Пыль Shatters как стекло: в несколько раз больше частиц пыли в атмосфере, чем считалось ранее

Наука (29 декабря 2010) - Ключи к климата в будущем может быть найден в том, как обычное стекло питьевой разрушает. Исследование, входящих в Труды Национальной академии наук считает, что микроскопические частицы пыли, выбрасываемых в атмосферу, когда грязь распадается, выполните аналогичные модели фрагмента битого стекла и других хрупких предметов.

Исследований, Национальный центр атмосферных исследований США (NCAR) ученый Джаспера Кока, предполагает Есть несколько раз больше частиц пыли в атмосфере, чем считалось ранее, так как разрушенной грязи появляется производить неожиданно большое число крупных обломков пыли.

Нахождение имеет значение для понимания будущего изменения климата, поскольку пыль играет важную роль в контроле количество солнечной энергии в атмосфере. В зависимости от их размеров и других характеристик, некоторые частицы пыли отражают солнечную энергию и охладить планету, а другие ловушки энергии в виде тепла.

"Как маленькие, как они, конгломераты частиц пыли в почвах ведут себя так же, при ударе о стекло упала на пол кухни," Кок говорит. "Зная эту модель может помочь нам составить четкую картину того, что наше будущее климата будет выглядеть".

Исследование также может повысить точность прогнозирования погоды, особенно в пыли регионах, подверженных. Частицы пыли влияют облаков и осадков, а также температуры.

Работа выполнена при поддержке Национального научного фонда, который спонсирует NCAR.

Shattered почвы

Кок исследования были сосредоточены на тип воздухе частицы известный как минеральная пыль. Эти частицы, как правило, издается когда песчинки взорван в почву, разрушая грязь и отправка фрагментов в воздухе. Фрагменты могут быть как около 50 мкм в диаметре, или около толщина тонкой человеческого волоса.

Мельчайших частиц, которые классифицированы как глина и как крошечные как 2 мкм в диаметре, сохраняются в атмосфере в течение недели, кружить большую часть земного шара и оказывают влияние охлаждения путем отражения тепла от задней Солнца в пространстве. Более крупные частицы, классифицированных как ил, выпадает из атмосферы в течение нескольких дней. Чем больше частиц, тем больше она будет, как правило, отопление воздействие на атмосферу.

исследования Кока показывает, что отношение илистых частиц в глинистых частиц в два-восемь раз больше, чем представлено в моделях климата.

Так как климат ученые тщательно калибровать модели для имитации фактическое количество глинистых частиц в атмосфере, бумаги позволяет предположить, что модели, скорее всего, ошибаются, когда дело доходит до числа частиц ила. Большинство из этих крупных частиц водоворот в атмосфере в течение около 1000 миль пустынных районах, так регулируя их количество в компьютерные модели должны генерировать более точных прогнозов будущего климата в пустынных районах, таких, как юго-западе США и Северной Африки.

Дополнительные исследования будут необходимы для определения будущего температуры в этих регионах увеличится более или менее указанных в настоящее время компьютерные модели.

Результаты исследования также показывают, что морские экосистемы, которые привлекают вниз углекислый газ из атмосферы, можно получить гораздо больше железа из частиц в воздухе, чем предполагалось ранее. Железа повышает биологическую активность, пользуются океана пищевой цепи, включая растения, которые занимают углерода в процессе фотосинтеза.

В дополнение к влияющие на количество солнечного тепла в атмосферу, частицы пыли также получить на хранение на горных snowpacks, где они поглощают тепло и ускорения расплава.

Стекло и пыли: общие закономерности разрушения

Физики уже давно известно, что некоторые хрупкие детали, такие как стекло или камни, и даже атомных ядер, перелом в предсказуемые схемы. Полученные фрагменты последующих определенном диапазоне размеров, с предсказуемым распределения малых, средних и больших размеров. Ученые называют этот тип шаблона, как масштабная инвариантность или самоподобия.

Физики разработали математические формулы для процесса, посредством которого трещины распространяются в предсказуемым образом как хрупкое перерывы объекта. Кок предположил, что можно было бы использовать эти формулы для оценки различных размеров пылевых частиц. Он повернулся к 1983 Исследование Guillaume d'Almeida и Лотар Schüth из Института метеорологии в университете Майнца в Германии, что измеренное распределение частиц по размерам из засушливых почв.

Применяя формулы для разрушения хрупких моделей объектов в почву измерений, Кок определяется размер распределение вылетающих частиц пыли. К его удивлению, формулы описаны измерения размеров пылевых частиц почти точно.

"Идея, что все эти объекты разрушить так же, это прекрасная вещь, на самом деле," Кок говорит. "Это естественный способ создания порядка в хаос".

О статье

Название: "теории подобия для распределения по размерам излучаемых аэрозолей пыли показывает, что климатические модели недооценивают размер глобального цикла пыли"