新的实验发现了影响自然形状发展的因素

一个由数学家组成的研究小组的新实验室分析表明,新月形沙丘和蜿蜒的河流可以“忘记”它们最初的形状,因为它们是被风和水雕刻和重塑的,而其他地貌则保留着对它们过去形状的记忆。

“问这些自然雕塑是不仅仅是单纯的好奇,因为锁在他们的形状是一个环境的历史线索,”解释了列夫Ristroph纽约大学新闻学院的助理教授,资深作者的论文,发表在《物理评论》杂志上的液体。“在我们的实验室实验中,我们发现,有些形状会保留它们的初始状态的‘记忆’,而另一些形状则完全忘记过去,并呈现出新的形态。”

文章的作者,他还包括梅根·戴维斯·怀克,前报研究所博士后研究员,目前剑桥大学的博士后研究员,Jinzi黄博士的学生数学,和乔治西北一个纽约大学本科,注意,这个理解是至关重要的约会和了解地质景观形式。

形状“记忆”和它的“损失”——或保留或离开早期的地层——是地貌的关键问题,这一研究领域试图解释地貌和地球和其他天体表面的发展面貌。地貌的形态或形状是其历史的第一个也是最直接的线索,它是一系列问题的科学窗口,如过去的火星上的流动的水,以及现在的侵蚀河道和河流的岛屿。

“问题的答案是什么?”纽约大学应用数学实验室的负责人Ristroph解释说:“这取决于记忆的特性。”

为了阐明这些现象,Ristroph和他的同事们复制了自然界的可溶解的矿物质,如石灰石,并有现成的替代品:硬糖。具体来说,他们试图了解糖果是如何溶解在水里的不同形式的。

为了模拟不同的环境条件,他们将糖果浇铸成不同的初始形状,当表面溶解时,会导致不同的流动条件。他们的研究结果显示,当糖果从较低的表面溶解得最强烈时,它会保持其整体形状——这反映了一种近乎完美的记忆。与此相反,当糖从上面的表面溶解时,糖就倾向于抹去或“忘记”任何给定的初始形状,形成一个向上的尖峰结构。

研究小组发现,关键的区别在于“舔”和重塑糖果的水流类型。下面的湍流倾向于以统一的速度溶解糖果,从而保持形状。然而,上表面的光滑流动,将溶解的物质从一个位置带到下一个位置,这改变了溶解速率并导致形状的改变。

他补充说:“水里的糖果似乎与地质学相差甚远,但事实上,所有的景观都是由矿物溶解在水中形成的,它们的形状后来在地下水位下降时显现出来。”“洞穴、天坑、石柱和其他类型的崎岖地形就是这样诞生的。”

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