Paranødeffekt målt i måne- og marstyngdeforhold

Tag en beholder med blandede nødder, ryst den og undersøg indholdet. Chancerne er, at de største nødder, paranødder for eksempel, er steget til tops.

Dette fænomen kaldes paranødeffekten og er kendt for at afhænge af en række faktorer, såsom beholderstørrelsen og -formen samt frekvensen og amplituden af ​​rystning. Men den generelle idé er, at rysteprocessen skaber hulrum, som mindre, men ikke større, partikler kan falde ind i. Dette tvinger større partikler til overfladen.

Denne form for konvektion menes at spille en vigtig rolle i granulære medier. For eksempel kan teksturen af ​​visse asteroider kun forklares med paranødeffekten, hvor større partikler tvinges til overfladen.

Et nøglespørgsmål i forståelsen af ​​denne proces er, hvordan den reducerede tyngdekraft på andre astronomiske legemer kan påvirke paranødeffekten.

I dag får vi et svar takket være Carsten Guttlers arbejde fra Braunschweig University of Technology i Tyskland og et par venner.

Med en beundringsværdig pligt har disse fyre udført standard eksperimenter med paranødeffekt i et almindeligt laboratorium, men også på en A300 Airbus flyvende parabolske buer for at simulere gravitationskræfter på Månen og på Mars. Deres eksperimentelle udstyr består af en shaker og et kamera til at optage, hvad der foregår inde i deres gennemsigtige eksperimentelle beholder.

Før hver flyvning placerede Guttler og co et lille antal 8 mm grønne glasperler i bunden af ​​beholderen, som de så fylder op med mindre 1 mm glasperler.

Når beholderen begynder at ryste, kan de se bevægelsen af ​​de større grønne perler i beholderen.

Resultaterne er ligetil (selv om de er lidt tvetydige). De siger, at stærkere gravitationskræfter fører til en større paranødeffekt. Faktisk siger de, at forholdet er nogenlunde lineært - mere tyngdekraft får de store perler til at rejse sig hurtigere.

Med andre ord stiger store nødder hurtigere på Jorden, end de gør på Mars eller månen (en sætning, der sandsynligvis ikke vil finde vej til mange videnskabelige artikler).

Dette er ikke et helt pudsigt resultat. En bedre forståelse af paranødeffekten kan forbedre vores viden om Mars og Månens overflade. Derudover kan en god forståelse af granulære medier og den måde, de opfører sig på, være afgørende, når det kommer til minedrift af asteroider under lavtyngdekraftsforhold.

Dette sidste scenarie kan have brug for lidt ekstra arbejde. Guttler og co siger, at når tyngdekraften er meget svag, bliver andre kræfter vigtige, såsom samhørighed mellem partikler. Så det lineære forhold, som de opdagede, strækker sig muligvis ikke ind i disse lavtyngdekraftsregimer.

Men det er lige så god som nogen grund til at tage til himlen og flyve et par eksperimenter mere på en opkastkomet.

Ref: arxiv.org/abs/1304.0569 : Granulær konvektion og paranødeffekten i reduceret tyngdekraft

skjule