒总是积累在它们上,“” says Kroy.

双峰谷物

当沙丘解释为什么他们没有定期解释哑巴,而是提出其他问题。它们的长度往往不超过30厘米,所以它们怎能稳定?研究人员展示了如何,在特定地质条件下,砂粒块的分布可以成为双峰的分布:精细,灯颗粒在风中跳跃,较粗糙的谷物沿着小跳的沙床蠕动,推着通过较轻的晶粒反复影响。

这些较重的谷物对风速的变化比较轻的晶粒更短的长度鳞片,因此它们可以构建更小的沙丘。然而,与大沙丘不同,Megaripples是瞬态特征,易于暴风雨破坏。这是研究人员说,这是因为粗糙的沙粒将使大风大的跳跃,使小沙丘不稳定。

该团队通过在以色列南部地区沙漠中研究Megaripples的横断面来证实了它的假设。他们还使用先前发布的数据: “我们向人们展示如何查看可用数据并以不同的方式重新解释它,” explains Kroy.

Kroy表明,可以进一步开发分析技术以用于其他领域。“[研究人员]在最近在地球附近的彗星表面上发现了小涟漪,即使在那里’s no atmosphere,” he says, “在这样的条件下,您可以立即看到必须意外 - 有点风。”他还表示,当特征形成的功能时,石化Megaripples的研究可以很久以前告诉我们一些条件。

地质学家 Nathalie Vriend. 剑桥大学对研究印象深刻:“之前有过Megaripples的观察,但这是第一个真正在它们背后进行物理建模的论文之一,”她说。然而,她注意到研究人员’关于各种风速对砂粒尺寸的影响的动力学思想需要现场测试。

研究描述了 自然物理学.

 

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