Saltation (Geologie)

Bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten rollt loses Material stromabwärts und bleibt dabei in Kontakt mit der Oberfläche. Dies wird als Kriechen oder Reptation bezeichnet. In diesem Fall reichen die vom Fluid auf das Teilchen ausgeübten Kräfte nur aus, um das Teilchen um den Kontaktpunkt mit der Oberfläche zu rollen.

Erreicht die Windgeschwindigkeit einen bestimmten kritischen Wert, der als Aufprall- oder Fluidschwelle bezeichnet wird, reichen die vom Fluid ausgeübten Widerstands- und Auftriebskräfte aus, um einige Teilchen von der Oberfläche abzuheben. Diese Teilchen werden von der Flüssigkeit beschleunigt und von der Schwerkraft nach unten gezogen, so dass sie sich auf annähernd ballistischen Bahnen bewegen. Wenn ein Teilchen durch die Beschleunigung durch die Flüssigkeit eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht hat, kann es andere Teilchen in Saltation ausstoßen oder spritzen, wodurch sich der Prozess weiter ausbreitet. Je nach Oberfläche kann das Teilchen beim Aufprall auch zerfallen oder viel feineres Sediment von der Oberfläche schleudern. In der Luft erzeugt dieser Prozess des Saltationsbombardements den meisten Staub in Staubstürmen. In Flüssen wiederholt sich dieser Prozess ständig, wobei das Flussbett allmählich erodiert, aber auch frisches Material von flussaufwärts transportiert wird.

Die Geschwindigkeit, mit der die Strömung Partikel durch Saltation bewegen kann, wird durch die Bagnold-Formel angegeben.

Suspension betrifft im Allgemeinen kleine Partikel („klein“ bedeutet ~70 Mikrometer oder weniger für Partikel in der Luft). Bei diesen Partikeln sind die vertikalen Widerstandskräfte aufgrund der turbulenten Fluktuationen in der Flüssigkeit ähnlich groß wie das Gewicht des Partikels. Diese kleineren Partikel werden von der Flüssigkeit in der Schwebe gehalten und stromabwärts geschleudert. Je kleiner die Partikel sind, desto geringer ist der Abwärtssog der Schwerkraft und desto länger bleiben sie in der Schwebe. Ein mit Löchern versehener Zaun kann die Saltation abschwächen, indem er die Geschwindigkeit der Partikel verringert, und der Sand sammelt sich auf der Leeseite des Zauns an.

Saltation von Dünensand im Windkanal.

Eine neuere Studie zeigt, dass die Saltation von Sandpartikeln durch Reibung ein statisches elektrisches Feld erzeugt. Salzender Sand erhält eine negative Ladung gegenüber dem Boden, die wiederum weitere Sandpartikel auflockert, die dann anfangen zu salzen. Es wurde festgestellt, dass dieser Prozess die Anzahl der Partikel verdoppelt, die von früheren Theorien vorhergesagt wurde. Dies ist für die Meteorologie von Bedeutung, da vor allem die Salzbildung von Sandpartikeln kleinere Staubpartikel in die Atmosphäre schleudert. Staubpartikel und andere Aerosole wie Ruß beeinflussen die Menge an Sonnenlicht, die von der Atmosphäre und der Erde empfangen wird, und sind Kerne für die Kondensation von Wasserdampf.

Sand, der auf Sand trifft, bleibt eher haften; Sand, der auf eine kohärentere Oberfläche trifft, wird eher abprallen. Diese Rückkopplungsschleife trägt dazu bei, dass sich Sand ansammelt und Dünen bildet.

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