One Mystery Of Sandstorm Lightning Explained

{h1}

Hoe zandstralen spectaculaire bliksemstralen produceren, is tot nu toe een mysterie gebleven.

Zandstormen kunnen spectaculaire bliksemafbeeldingen genereren, maar hoe ze dat doen is een raadsel.

Door het ontgrendelen van de geheimen van hoe vonken in deze stormen komen vliegen, zoals wetenschappers nu doen, kunnen wetenschappers helpen worstelen met allerlei problemen, van geladen deeltjeswolken die verwoestende explosies in de voedsel-, drugs- en kolenindustrie kunnen veroorzaken om stof te laden dat kan vitale zonnepanelen versluieren tijdens missies naar de maan of Mars.

Zand is een isolator, dus als je ziet dat zandstormen bliksem opwekken, lijkt het wel of je elektriciteit ziet opduiken door een storm vol rubberen ballen. Het is al meer dan 150 jaar een raadsel over hoe zandkorrels de enorme hoeveelheden elektrische lading kunnen overbrengen die nodig is om bliksem te laten gebeuren.

"Het is echt heel verrassend dat we, ondanks onze illusies, de eenvoudigste effecten die Faraday, Kelvin, Maxwell en anderen hebben geleid om elektromagnetisme te bestuderen, niet echt begrijpen," zei natuurkundige Troy Shinbrot van de Rutgers University.

Nu denken Shinbrot en zijn collega's dat een eenvoudig nieuw model kan helpen een aspect van dit mysterie op te lossen.

"We keren terug naar de wortels van de natuurkunde, en we vinden ze rijk aan onontgonnen gedragingen die al eeuwenlang zijn weggezakt," zei Shinbrot.

Hoe het werkt

Uitgaande van de aanwezigheid van een elektrisch veld, worden ronde deeltjes in het veld gemaakt van isolatoren gepolariseerd - dat wil zeggen, elektrische lading verzamelt zich aan elke zijde van de bollen. Wanneer twee van dergelijke deeltjes tegen elkaar botsen, worden de ladingen in elke bol opnieuw gerangschikt, zodat elke twee keer zo gepolariseerd is als hiervoor. Omdat deze deeltjes keer op keer van elkaar wegrotten, konden enorme hoeveelheden lading worden overgedragen, zelfs in de afwezigheid van elk soort geleidend medium.

Dit model voorspelt dat dunne stofwolken slechts zwakke ladingen opbouwen, wat logisch is, omdat dunne wolken slechts een paar deeltjes hebben die tegen elkaar botsen. Verrassend genoeg bouwen dikke wolken met veel deeltjes echter ook slechts zwakke ladingen op, vanwege een fenomeen dat 'granulaire instorting' wordt genoemd.

"In een dikke wolk botsen deeltjes met veel buren, maar omdat elke botsing energie kost, verliezen deeltjes snel energie, en een gedetailleerde berekening laat zien dat elk deeltje in een dikke wolk minder botsingen per tijdseenheid doorstaat dan in een wolk met matige dikte" Shinbrot zei. "Deze 'gêne van rijkdom' is niet intuïtief, maar berekeningen, simulaties en experimenten lijken het effect te bevestigen."

In tussenliggende wolken kan dit echter dramatisch opladen tot gevolg hebben. Experimenten die de onderzoekers uitvoerden met gekleurde glaskralen en elektrische velden ondersteunen hun model.

Het gebruiken

Deze bevindingen zouden kunnen leiden tot methoden om eventuele ongewenste ladingen te verstoren - bijvoorbeeld in een fabriek waar geladen deeltjes tot gevaarlijke explosieve omstandigheden kunnen leiden, "zei Shinbrot.

Ten eerste zou men een bescheiden elektrisch veld kunnen toepassen om de geladen deeltjes naar oppervlakken te lokken om hun lading te neutraliseren. Ten tweede zou men manieren kunnen bedenken om het opladen binnen stofwolken te minimaliseren - men zou bijvoorbeeld een wolk kunnen zaaien met op maat gemaakte deeltjes die kunnen helpen het opladen te stoppen.

Eén mysterie blijft over: wat genereert in de natuur het elektrische veld dat het zand in de eerste plaats polariseert?

"Externe velden van nabijgelegen onweersbuien worden bijvoorbeeld geregistreerd om granen te laden, maar in de woestijn is er meestal geen externe bron", zei Shinbrot. "Dit is een onbeantwoorde vraag."

Shinbrot en zijn collega's hebben hun bevindingen online gepubliceerd op 11 april in het tijdschrift Nature Physics.

  • 101 Fantastische feiten over de aarde
  • Afbeeldingen: De bliksem slaat toe
  • The World's Weirdest Weather


Video Supplement: Do Sandstorms Have Lightning?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com