Posted in: Physik 8. Januar 2008 12:41 Weiter lesen →

Elektrisierter Sand fliegt besser

Sahara in Marokko Wenn sich eine mächtige Düne durch die Wüste schiebt, ist eine gehörige Portion Elektrizität mit im Spiel. Für diese Ansicht sprechen Modellrechnungen zweier amerikanischer Physiker. Indem vom Wind getragene Partikel immer wieder auf den Untergrund auftreffen, laden sich beide Seiten derart auf, dass sich umso leichter weitere Partikel lösen.

Sahara, Marokko. Foto: Stockxpert

Letztlich beschleunige die Reibungselektrizität also die Bodenerosion, erklärt Jasper Kok von der University of Michigan. Und da die zahllosen Kollisionen zwischen Partikeln und Untergrund feinste Aerosolteilchen freisetzten, sei dieses Phänomen auch für ein besseres Verständnis des irdischen Klimas von Bedeutung. „Der Effekt der Aerosole ist in Modellen des Klimawandels einer jener Faktoren, die mit der größten Unsicherheit behaftet sind“, so der Forscher.

Wenn sich Partikel aneinander reiben, können sie sich elektrisch aufladen. Zahlreiche Beobachtungen lassen vermuten, dass dieses Phänomen in Staubteufeln in irdischen Wüsten oder bei der Entstehung messerscharfer Grate auf Mars eine Rolle spielt. Im Fachblatt „Physical Review Letters“ stellen Kok und sein Doktorvater Nilton Renno nun das erste Modell vor, das diesen Effekt bei der Saltation berücksichtigt, der springenden Bewegung vom Wind getriebener Partikel.

Im Windkanal und im Freiland angestellte Messungen zeigen, dass sich bei der Saltation elektrische Felder von mehr als 80 Kilovolt pro Meter aufbauen können, weil bei jedem Bodenkontakt etwas negative Ladung auf die Partikel übergeht. Kok und Renno berechnen, dass dieser Effekt die Partikeldichte im Luftstrom schon bei relativ geringen Windgeschwindigkeiten verdoppeln kann. Der Grund ist, dass noch am Boden haftende Teilchen die gleiche Ladung wie dieser tragen und daher förmlich von ihm abgestoßen werden – ähnlich den zu Berge stehenden Haaren einer „elektrisierten“ Person.

„Das elektrische Feld kann so stark werden, dass es die Partikel vom Boden abheben lässt“, ergänzt Renno. Dies sei wohl auch die Erklärung dafür, dass bisherige Modelle der Saltation die Partikelkonzentration stets unterschätzt hätten. Und auch ein weiteres Phänomen, nämlich die relativ flache Flugbahn der Partikel, lasse sich erst unter Berücksichtigung der elektrischen Aufladung verstehen.

Forschung: Jasper F. Kok und Nilton O. Renno, Applied Physics Program und Department of Atmospheric, Oceanic, and Space Science, University of Michigan, Ann Arbor

Zur Veröffentlichung akzeptiert von Physical Review Letters; Preprint arXiv:0711.1341

WWW:
Atmospheric, Oceanic, and Space Sciences, University of Michigan
Homepage Jasper Kok
Wind Erosion
How Is Static Electricity Generated?

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Elektrizität könnte Mars sterilisieren
Elektrische Grate auf dem Mars
Auf der Jagd nach elektrischen Staubteufeln

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