ให้ความรู้เกี่ยวกับแกนโลก
โดย:
PB
[IP: 212.8.253.xxx]
เมื่อ: 2023-06-10 16:21:49
อุณหภูมิที่อยู่ลึกลงไปภายในโลกนั้นสูงมากจนแกนเหล็กบางส่วนกลายเป็นของเหลว เตารีดเหลวนี้เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ปั่นและหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง มันทำหน้าที่เหมือนไดนาโมทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลกของเรา แรงผลักดันประการหนึ่งสำหรับพฤติกรรมการไหลของเหล็กที่ซับซ้อนนี้คือการหมุนของโลก อีกประการหนึ่งคือสิ่งที่เรียกว่า "การพาความร้อน" ซึ่งขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของอุณหภูมิ: คล้ายกับวิธีที่อากาศอุ่นลอยขึ้นเหนือหม้อน้ำซึ่งมันจะแทนที่อากาศเย็นที่ค่อนข้างร้อน เหล็กใน แกนโลก จะไหลไปยังบริเวณที่เย็นกว่า ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตาม ยังไม่ค่อยมีใครรู้ว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นโดยละเอียดอย่างไร เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้น ผู้เชี่ยวชาญต้องอาศัยการคำนวณทางทฤษฎีและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ การทดลองดังกล่าวได้ดำเนินการเมื่อเร็วๆ นี้ที่สถาบัน Fluid Dynamics ของ HZDR "เราใช้ภาชนะทรงกระบอก 2 ใบ ใบหนึ่งค่อนข้างเล็กขนาดถังและอีกใบมีรูปร่างเหมือนถังที่มีปริมาตร 60 ลิตร" หัวหน้าโครงการอธิบาย Dr. Tobias Vogt "เราบรรจุภาชนะเหล่านี้ด้วยโลหะเจืออินเดียม แกลเลียม และดีบุก ซึ่งเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง" ผู้เชี่ยวชาญให้ความร้อนที่ด้านล่างของภาชนะในขณะที่ทำให้ด้านบนเย็นลง ทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิถึง 50 องศาเซลเซียสระหว่างชั้นบนและชั้นล่าง อัลตราซาวนด์ให้มุมมองเชิงลึก ความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากนี้ทำให้โลหะเหลวภายในภาชนะเกิดการปั่นป่วน: ขับเคลื่อนด้วยการพาความร้อน พื้นที่ไหลในพื้นที่ที่อุ่นกว่า เช่น เสาจะสูงขึ้นและผสมกับส่วนที่เย็นกว่า คล้ายกับโคมไฟลาวา เนื่องจากโลหะผสมที่ทีมใช้นั้นทึบแสง อย่างไรก็ตาม พวกเขาจึงต้องหันไปใช้เทคนิคการวิเคราะห์พิเศษ: "มันเป็นวิธีการอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในการแพทย์" ดร. สเวน เอคเคิร์ต หัวหน้าแผนก Magnetohydrodynamics ของ HZDR อธิบาย "เราติดตั้งเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกประมาณ 20 ตัวเข้ากับภาชนะ ทำให้เราสามารถตรวจจับว่าโลหะเหลวไหลอยู่ภายในได้อย่างไร" เมื่อวิเคราะห์ข้อมูล กลุ่มวิจัยได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจ ในระหว่างการทดลอง ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าจะพบการรวมกลุ่มของพื้นที่การไหลแต่ละส่วนเพื่อสร้างโครงสร้างที่ใหญ่และกว้างขวางมากขึ้น ซึ่งเรียกว่าการไหลเวียนขนาดใหญ่ "สิ่งนี้เปรียบได้กับลมร้อน ซึ่งสามารถขนส่งความร้อนระหว่างด้านบนและด้านล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก" Vogt รายงาน "เราสามารถสังเกตลมร้อนนี้ในเรือลำเล็กได้ แต่ด้วยเรือลำใหญ่ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากทำให้ลมแตกตัวเกือบหมด" ซึ่งหมายความว่าความร้อนไม่ได้ถูกขนส่งอย่างมีประสิทธิภาพตามที่คาดไว้ "เราเชื่อว่าสาเหตุของสิ่งนี้คือการก่อตัวของความปั่นป่วนในระดับที่เล็กกว่ามาก แทนที่จะเป็นการหมุนวนขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้การถ่ายเทความร้อนมีประสิทธิภาพน้อยลง" ผลกระทบของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ การค้นพบใหม่เหล่านี้อาจมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งที่เกิดขึ้นในแกนกลางของโลก: "เพื่อทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้น ผู้เชี่ยวชาญกำลังพยายามคาดการณ์ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการกับขนาดของโลก" สเวน เอ็คเคิร์ตอธิบาย "แต่ตอนนี้เราได้แสดงให้เห็นว่าความร้อนถูกขนส่งอย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการมากกว่าที่การทดลองก่อนหน้านี้เคยแนะนำไว้" ซึ่งหมายความว่าการทำนายโลกมีแนวโน้มที่จะให้ค่าที่แตกต่างกันด้วย "อย่างไรก็ตาม กระบวนการในชีวิตจริงในแกนโลกนั้นซับซ้อนกว่าการทดลองในห้องปฏิบัติการของเราหลายเท่า" โทเบียส โวกต์กล่าวเสริม "ตัวอย่างเช่น การไหลของเหล็กเหลวยังได้รับอิทธิพลจากสนามแม่เหล็กและการหมุนของโลกอีกด้วย ท้ายที่สุดแล้ว เรารู้น้อยมากเกี่ยวกับกระบวนการไหลเหล่านี้" ในความเป็นจริง การค้นพบใหม่นี้ยังสามารถพิสูจน์ได้ว่าเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านที่เกี่ยวข้องกับโลหะเหลว ตัวอย่างเช่น โลหะเหลวใช้ในแบตเตอรี่บางประเภท เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคต และเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นเย็น เพื่อให้สามารถตรวจสอบการขนส่งความร้อนในโลหะเหลวได้อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น ทีมงาน HZDR กำลังทำงานเกี่ยวกับเทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูง "คาดว่าเซ็นเซอร์เหนี่ยวนำพิเศษจะบันทึกการไหลด้วยรายละเอียดที่มากกว่าเดิม และสร้างภาพ 3 มิติที่แท้จริง" Sven Eckert ให้ข้อสังเกต "การวัดเบื้องต้นของเรามีแนวโน้มดีมาก"
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
