Глубокий океан часто может выглядеть как настоящий снежный шар. Органические частицы, состоящие из растительных и животных остатков на поверхности, опускаются вниз, соединяясь с пылью и другими веществами, образуя «морской снег» — красивое явление, которое играет решающую роль в перемещении углерода и других питательных веществ в Мировом океане.
Исследователи из Университета Брауна и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл обнаружили новые неожиданные сведения о том, как частицы оседают в стратифицированных жидкостях, таких как океаны, где плотность жидкости меняется с глубиной. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, они показывают, что скорость, с которой частицы опускаются, определяется не только силами сопротивления от жидкости, но и скоростью, с которой они могут поглощать соль относительно своего объёма.
«Это означает, что более мелкие частицы могут опускаться быстрее, чем более крупные», — сказал Роберт Хант, постдокторский исследователь в инженерной школе Брауна, который руководил работой. «Это прямо противоположно тому, что вы ожидаете в жидкости с однородной плотностью».
Новое измерение времени
Учёный из Университета Аляски в Фэрбенксе предложил новую теорию, согласно которой время имеет три измерения, а пространство является вторичным проявлением.
Теория также утверждает, что время представлено тремя измерениями, а не одним, которое мы воспринимаем как непрерывное поступательное движение вперёд. Пространство возникает как вторичное проявление.
«Эти три временных измерения являются основной основой всего, как холст картины», — сказал доцент-исследователь Гюнтер Клетечка в Геофизическом институте Университета Аляски в Фэрбенксе. «Пространство всё ещё существует со своими тремя измерениями, но оно больше похоже на краску на холсте, а не на сам холст».
Эти мысли сильно отличаются от общепринятой физики, которая утверждает, что одно измерение времени плюс три измерения пространства составляют реальность. Это известно как пространство-время, концепция, разработанная более века назад, которая рассматривает время и пространство как единое целое.
Математическая формула Клетечки из шести общих измерений — времени и пространства в совокупности — может приблизить учёных к поиску единого объяснения Вселенной.
Работа Клетечки, опубликованная 21 апреля в Reports in Advances of Physical Science, дополняет долгосрочные исследования физиков-теоретиков по теме, выходящей за рамки мейнстримной физики.
Он пишет, что его математическая основа для трёхмерного времени улучшает предложения других учёных, делая воспроизводимыми известные массы частиц и другие физические свойства.
«Более ранние предложения о трёхмерном времени были в основном математическими конструкциями без конкретных экспериментальных связей», — сказал он. «Моя работа превращает концепцию из интересной математической возможности в физически проверяемую теорию с несколькими независимыми каналами проверки».
Теория может быть использована для предсказания свойств частиц, которые в настоящее время неизвестны, и помочь в поиске происхождения массы — и, в конечном счёте, помочь решить один из самых больших вопросов в физике.
Proceedings of the National Academy of Sciences, they show that the speed at which particles sink is determined not only by resistive drag forces from the fluid, but by the rate at which they can absorb salt relative to their volume.”,”\”It basically means that smaller particles can sink faster than bigger ones,\” said Robert Hunt, a postdoctoral researcher in Brown’s School of Engineering who led the work. \”That’s exactly the opposite of what you’d expect in a fluid that has uniform density.\””,”The researchers hope the new insights could aid in understanding the ocean nutrient cycle, as well as the settling of other porous particulates including microplastics.”,”\”We ended up with a pretty simple formula where you can plug in estimates for different parameters—the size of the particles or speed at which the liquid density changes—and get reasonable estimates of the sinking speed,\” said Daniel Harris, an associate professor of engineering at Brown who oversaw the work. \”There’s value in having predictive power that’s readily accessible.\””,”The study grew out of prior work by Hunt and Harris investigating neutrally buoyant particles—those that sink to a certain depth and then stop. Hunt noticed some strange behavior that seemed to be related to the porosity of the particles.”,”\”We were testing a theory under the assumption that these particles would remain neutrally buoyant,\” Hunt said. \”But when we observed them, they kept sinking, which was actually kind of frustrating.\””,”That led to a new theoretical model of how porosity—specifically, the ability to absorb salt—would affect the rate at which they sunk. The model predicts that the more salt a particle can absorb relative to its size, the faster it sinks. That means, somewhat counterintuitively, that small porous particles sink faster than larger ones.”,”To test the model, the researchers developed a way to make a linearly stratified body of water in which the density of the liquid increased gradually with depth. To do that, they fed a large tub with water sourced from two smaller tubs, one with fresh water and the other with salt water. Controllable pumps from each tub enabled them to carefully control the density profile of the larger tub.”,”Using 3D-printed molds, the team then created particles of varying shapes and sizes made from agar, a gelatinous material derived from seaweed. Cameras imaged individual particles as they sank.”,”The experiments confirmed the predictions of the model. For spherical particles, smaller ones tended to sink faster. For thinner or flatter particles, their settling speed was primarily determined by their smallest dimension. That means that elongated particles actually sink faster than spherical ones of the same volume.”,”The results are surprising, the researchers said, and could provide important insights into how particles settle in more complex ecological settings—either for understanding natural carbon cycling or for engineering ways of speeding up carbon capture in large bodies of water.”,”\”We’re not trying to replicate full oceanic conditions,\” Harris said. \”The approach in our lab is to boil things down to their simplest form and think about the fundamental physics involved in these complex phenomena. Then we can work back and forth with people measuring these things in the field to understand where these fundamentals are relevant.\””,”Harris says he hopes to connect with oceanographers and climate scientists to see what insights these new findings might provide.”,”Other co-authors of the research were Roberto Camassa and Richard McLaughlin from UNC Chapel Hill.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tBrown University\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t”,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Other Physics Topics\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник