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研究人员创建了与真实世界测量相匹配的新模型

在侵蚀、沙丘和空气中被称为气溶胶的尘埃颗粒背后的地质过程中,风并不是唯一起作用的。另一个罪魁祸首是电。通过考虑这两个因素,研究人员在密歇根大学开发了一种新模型,它比几十年前的经典理论更符合“跃变”的真实测量。

跳跃是风吹沙粒穿过景观,使它们在地面和彼此之间反弹的过程。土床上跳跃的颗粒的反弹运动将粉尘气溶胶踢到空气中。

密歇根大学的研究人员说,这项新知识可能会导致更好的气候模型,因为它有助于科学家了解气溶胶是如何释放的。灰尘是一种气溶胶。燃烧化石燃料释放出另一种类型。众所周知,它们通过阻挡和吸收阳光和播种云来影响地球的气候。

大气、海洋和空间科学系副教授尼尔顿·雷诺(Nilton Renno)和博士生贾斯珀·科克(Jasper Kok)证明,与之前的假设相比,跃变产生的静电场足以使弹跳沙粒的浓度增加一倍。有关他们发现的论文将发表在1月11日的《物理评论快报》上。

“气溶胶的影响是气候变化建模中最不确定的过程之一,”Kok说。“我们现在对尘埃气溶胶如何进入大气层的物理学有了更多的了解,所以我们应该能够改进气候模型解释它们排放的方式。”

跃变本身从未被完全理解。直到最近,人们才在自然界中进行了详细的测量,而不是在风洞中。这些自然测量结果与经典理论不符。

雷诺几年前在亚利桑那州研究沙尘暴时首次注意到方程中可能没有电。魔鬼有很强的电场。

雷诺说:“我对这个领域的规模感到惊讶。”

其他人认为电可能参与了突变,但雷诺说,直到现在,还没有人确定这种作用的程度,也没有人建立一个模型来描述包括电在内的过程。

雷诺说:“我们发现,当这些粒子弹跳和相互摩擦时,地面表面带正电荷,而粒子带负电荷。”“电场可以变得强大到足以直接将沙子从表面抬升。”

科克解释说,地面表面起着导体的作用,因为它上面有一层薄薄的水。

研究人员说,这个模型可以准确地再现观察结果。

“这是我们对跃迁物理理解的一个根本性改变,”雷诺说。

雷诺是美国宇航局凤凰号和火星科学实验室火星任务的联合研究员,他推测,这些突变电场在红色星球上变得如此之大,以至于产生了地面火花。

这篇论文名为《风沙中的静电学》。

Kok和Renno关于突变的基础物理学及其对气候的影响的研究得到了美国国家科学基金会物理和动态气象计划的支持。

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