Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гранулярлы материалдағы қозғалыс
Movement in granular material
Гранулярлы конвекция – бұл дірілдеуге немесе тербеліске ұшыраған гранулярлы материалдың сұйық конвекциясының түрлеріне ұқсас айналым үлгілерін көрсететін құбылыс. Бұл кейде «Бразилия жаңғағы эффектісі» деп аталады, онда әртүрлі өлшемдегі заттардың қоспасы бар гранулярлы материалдың бетінде іріктеулі пішіндес бөлшектердің ең үлкені пайда болады. Бұл атау әртүрлі жаңғақтардан тұратын ыдыстың мысалынан алынған, онда ең үлкені – бразилия жаңғағы. Бұл құбылыс «мюсли эффектісі» деп те аталады, себебі ол әртүрлі өлшемдегі, бірақ ұқсас тығыздыққа ие бөлшектер бар мюсли сияқты таңбалы жармаларда байқалады. Тәжірибелік жағдайларда әртүрлі өлшемдегі бөлшектердің гранулярлы конвекциясы сұйық қозғалысына ұқсас конвекциялық жасушаларды құратыны анықталды.
Granular convection is a phenomenon where granular material subjected to shaking or vibration will exhibit circulation patterns similar to types of fluid convection. It is sometimes called the Brazil nut effect, when the largest of irregularly shaped particles end up on the surface of a granular material containing a mixture of variously sized objects. This name derives from the example of a typical container of mixed nuts, in which the largest will be Brazil nuts. The phenomenon is also known as the muesli effect since it is seen in packets of breakfast cereal containing particles of different sizes but similar density, such as muesli mix. Under experimental conditions, granular convection of variously sized particles has been observed forming convection cells similar to fluid motion.
Зерттеу әдістері
Гранулярлы конвекция магниттік-резонанстық томография (МРТ) арқылы зерттелді, онда сұйықтардағы сияқты (Бенард жасушалары) конвекциялық айналымдарды көруге болады. Басқа зерттеулерде уақыт өте келе КТ сканилері, сындыру көрсеткіші үйлесетін сұйықтар және позитронмен эмиссияны іздеу пайдаланылды.
Granular convection has been probed by the use of magnetic resonance imaging (MRI), where convection rolls similar to those in fluids (Bénard cells) can be visualized. Other studies have used time lapse CT scans, refractive index matched fluids, and positron emission tracing.
Өңдеу
Бұл әсер тамақ өндірісі және осыған ұқсас салалар үшін маңызды.
The effect is of interest to food manufacturing and similar operations.
Астрономия
Астрономияда, мысалы, 25143 Итокава және 101955 Бенну астероидтары сияқты, төмен тығыздықтағы немесе қиыршық тас астероидтарда жиі кездеседі.
In astronomy, it is common in low density, or rubble pile asteroids, for example the asteroid 25143 Itokawa and 101955 Bennu.
Геология
Геологияда бұл құбылыс бұрын мұздықпен жабылған аймақтарда, мысалы, Жаңа Англияда және мәңгілік тоң аймақтарында жиі кездеседі, онда жер беті қырау көтерілуінен дөңгелектелген болады – әр жылдары жерден тереңінен жаңа тастар шығады. Хорас Грили былай деп жазған: «Жаңа Англия шаруашылықтарының бірінде тас жинау – шексіз еңбек. Қанша мұқият жинасаңыз да, келесі жырту кезінде шағын кесек тастардан бастап, қазан сияқты үлкен тастарға дейін жаңа тас-талқандар шығарады». Бұл құбылыстың себебін түсіндіре келе, ол: «Бұл жұмыс көбінесе наурыз немесе сәуір айларында жасалады, осы кезде жер мұз суға толы болады» дейді. Жер асты суы қатып, жоғарыдағы барлық бөлшектерді көтереді. Су еріген кезде кішірек бөлшектер бос кеңістіктерге шөгіп, ал үлкен бөлшектер әлі де көтеріліп тұрады. Мұз үлкен тастарды ұстауын тоқтатқан кезде, олар кем дегенде, төменге сырғып түскен кішірек бөлшектермен сүйеніп тұрады. Бір жыл ішінде қайталап мұздап-еру циклдары процесті жылдамдатады. Бұл құбылыс кері градиенттің туындауына себеп болатын факторлардың бірі болып табылады, оны жер сілкінісі немесе тау көшкіні сияқты жағдайларда топырақтың сұйылуында байқауға болады. Сұйылу – бұл сұйық және ұсақ бөлшекті материалдың дірілдеуінен туындайтын, нәтижесінде сұйық және ұсақ бөлшекті конвекцияға ұқсас айналым үлгілері пайда болатын жалпы құбылыс. Шындығында, сұйылу – бұл сұйық-ұсақ бөлшекті конвекция, ал оның айналым үлгілері топырақ сұйылуын зерттеуде құм қайнарлары немесе құм жанартаулары деп аталады. Ұсақ бөлшекті конвекцияны шөгінді ағыны да көрсетеді, ол – жылдам қозғалатын, сұйытылған бетонға ұқсайтын, біртұтас емес, суға қаныққан шөгіндінің құлауы. Бұл ағындар саз балшықтан алып тастарға дейін, сондай-ақ ағаш кеспелері мен түбірлер сияқты ағаш қалдықтарын да алып жүреді. Ағынды қатты жаңбыр, мұздықтардың еруі немесе осы екеуінің бірігуі тудыруы мүмкін.
In geology, the effect is common in formerly glaciated areas such as New England and areas in regions of permafrost where the landscape is shaped into hummocks by frost heave — new stones appear in the fields every year from deeper underground. Horace Greeley noted "Picking stones is a never ending labor on one of those New England farms. Pick as closely as you may, the next plowing turns up a fresh eruption of boulders and pebbles, from the size of a hickory nut to that of a tea kettle." A hint to the cause appears in his further description that "this work is mainly to be done in March or April, when the earth is saturated with ice cold water". Underground water freezes, lifting all particles above it. As the water starts to melt, smaller particles can settle into the opening spaces while larger particles are still raised. By the time ice no longer supports the larger rocks, they are at least partially supported by the smaller particles that slipped below them. Repeated freeze thaw cycles in a single year speeds up the process. This phenomenon is one of the causes of inverse grading which can be observed in many situations including soil liquefaction during earthquakes or mudslides. Liquefaction is a general phenomenon where a mixture of fluid and granular material subjected to vibration ultimately leads to circulation patterns similar to both fluid convection and granular convection. Indeed, liquefaction is fluid granular convection with circulation patterns which are known as sand boils or sand volcanoes in the study of soil liquefaction. Granular convection is also exemplified by debris flow, which is a fast moving, liquefied landslide of unconsolidated, saturated debris that looks like flowing concrete. These flows can carry material ranging in size from clay to boulders, including woody debris such as logs and tree stumps. Flows can be triggered by intense rainfall, glacial melt, or a combination of the two.