Ο στατικός ηλεκτρισμός ενισχύει τις καταιγίδες σκόνης της ερήμου
Για χρόνια, οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει ταχέως μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία μέσα σε καταιγίδες σκόνης και διαβόλους σκόνης, τους βρώμικους ανεμοστρόβιλους που πέφτουν σε πολλές περιοχές της ερήμου. Κάποιοι αναρωτήθηκαν ακόμη και πώς αυτά τα πεδία θα μπορούσαν να αλλάξουν το μέγεθος των καταιγίδων, αλλά κανείς δεν είχε κάνει μετρήσεις. Τώρα, οι πρώτες στο είδος τους δοκιμές πεδίου στη δυτική Σαχάρα αποκαλύπτουν ότι τα χωράφια —που δημιουργούνται όταν τρίβονται οι κόκκοι άμμου που φυσάει από τον άνεμο—σηκώνουν τη σκόνη της ερήμου πολύ πιο αποτελεσματικά από ό,τι αναγνωριζόταν προηγουμένως, δημιουργώντας μεγαλύτερες και μεγαλύτερης διάρκειας καταιγίδες από τον άνεμο μόνο. P>
«Χαίρομαι που [τα νέα] αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτό που είχαμε προηγουμένως θεωρητικοποιήσει», λέει ο Nilton Renno, ατμοσφαιρικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Michigan, Ann Arbor, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα εργασία. "Αλλά δεν περίμενα να δω το αποτέλεσμα τόσο καθαρά στα δεδομένα."
Όταν ο άνεμος αρχίζει να φυσά σε μια αμμώδη, σκονισμένη επιφάνεια, τα ελαφρύτερα σωματίδια δεν είναι τα πρώτα που κινούνται. Αυτό συμβαίνει επειδή μεγάλο μέρος της σκόνης είτε είναι κολλημένο σε μεγαλύτερα σωματίδια είτε κολλημένο ανάμεσά τους. Αλλά όταν οι κόκκοι άμμου αρχίζουν να αναπηδούν στην επιφάνεια, χτυπούν άλλους κόκκους και τινάζουν τη σκόνη, η οποία στη συνέχεια ανεβαίνει στον αέρα ακριβώς πάνω από το έδαφος. Όλη αυτή η αναπήδηση και το τράνταγμα παράγουν επίσης στατικό ηλεκτρισμό—τη γεωλογική εκδοχή του να ανακατεύετε τα πόδια σας στο χαλί.
Όταν συμβαίνει αυτό, οι μεγαλύτεροι κόκκοι άμμου χάνουν συνήθως ηλεκτρόνια από τα ελαφρύτερα σωματίδια σκόνης, δίνοντας στη σκόνη αρνητικό φορτίο. Τα σωματίδια σκόνης εκτοξεύονται πιο εύκολα στον αέρα, ενώ οι πλέον θετικά φορτισμένοι κόκκοι άμμου συνήθως παραμένουν πιο κοντά στο επίπεδο του εδάφους. Αυτός ο διαχωρισμός των φορτίων δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που μπορεί να βοηθήσει να ηλεκτρίσει μέρος της σκόνης που εξακολουθεί να είναι συνδεδεμένη με κόκκους άμμου, αυξάνοντας έτσι ακόμη περισσότερο στον αέρα.
Προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει ότι τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται κατά τα πρώτα στάδια μιας αμμοθύελλας θα είχαν αυτό το αποτέλεσμα, αλλά κανείς δεν είχε κάνει μετρήσεις πεδίου για να υποστηρίξει την ιδέα, λέει η Francesca Esposito, πλανητολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής στη Νάπολη της Ιταλίας. Έτσι, αυτή και οι συνάδελφοί της ξεκίνησαν να κάνουν ακριβώς αυτό. Σε μια ευρεία, επίπεδη τοποθεσία στο νοτιοανατολικό Μαρόκο, δημιούργησαν έναν μετεωρολογικό σταθμό που θα μετρούσε συνεχώς την ταχύτητα του ανέμου, τη θερμοκρασία, την υγρασία, τη βαρομετρική πίεση και την ένταση του ηλιακού φωτός. Επιπλέον αισθητήρες μέτρησαν το ηλεκτρικό πεδίο 2 μέτρα πάνω από το έδαφος. Η ομάδα συνέλεξε δεδομένα κατά τη διάρκεια των περιόδων καταιγίδας σκόνης στη Σαχάρα το 2013 και το 2014.
Τα όργανα εξιστορούσαν αρκετές καταιγίδες σκόνης και διαβόλους σκόνης. Και σε καθένα από αυτά τα γεγονότα, το ηλεκτρικό πεδίο γινόταν ισχυρότερο από το κανονικό, συχνά μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα – ενισχύοντας την ιδέα ότι η ανακάτεμα των κόκκων άμμου παράγει στατικό ηλεκτρισμό. Αλλά τα δεδομένα έδειξαν και μια άλλη τάση:Όταν ο άνεμος φυσούσε πάνω από συγκεκριμένες ταχύτητες, 10 φορές μεγαλύτερη από την αναμενόμενη ποσότητα σκόνης ανέβηκε από το έδαφος, αναφέρουν οι ερευνητές στο διαδίκτυο στο Geophysical Research Letters . Σε κάθε περίπτωση, η άνοδος ήταν πολύ γρήγορη, υποδηλώνοντας ότι οι εκπομπές σκόνης και το ηλεκτρικό πεδίο ενίσχυαν το ένα το άλλο, λέει ο Esposito.
Ο Renno, ο οποίος συνέγραψε μια εργασία που προτείνει έναν τέτοιο βρόχο ανατροφοδότησης που ενισχύει τη σκόνη το 2008, λέει ότι βλέπει παρόμοια φαινόμενα σε μελέτες πεδίου στη λίμνη Owens της Καλιφόρνια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ηλεκτρικά πεδία διαφέρουν ως προς την κατεύθυνση από εκείνα που μέτρησαν η Esposito και οι συνάδελφοί της—πιθανώς, λέει η Renno, επειδή διαφορετικά ορυκτά συνθέτουν την άμμο και τη σκόνη στις δύο τοποθεσίες.
Τα ευρήματα μπορεί να είναι ένα όφελος για τους επιστήμονες του κλίματος. Η ατμοσφαιρική σκόνη μπορεί να έχει ισχυρή επίδραση στο κλίμα, απορροφώντας το ηλιακό φως και θερμαίνοντας την ατμόσφαιρα σε ορισμένα υψόμετρα, ενώ σκιάζει και ψύχει τα υποκείμενα στρώματα αέρα. Μερικές από τις μεγαλύτερες αβεβαιότητες στα τρέχοντα κλιματικά μοντέλα προέρχονται από τις ευρείες εκτιμήσεις τους για το μέγεθος και τον αριθμό των σωματιδίων σκόνης στην ατμόσφαιρα. Πολλά από αυτά τα μοντέλα υπολογίζουν τα μεγέθη και τον αριθμό των σωματιδίων σκόνης στην ατμόσφαιρα με βάση τις καιρικές συνθήκες, αλλά δεν περιλαμβάνουν τις επιπτώσεις των ηλεκτρικών πεδίων. Η μείωση της αβεβαιότητας στα μοντέλα θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες μακροπρόθεσμες αξιολογήσεις του κλίματος, λέει ο Esposito.
