Skrip salju sebagai fenomena alam: akustika kristal es

Suara karakteristik yang disertai dengan langkah di lapisan salju di cuaca dingin bukan hanya akustika latar belakang, tetapi fenomena fisika yang kompleks yang berhubungan dengan kerusakan mekanis struktur es dan generasi gelombang suara di daerah frekuensi yang luas. Skrip salju adalah alat termometer akustik dan indikator sifat strukturalnya.

1. Dasar-fundamental fisiko-mekanika pengembangan suara

Skrip muncul saat deformasi dan kerusakan lapisan salju di bawah beban (kaki kaki, ski, roda). Proses ini berbagai tahap:

Deformasi plastis dan kerusakan halus. Lapisan salju mewakili lingkungan pori yang terdiri dari kristal es (hujan es) dan biji yang dihubungkan dengan jembatan salju (ikatan penggilingan). Pada suhu yang dekat dengan 0°C, ikatan ini relatif lembut, krisal diharapkan dapat berdeformasi dan mengerugikan satu sama lain hampir tanpa suara. Namun, dengan penurunan suhu, es menjadi halus, dan ikatan antara krisal menjadi keras.

Mekanisme «eksplosi mikro».

Di bawah tekanan kaki, puncak tajam krisal mengkonsentrasi tegangan di titik kontak.

Terjadi kerusakan halus instan yang menyebabkan puncak dan jembatan salju ini pecah. Energi gesi yang dilepaskan menyebabkan mikrogetar yang dihasilkan oleh fragmen yang dilepaskan dan seluruh jaringan es. Mikrogetar ini adalah sumber utama suara. Penelitian akustik menunjukkan bahwa setiap langkah menyebabkan kerusakan ratusan ribu mikrokontak seperti ini.

Pemainan suhu. Suhu adalah faktor kunci yang menentukan karakter suara. Ini berhubungan dengan sifat fundamental es: dengan penurunan suhu, kehalusan dan modulus Young (ukuran kekerasan) meningkat. Es yang lebih keras dan halus yang dihancurkan menghasilkan gelombang suara dengan amplitud yang lebih tinggi dan frekuensi yang lebih tinggi.

2. Ketergantungan suara terhadap suhu: skala akustik

Observasi dan eksperimen (termasuk di masa Soviet di Institut Fizika Bumi) memungkinkan untuk menarik hubungan empiris:

Dari 0°C sampai -6°C: Skrip hampir tak ada. Menyusul keriput keras atau gurgur yang berhubungan dengan deformasi plastis dan gerakan krisal basah.
© elib.nz

Permanent link to this publication: