Ein Geheimnis der Sandsturm Lightning erklärt

Sandstürme erzeugen spektakuläre Blitz zeigt, aber
wie sie das tun, ist ein Rätsel.

Durch das entriegeln die Geheimnisse wie Funken kommen in diesen fliegen
Stürme als Forscher sind nun dabei, Wissenschaftler könnte dazu beitragen, mit allen auseinander zu setzen
Arten von Problemen, aus geladenen Teilchen-Wolken, die verheerenden verursachen können
Explosionen in der Nahrung, Drogen und Kohle zu geladenen Staub, der könnte
verdecken Sie vital Sonnenkollektoren auf Missionen zum Mond oder Mars.

Sand ist ein Isolator, so sehen Sandstürme
erzeugen Blitz wäre etwas wie gerade Strom entstehen aus einem
Sturm voller Gummibälle. Seit mehr als 150 Jahren, ist es ein Rätsel
wie Sandkörner die enormen Mengen an elektrischer übertragen werden können
Gebühr für Blitz dazu benötigt.

"Es wirklich ist ziemlich überraschend für mich, dass trotz unserer
Illusionen, verstehen wir nicht wirklich die einfachste der Effekte, die Faraday geführt,
Kelvin, Maxwell und andere Elektromagnetismus in erster Linie zu studieren"
genannten Physiker Troy Shinbrot an der Rutgers University.

Jetzt glaube, Shinbrot und seine Kollegen ein einfaches neues Modell
könnte dazu beitragen, einen Aspekt dieses Rätsel zu lösen.

"Wir kehren zurück zu den Wurzeln der Physik, und wir sind
finden sie reich an unerforschten Verhaltensweisen, die für schmachtete haben
Jahrhunderte,"sagte Shinbrot.

Wie es funktioniert

Vorausgesetzt, die Anwesenheit eines elektrischen Feldes, Runde Partikel innerhalb
Das Gebiet von Isolatoren werden polarisiert – das heißt, elektrischer Ladung sammelt
auf jeder Seite der Sphären. Wenn zwei solche Teilchen voneinander abprallen der
Gebühren in jede Kugel bekommen so angeordnet, dass jeder zweimal so polarisiert wie ist
vor. Als diese Partikel Rückstoß sich gegenseitig immer wieder riesige Mengen
kostenlos können auch in Abwesenheit jeglicher Art der Durchführung übertragen bekommen
Medium.

Dieses Modell sagt voraus, dass dünne Wolken von Staub nur aufbauen würden
schwache Ladungen, die Sinn macht, wie dünne Wolken nur noch ein paar Teilchen
miteinander kollidieren. Überraschend, Wolken, dick mit vielen Partikeln auch
bauen Sie nur schwach Gebühren als auch durch ein Phänomen, genannt "granular
zusammenbrechen."

"In einer dicken Wolke kollidieren Teilchen mit vielen
Nachbarn, verlieren aber da jede Kollision kostet Energie, Teilchen schnell
Energie und eine detaillierte Berechnung zeigt, dass jedes Teilchen in eine dicke Wolke
erträgt weniger Kollisionen pro Zeiteinheit als in einer moderaten Dicke
Wolke,"sagte Shinbrot. "Diese"Qual der Wahl"ist nicht
intuitiv, noch Berechnungen, Simulationen und Experimente scheinen zu bestätigen die
-Effekt."

Jedoch kann in mittlere Wolken, dramatische aufladen
Ergebnis. Die Forscher Experimente mit farbigen Glasperlen und
elektrische Felder unterstützen ihr Modell.

Setzen sie verwenden

Diese Erkenntnisse könnten zur Methoden führen, um unerwünschte stören
Gebühren aus dem Aufbau – "zum Beispiel in einer Industrieanlage, wo
geladene Teilchen führen zu gefährlichen
explosive Bedingungen", sagte Shinbrot.

Zunächst könnte man ein bescheidenes elektrisches Feld zu ziehen anwenden
die geladenen Teilchen nach unten auf Oberflächen, ihre Ladung zu neutralisieren. Sekunde,
eine möglicherweise in der Lage, herauszufinden, Möglichkeiten zur Minimierung der Aufladung innerhalb von Staubwolken —
Beispielsweise könnte man eine Wolke mit maßgeschneiderte Partikel Samen, die
Laden zu stillen zu helfen.

Ein Rätsel bleibt, was in der Natur die elektrischen erzeugt
Feld, das in erster Linie den Sand polarisiert?

"Externe Felder vom nahe gelegenen Gewitter zum Beispiel
werden aufgezeichnet, Körner, zu berechnen, aber in der Wüste gibt es in der Regel keine solche
externe Quelle,"sagte Shinbrot. "Dies ist eine offene
Frage."

Detaillierte Shinbrot und seine Kollegen ihre Ergebnisse online
April 11 in der Fachzeitschrift Nature Physics.

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