Yeni araştırma, bir cıvata şimşekinin kaya hareketine maruz kalacağı minimum sıcaklığı tespit etti. Çalışma, numunedeki kristalin materyali temel alarak oluşan fulguritin yaklaşık olarak 1.700 ° C’lik asgari sıcaklık olduğunu keşfetti.
Pennsylvania Üniversitesi’nin kurucusu Benjamin Franklin’in, şimşekin güçlü özellikleriyle bir uçurtma ve anahtar kullanarak deney yaptıklarına inanılıyor; bu süreç muhtemelen elektrokaplama sürecine yaklaşıyor.
Penn’teki yeni bir deney setinde, araştırmacılar yıldırımın gücünü daha az riskli ama çok daha teknolojik açıdan gelişmiş bir biçimde araştırdı.
Penn’in Sanat ve Bilim Okulu’nda Yer ve Çevre Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Chiara Elmi, kaya yüzeyinde oluşan ince bir tabaka cam olan fulguriti incelemek için bir takım teknik kullanan çalışmanın başını çekti. Şimşek vurur. Diğer bulguların yanı sıra, çalışma, numunedeki kristalin malzemeye dayanılarak, fulguritin oluştuğu minimum sıcaklığın kabaca 1,700 ° C olduğunu keşfetti.
Elmi, “İnsanlar kaya fulgüritlerini incelemek için morfolojik ve kimyasal yaklaşımlar kullanıyorlardı, ancak bu bir rock fulguritin mineralojik açıdan sınıflandırıldığı ilk şey oldu” dedi. “Şimşek bir kayaya çarptığında oluşacak faz geçişlerini anlamak için taşlarda ve çökeltilerdeki meteor çarpmasının etkilerini incelemek için daha önce kullanmış olduğum bir yaklaşımı uyarladım” dedi.
Elmi, bölüm doktorası araştırmacı Jiangzhi Chen ve doçent profesör David Goldsby ile birlikte, kıdemli yazar Reto Gieré, profesör ve Dünya ve Çevre Bilimleri Bölümü Başkanı ile birlikte çalışmıştır.
Gazeteleri Amerikan Mineralojisi dergisinde yayınlanacak .
Geçen yıl yayınlanan bir çalışmada, Gieré, güney Fransa’da bulunan bir taş fülgürü karakterize etti ve bu şimşek bulutunun, atom seviyesinin altında falguritin altındaki kaya katmanını şok lamelleri diye anılacak şekilde anlattığını keşfetti.
Ekip, yeni çalışmada farklı bir çalışma çizgisi aramak istedi.
Gieré, “Bu durumda,” bunun yerine sunuların bize yıldırımın sıcaklığı hakkında ne söyleyebileceğini bulmak için cam katmanı daha ayrıntılı olarak incelemek istedik “dedi.
Bunu yapmak için Elmi, belirli bir numunenin mineral içeriğini çıkarmak için X-ışınlarının kristalin malzemelerle etkileşim kurma şekli hakkında bilgi toplayan bir X-ışını kırınım analizi gerçekleştirdi. Bununla birlikte, bu durumda meydan okuma, tipik bir X-ışını kırınım analizi yaklaşık bir gram malzeme gerektirir ve 10 mikrometre kalınlığındaki fulgürit miktarı neredeyse önemli değildir.
Tekniği daha küçük bir numune için uyarlamak için Elmi, malzemeyi dar, dönen bir kılcal boru içine yerleştirdi ve kırınım optiklerini, hizalamak, konsantre hale getirmek ve röntgen ışını numuneye doğru yönlendirmek için ayarladı. Fulguritin analizi, camın yanı sıra aynı kuvars kimyasal bileşimine sahip fakat farklı bir kristal yapısına sahip bir mineral olan cristobalitin varlığını ortaya koydu. Cristobalite sadece çok yüksek sıcaklıklarda oluşuyor ve cam, yıldırım çarpması sırasında en üstte granit granit eridiğini gösteriyor. Elmi’nin analizi, cam ve ilk kez bir fulgurit kayaçındaki artık minerallerin miktarını belirlemesini sağladı.
Elmi, “Bu iki imza, yüksek sıcaklığa maruz kalan bir sistemi gösteriyor” dedi. “Bu analiz, cristobalite yaklaşık 1,700 santigrat derece oluşturduğundan, camı oluşturmak için gereken minimum sıcaklığı da gösteriyor, bu nedenle yıldırım kaya çarptığında bu sıcaklığın sağlandığını biliyorsunuz.”
Havadaki ölçülen yıldırım sıcaklığı aslında daha yüksektir -30.000 derece Celsius’da ölçülmüştür – ancak bu analiz, kayaçın ortam sıcaklıklarından en az 1.700 Celsius’a yükseltildiğini göstermektedir.
Ekip, fulgurit örneği üzerinde ek analizler yaptı. Numunede, yıldırımın kaya yüzeyinde büyüyen liken veya yosun yaktığını gösteren organik materyali buldular ve daha sonra materyalin içine sıkıştıracaklarını gördüler.
Gieré, “Bu son derece hızlı bir olay” dedi. “Kaya çok hızlı ısınır ve çok çabuk soğur ve camdaki ve bu gazların bir kısmındaki tuzak gazları organik materyallerin yanmasıyla oluşur.”
Gelecekteki çalışmalarında ekip, kimyasal, fiziksel, biyolojik ve mineralojik gözlemleri içeren bir yıldırım çarpması sırasında kayalara ne olduğu konusunda eksiksiz bir model geliştirmeyi umuyor. Şimşekle yakın özlüyor Franklin gibi insanlar gerçekten şanslı olduğunu not ettiler.
Gieré, “Şimşek çakmalarının, erimiş granitleri döndürebildiği ve yapısını tamamen değiştirdiği şaşırtıcı, ancak bazı insanlar yıldırım çarpmalarından kurtuluyor” dedi.
Kaynak:
Pennsylvania Üniversitesi