새로운 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 모래 입자의 중간 충돌은 모래 폭풍의 강도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 가상 폭풍에서 모든 모래 곡물을 추적하는 첫 번째 분석 에서이 작업은이 파괴적인 날씨 현상이 주변 환경을 어떻게 형성하는지 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.
컴퓨터에서 모래 폭풍을 재현하는 것은 쉽지 않습니다. 이 바람에 휩쓸린 모래는 도로 쌓이는 모래를 유발하고 건물과 기계를 먹으며 침식 및 모래 언덕 형성과 같은 더 큰 공정을 구동하여 끊임없이 변화하는 바람에 의해 추진되는 수백만 개의 상호 작용 입자를 고려할 수 있습니다. 그들의 복잡성은 가장 강력한 프로세서조차도 압도하여 과학자들이 그들의 모델을 단순화하도록 강요했다고 스위스의 Eth Zürich의 물리학자인 Marcus Vinicius Carneiro는 새로운 연구의 저자입니다.
.그러나 컴퓨터 속도가 높아짐에 따라 연구원들은 시뮬레이션을 더욱 복잡하게 만들 수있었습니다. 최근 모델은 혼란스러운 모래 구름 내에서 계층 구조를 보여줍니다. 부드러운 침대라는 층에서 만지면에서 불과 몇 센티미터 떨어진 곳에, 루튼이라는 튀는 입자는 바람 방향으로 움직입니다. 솔트 톤이라고 불리는 소수의 곡물은 염분으로 알려진 과정에서 침대 위로 높이 도약합니다. 이 곡물은 고도에 따라 풍속이 증가하기 때문에 훨씬 더 빠르게 움직이고 Reptons보다 더 긴 궤적을 가지고 있습니다. 그러나 물리학 자들은 낮은 튀는 파란색이 높은 날씨에서 분리하는 것을 설명하기 위해 고군분투했다고 Carneiro는 말합니다.
.그와 그의 동료들은 2011 년 논문에 처음 설명 된 프로그램을 개발하고 있으며, 이는 다양한 풍력 조건에서 모델 폭풍에서 모든 모래 알 덩어리의 궤적을 따릅니다. 그들은 이제 Carneiro가 지적한 4000 개의 입자의 움직임을 시뮬레이션 할 수 있지만, 모래의 한 입보다 적지 만 여전히 복잡성이 뛰어납니다.
.이 새로운 연구에서 팀은 이전 모델이 무시해야 할 한 가지 기능에 중점을 둡니다. 공중의 개별 곡물 간의 충돌. 이 연구에 관여하지 않은 독일 Erlangen-Nuremberg 대학교의 물리학자인 Eric Parteli는“수학적 모델이 무시되면 수학적 모델이 단순히 쉬워집니다. 이러한 상호 작용이 모래 폭풍의 속도와 강도에 미치는 영향은 처음에 무시할 수 있다고 가정했다.
팀은 폭풍의 강도에 대한 공중 충돌의 영향을 측정하기 위해 시뮬레이션을 실행했는데, 이는 주어진 시간에 주어진 공기를 통과하는 입자의 수를 플럭스로 측정했습니다. 모델에서 이러한 충돌을 켜고 끌 수있어 플럭스가 어떻게 변하는 지 확인할 수 있습니다. 카르네이로는이 팀은 서로 충돌하는 입자가 에너지를 소멸시키고 폭풍을 늦출 것으로 예상했지만 결과는 놀랐다. 모델의 중간 충돌을 포함하여 폭풍의 강도를 두 배로 늘리는 극한의 경우 플럭스가 증가했으며, 이번 달 온라인으로 물리적 검토 편지 에보고합니다. .
카르네이로는“처음에는 그것이 실수라고 생각했다. 그러나 연구원들이 시뮬레이션을 더 탐구하면서 설명을 개발했습니다. 모래 폭풍이 시작되면 강한 바람이 땅에서 일부 입자를 들어 올립니다. 느리게 움직이는 입자의 부드러운 침대에 다시 충돌하면 스플래시를 만들어 더 많은 입자를 공중으로 차게합니다. (이 스플래시 효과는 이전 연구에서 제안되었습니다.) 팀은이 킥 업 곡물 도약을 더빙했습니다. 뒤로 내려 오는 곡물이 오름차순 도약과 충돌하면 내림차순이 공기로 더 높아집니다. 이것이 이것이 파란색이 날아 다니는 솔트 톤이되는 방법이라고 팀은 설명합니다. 그리고 내림차순으로 튀어 나오는 튀김은 점점 더 많은 도약을 만들어 더 많은 Saltons를 부인합니다. 모래 곡물이 풍속이 더 큰 고도에 도달함에 따라 모래 폭풍이 확대됩니다.
이보다 상세하고 정확한 모델은 과학자들이 모래 언덕의 움직임을 더 잘 예측하거나 침식에 의해 위협받는 해안 땅을 관리하는 데 도움이 될 수 있다고 연구팀을 이끌었던 ETH Zürich의 물리학 자 Hans Jürgen Herrmann은 말합니다. 그는 공중 충돌을 고려하지 않은 이전 모델이 모래 폭풍의 강도를 과소 평가하여 풍경에 대한 폭풍의 영향에 대한 예측을 부정확 한 것으로 생각합니다.
.이 과소 평가는 더 높은 풍속에서 가장 극적이라고 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교의 대기 물리학자인 Jasper Kok은이 작업에 관여하지 않았다고 지적했다. 즉, 충돌을 무시하는 모델은 여전히 가장 극단적 인 폭풍을 제외한 모든 사람들에게 여전히 정확합니다. 그는 또한 팀과 같은 수치 모델에는 한계가 있다고 지적했다. "정말 잘 익은 종이이지만 물리학이 모두 체크 아웃된다고 생각하지만 실험으로 확인해야합니다." Kok은 이러한 실험은 도전이 될 것이라고 Kok은 말합니다. 왜냐하면 풍동에서 모래 폭풍을 재현 할 때 또는 현장에서 바람이 불리는 모래의 속도를 측정 할 때 이러한 중간 충돌을 방지하기가 어렵 기 때문입니다. 또한 그 결과는 모델과 실제 연구 사이의 격차를 증가시킨다. "보통 우리는 현장에서 측정하는 것보다 더 높은 플럭스를 얻습니다. 그리고이 발견은 더 악화됩니다." 충돌 이이 연구에서 알 수 있듯이 중요한 경우, 물리학 자들은 진정한 폭풍과 디지털 모방 사이의 격차가 넓어지는 다른 방법을 찾아야합니다.
