Stalaktit Überraschung: Alle haben dieselbe Form

Platon sagte, dass die meisten Menschen tun
sehen Sie nicht die zugrunde liegende Realität um sie herum. Statt dessen, was sie sehen, sind bloße
Darstellungen, wie Schatten an der Wand einer Höhle.

Wissenschaftler in Arizona haben
diese Allegorie zu Herzen und gegangen auf der Suche nach der zugrunde liegenden Realität genommen
von Stalaktiten - Höhle natürlichen Felsformationen, die von hängen decken wie
riesige Felsen Eiszapfen.

"Jede echte Tropfsteinhöhle
Beulen und wackelt, wird ", sagte Raymond Goldstein von der University of
Arizona. "Aber wir verstehen nun die Grundform der Karotte anmutenden."

Goldstein und seine
Mitarbeiter haben ein mathematisches Modell entwickelt, das den allgemeinen beschreibt
Form. Man nennt dies die "platonische Form" der Stalaktiten. Was ist
Auffällig ist, dass das Modell nur Größe abhängt. Alle Stalaktiten haben die gleichen
Grundform.

"Wenn ich Ihnen sagen
etwas ist ein Kreis oder ein Quadrat, alles, was ich Ihnen sagen, ist die Größe für Sie
um es zu zeichnen,"sagte Goldstein LiveScience.

Stalaktiten in einer Höhle am Kartchner Caverns State Park. ? Noelle Wilson Arizona State Parks Eigentliche Stalaktiten (links) und Computer modelliert Versionen (rechts). Der weiße Balken zeigt vier Zoll. Die schwarze Linie-Diagramm ist die allgemeine mathematische Form während der rot schattiert Regionen sind Abweichungen in den Daten. Kredit: R.E. Goldstein, Universität von Arizona

Stalaktiten sind ähnlich wie in
dass Sie die Form richtig erraten konnte, auch wenn das einzige, was Sie wusste, war
das Verhältnis zwischen der Länge und Breite. Um dies vorstellen, stellen Sie vor, wobei
die äußeren Schalen aus einem Haufen von Stalaktiten und verkleinern oder erweitern Sie
die gleiche Größe, würde sie wie Pappbecher ordentlich ineinander stapeln.

Die Formel, die beschreibt
Stalaktiten ist kompliziert. "Es ist eine völlig neue mathematische Form als
Soweit wir wissen,"sagte Goldstein.

Tropf, Tropf

Stalaktiten wachsen wo
Wasser, Kohlendioxid und Calciumcarbonat enthalten sickert in einem unterirdischen
Höhle. Da das Wasser von der Decke tropft, entweicht das Kohlendioxid in
"eine sanfte Version was passiert beim Öffnen einer Getränkedose" Goldstein
erklärt.

Der Verlust des Kohlenstoffs
dioxid ändert der Säure oder der pH-Wert des Wassers, wodurch das Kalzium
Carbonat, auf der Gesteinsoberfläche zu hinterlegen.

Obwohl diese Chemie hatte
schon seit einiger Zeit bekannt, Goldstein-Team war in der Lage, Flüssigkeit aufzunehmen
Dynamik von Dünnfilmen, ein vollständiges Modell zu erreichen. In der Regel die
Stalaktit Wachstum wird durch die Tatsache, die Tröpfchen Wasser beeinflusst wird Form an
die untere Spitze des hängenden Felsen.

"Sie wachsen schneller in der Nähe von der
Tip, weil es mehr Wasser,"sagte Goldstein. "Die"
Tropfsteinhöhle wird mehr schneller als es breiter wird."

Im Durchschnitt, die Länge einer
Stalaktit erhöht sich mit einer Geschwindigkeit von einem Zentimeter pro Jahrhundert. Wenn die Wissenschaftler
simuliert den Prozess auf einem Computer, fanden sie, sie bekam die gleiche intrinsische
Egal, die Tropf-Rate zu gestalten oder Carbonat Konzentration, die sie verwendet.

Testen Sie ihr Modell der
Forscher ging zum Kartchner Caverns State Park, im nahe gelegenen Benson, Arizona,
und machte Fotos von 20 verschiedenen Stalaktiten.

Tricky messen

Weil die Formationen sind
zerbrechlich, das Team konnte nicht nach oben und legte ein Lineal neben jeweils. Stattdessen
Sie glänzten zwei Laserstrahlen eine feste Trennung auf jeder Tropfsteinhöhle,
gab ihnen eine Skala für die Dimensionen in ihren Bildern herauszufinden.

Die Ergebnisse, die
veröffentlicht in einer kommenden Ausgabe der Physical Review Letters, zeigte
dass die echten Stalaktiten das platonische Ideal, um innerhalb von fünf Prozent abgestimmt.

Einige der beobachteten
Abweichungen sind durch regelmäßige Wellen, die Goldstein denkt ähnlich sind
Wellen auf Eiszapfen gesehen.

"Ich glaube nicht, dass es
ein Unfall, den Eiszapfen wie Stalaktiten aussehen,"sagte er.