@ 2022.01.13 , 23:39

从南极洲到中国,所有地区的风沙痕迹的内部特征都遵循同一简单的数学关系

或许你没有亲眼见过,但十有八九在电视或照片上看到过:沙漠上有一道道仿若正弦曲线的波浪痕迹。那是风留下的印记。

其中某些沙浪的波长在30厘米和数米之间,这种就被称为巨浪。不仅在地球上,我们在火星等其他行星上,也能看到类似的沙漠波纹。

除了它们的规模之外,这些波纹的一个关键特征是所涉及的粒度——颗粒的粗细。然而,这种混合从来都不是单一的。

现在,研究人员发现了巨浪纹的一个令人惊讶的数学特征:基于粒径分布密度的双峰模式,大致分为较粗和较细的颗粒,两者的分布密度最大处对应的粒径之比为常数——过去几十年的研究未有发现。

作者总结说,将来,这个数字可用于对沙粒分类。

他们在论文中写道:“我们发现颗粒尺度运输的特征特征编码在与巨型波共同演化的颗粒大小分布 (GSD) 中。我们对原始和文献数据的整合牢固地确立了理论预测在广泛的地理位置和普遍的环境条件下的准确性和稳健性。”

当风吹过沙子时,巨大的波纹由细颗粒推动粗颗粒形成。以不同的速度行进,粗粒聚集在波纹的顶部,而细粒通常沉降在波谷中。

样本来自以色列、中国、纳米比亚、印度、以色列、约旦、南极洲和美国新墨西哥州的巨型油田。根据在火星和实验室风洞中的观察结果添加了更多的佐证。

使巨型波纹与众不同的是,它们比较小的沙波纹和更大的沙丘更脆弱,并且更容易受到不断变化的风模式的影响——如果风变得太强,产生巨型波纹的机制就会被压倒。

研究人员建议,他们的模型也可用于预测何时会发生崩溃,甚至可以根据以前的巨型海浪留下的沉积物来回顾过去的天气和气候条件。

这些发现甚至适用于地球以外的地方:让我们更好地了解火星等行星的大气条件。

莱比锡大学的理论物理学家 Katharina Tholen 说:“如果我们能够利用普遍的大气条件来解释陆地和地外沙波的起源和迁移,这将是重要的一步。”

该研究已发表在《自然通讯》上。

https://www.sciencealert.com/new-study-reveals-the-secret-math-hidden-in-sand-megaripples


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