Paranötseffekt mätt i mån- och marsgravitationsförhållanden

Ta en behållare med blandade nötter, skaka den och undersök innehållet. Chansen är stor att de största nötterna, paranötter till exempel, har tagit sig till toppen.

Detta fenomen kallas paranötseffekten och är känt för att bero på ett antal faktorer, såsom behållarens storlek och form samt skakningens frekvens och amplitud. Den allmänna tanken är dock att skakprocessen skapar tomrum som mindre, men inte större, partiklar kan falla in i. Detta tvingar större partiklar till ytan.

Denna typ av konvektion tros spela en viktig roll i granulära media. Till exempel kan strukturen hos vissa asteroider endast förklaras av paranötseffekten där större partiklar tvingas upp till ytan.

En nyckelfråga för att förstå denna process är hur den minskade gravitationskraften på andra astronomiska kroppar kan påverka paranötseffekten.

Idag får vi svar tack vare Carsten Guttlers arbete från Braunschweigs tekniska universitet i Tyskland och några kompisar.

Med en beundransvärd plikt har dessa killar utfört standardexperiment med paranöteffekt i ett vanligt labb men också på en A300 Airbus flygande parabolbågar för att simulera gravitationskrafter på månen och på Mars. Deras experimentutrustning består av en shaker och en kamera för att spela in vad som händer i deras genomskinliga experimentbehållare.

Inför varje flygning placerade Guttler och co ett litet antal 8 mm gröna glaspärlor i botten av behållaren som de sedan fyller upp med mindre 1 mm glaspärlor.

När behållaren börjar skaka kan de se rörelsen av de större gröna pärlorna i behållaren.

Resultaten är enkla (även om de är lite tvetydiga). De säger att starkare gravitationskrafter leder till en större paranötseffekt. Faktum är att förhållandet är ungefär linjärt – mer gravitation gör att de stora pärlorna stiger snabbare.

Med andra ord, stora nötter stiger snabbare på jorden än de gör på Mars eller månen (en fras som sannolikt inte kommer in i många vetenskapliga artiklar).

Detta är inte ett helt nyckfullt resultat. En bättre förståelse av paranötseffekten kan förbättra vår kunskap om Mars och Månens yta. Dessutom kan en god förståelse för granulära medier och hur de beter sig vara avgörande när det gäller att bryta asteroider under låga gravitationsförhållanden.

Det sista scenariot kan behöva lite extra arbete. Guttler och co säger att när gravitationen är mycket svag blir andra krafter viktiga såsom sammanhållning mellan partiklar. Så det linjära sambandet som de upptäckte kanske inte sträcker sig in i dessa låggravitationsregimer.

Men det är en lika bra anledning som någon annan att ta till himlen och flyga ytterligare några experiment på en kräkkomet.

Ref: arxiv.org/abs/1304.0569 : Granulär konvektion och paranötseffekten i minskad gravitation

Dölj