Ученые нашли причину появления электрических полей во время песчаных бурь

Каким образом песчаные бури могут генерировать в воздухе электрические поля большой величины, способные нарушить работу оборудования связи, выяснили ученые в новом исследовании, 27 апреля сообщает Phys.org.

Недавние исследования показали, что песок может накапливать статическое электричество в результате столкновений, происходящих у земли. Однако менее определенно то, как наэлектризованный песок ведет себя в воздухе.

Рави Самтани и его команда в KAUST определили, что, поскольку между частицами песка в атмосфере происходит очень мало столкновений, за формированием электрического поля может стоять другой физический механизм. Они предположили, что турбулентность — беспорядочное движение частиц песка, погруженных в воздушный поток, — может вызвать спонтанное разделение песчинок.

Исследователи разработали подход, при котором турбулентные водовороты песчаных бурь моделируются внутри виртуального ящика, простирающегося от уровня земли до высот в атмосфере километрового масштаба. Они контролировали силу песчаной бури с помощью алгоритма, который вводит различные плотности заряженных частиц в ящик, расположенный прямо над поверхностью пустыни.

Их расчеты показали, что более мелкие зерна имеют тенденцию следовать турбулентному потоку, а более крупные — нет. Поскольку песчинки двух классов размеров имели противоположные заряды, это основанное на турбулентности разделение создало электрическое поле, которое поддерживало само себя и усиливало дальнейшее разделение зарядов, в конечном итоге создавая электрические поля, близкие к нескольким сотням тысяч вольт на метр, что точно соответствует измерениям поля.

«Воспроизведение измерений электрического поля означает, что наша система моделирования может использоваться в качестве инструмента прогнозирования даже для марсоходов и спутников, работающих с пылевыми дьяволами на Марсе», — отметил Самтани.