Шестигранные структуры.Что внизу то и вверху.Часть 1
Все то, что вышеизложено ниже всего лишь моя теория (греч. theoría, от theoréo - рассматриваю, исследую)
Начнем изложение сей теории с красивых картинок.
Ирландия. Дорога гигантов.
Курилы.Мыс столбчатый.
Украинское полесье
Фингалова пещера.Шотландия
Башня дьявола. США.
Картинки наверно интересно рассматривать, чем текст читать? А читать придется!!
Так вот все эти столбчатые образования состоят из БАЗАЛЬТА.
Основное что можно сказать про базальт для нашей темы:
1) Земной шар весь-весь сплошняком покрыт тонкой скорлупкой из базальта (толщиной всего около 10-20 км).
2) слагает огромные площади дна океанов.
Меня в данной теме интересует главный вопрос: Почему именно шестигранник? Не круг, треугольник и квадрат или пятигранник, восьмигранник (хотя он тоже присутствует в "столбчатости")
Что говорят ученые на данный счет:
1.Ученые установили, что подобные колонны образуются, когда стремительно выброшенная вверх лава, медленно остывая, кристаллизуется и принимает вот такую своеобразную форму. Если говорить более подробно, то столбчатая отдельность является проявлением трехмерной сети трещин, которая образуется при остывании лавовых потоков, силлов, даек и других малоглубинных интрузий. Породы, по которым образуется столбчатая отдельность, могут быть произвольного состава, но чаще всего это базальты и долериты. При быстром остывании лавовых потоков или маломощных интрузий образуется ячеистая система напряжений, которая направлена перпендикулярно поверхности (или по максимальному температурному градиенту). В направлении этих напряжений затем развиваются линейные трещины, которые и образуют столбчатую отдельность. Иногда столбы сужаются к верхней части потока, образуя колоннаду. Возможно, это связано с различной скоростью остывания верхней и нижней частей потока.
Американские исследователи Горинг и Моррис из Торонто проверили эту гипотезу весьма оригинальным способом. А именно посредством крахмала, воды и паяльной лампы. Меняя режимы нагревания смеси крахмала с водой, ученые заставили засыхать его с разной скоростью. И в результате получили почти такие же колонны и плиты, что и в природе, только из кукурузного крахмала, и меньшего масштаба. Как пишут исследователи в своем отчете, чем медленней остывает смесь (в реальной жизни - лава), тем крупнее получаются плиты или столбы. Наряду с шестигранниками они получали и восьмигранники и другие структуры. То есть количество граней в них может меняться в зависимости от скорости остывания или высыхания. Авторы исследования (его детали можно найти в пресс-релизе университета Торонто) утверждают, что найденный ими коэффициент, связывающий скорость остывания (или высыхания) позволяет предсказывать размер ячеек и в других похожих процессах, вроде высыхания корки грязи или растрескивания слоя вечной мерзлоты.
Колонны (столбики), полученные посредством крахмала, воды и паяльной лампы. Меняя режимы нагревания смеси крахмала с водой, ученые заставили засыхать его с разной скоростью. И в результате получили почти такие же колонны и плиты, что и в природе, только из кукурузного крахмала, и меньшего масштаба
Итак, как мы видели, ученые установили, что колонны шестигранной формы появляются при остывании магмы, когда температурный градиент достигает определенной величины. Однако это совсем не объясняет, почему колоны в вертикально плоскости обладают формой правильного многогранника, почему остывающая магма лишь иногда создает такую удивительную форму колонн, тогда как в большинстве случаев интрузии имеют, как правило, неправильную форму, почему возникают колонны, а не кубики или призмы и т.д.
2. Ячейки Бенара
Для получения ячеек Бенара достаточно иметь сковороду, немного масла и какой-нибудь мелкий порошок, чтобы было заметно движение жидкости. Нальем в сковороду масло с размешанным в нем порошком, например тальком или жидкий мучной клейстер, и будем подогревать ее снизу.Если дно сковороды плоское и мы ее нагреваем равномерно, то можно считать, что у дна и на поверхности поддерживаются постоянные температуры: снизу - T1, сверху - Т2. Пока разность температур невелика, частички порошка неподвижны, а следовательно, неподвижна и жидкость. Будем плавно увеличивать температуру. С ростом разности температур наблюдается все та же картина, но выше определенного предела вся среда разбивается на правильные шестигранные ячейки, в центре каждой из которых жидкость движется вверх, по краям - вниз. Если взять другую сковороду, то можно убедиться, что величина возникающих ячеек практически не зависит от ее формы и размеров. Этот замечательный опыт впервые был проделан Бенаром в начале нашего века, а сами ячейки получили название ячеек Бенара. Процесс упорядочивания конвективных потоков в некоторую структуру является типичным примером синергетического явления. Если вы привыкли пить кофе или чай горячим, то могли заметить узоры на их поверхности. Происхождение этих узоров аналогично происхождению ячеек Бенара.
Замечу то, что в круглых сковородках легко образуются шестиугольные фигуры. В емкостях другой формы могут возникнуть удлиненные и прямоугольные вальцы.
Шестиугольник самая оптимальная геометрическая форма для максимально полезного использования единицы площади и минимального расхода строительного материала говорят ученые.
Действительно,для круга это самая подходящая форма (см.рисунок)
Если мы убирем из каждого круга по одной фигуре, то все фигуры в круге сместятся, на одну, но это недействительно для шестигранника т.к. углы будут мешать смещению фигуры.
Круг сместится, квадрат тоже, треугольник вообще не вписывается в круг, пятиугольник тоже. Остальные грани тоже рассматривать нечего т.к. зачем энергию тратить на постройку еще одной грани.
_________________________________________________
Продолжение следует.....
Начнем изложение сей теории с красивых картинок.
Ирландия. Дорога гигантов.
Курилы.Мыс столбчатый.
Украинское полесье
Фингалова пещера.Шотландия
Башня дьявола. США.
Картинки наверно интересно рассматривать, чем текст читать? А читать придется!!
Так вот все эти столбчатые образования состоят из БАЗАЛЬТА.
Основное что можно сказать про базальт для нашей темы:
1) Земной шар весь-весь сплошняком покрыт тонкой скорлупкой из базальта (толщиной всего около 10-20 км).
2) слагает огромные площади дна океанов.
Меня в данной теме интересует главный вопрос: Почему именно шестигранник? Не круг, треугольник и квадрат или пятигранник, восьмигранник (хотя он тоже присутствует в "столбчатости")
Что говорят ученые на данный счет:
1.Ученые установили, что подобные колонны образуются, когда стремительно выброшенная вверх лава, медленно остывая, кристаллизуется и принимает вот такую своеобразную форму. Если говорить более подробно, то столбчатая отдельность является проявлением трехмерной сети трещин, которая образуется при остывании лавовых потоков, силлов, даек и других малоглубинных интрузий. Породы, по которым образуется столбчатая отдельность, могут быть произвольного состава, но чаще всего это базальты и долериты. При быстром остывании лавовых потоков или маломощных интрузий образуется ячеистая система напряжений, которая направлена перпендикулярно поверхности (или по максимальному температурному градиенту). В направлении этих напряжений затем развиваются линейные трещины, которые и образуют столбчатую отдельность. Иногда столбы сужаются к верхней части потока, образуя колоннаду. Возможно, это связано с различной скоростью остывания верхней и нижней частей потока.
Американские исследователи Горинг и Моррис из Торонто проверили эту гипотезу весьма оригинальным способом. А именно посредством крахмала, воды и паяльной лампы. Меняя режимы нагревания смеси крахмала с водой, ученые заставили засыхать его с разной скоростью. И в результате получили почти такие же колонны и плиты, что и в природе, только из кукурузного крахмала, и меньшего масштаба. Как пишут исследователи в своем отчете, чем медленней остывает смесь (в реальной жизни - лава), тем крупнее получаются плиты или столбы. Наряду с шестигранниками они получали и восьмигранники и другие структуры. То есть количество граней в них может меняться в зависимости от скорости остывания или высыхания. Авторы исследования (его детали можно найти в пресс-релизе университета Торонто) утверждают, что найденный ими коэффициент, связывающий скорость остывания (или высыхания) позволяет предсказывать размер ячеек и в других похожих процессах, вроде высыхания корки грязи или растрескивания слоя вечной мерзлоты.
Колонны (столбики), полученные посредством крахмала, воды и паяльной лампы. Меняя режимы нагревания смеси крахмала с водой, ученые заставили засыхать его с разной скоростью. И в результате получили почти такие же колонны и плиты, что и в природе, только из кукурузного крахмала, и меньшего масштаба
Итак, как мы видели, ученые установили, что колонны шестигранной формы появляются при остывании магмы, когда температурный градиент достигает определенной величины. Однако это совсем не объясняет, почему колоны в вертикально плоскости обладают формой правильного многогранника, почему остывающая магма лишь иногда создает такую удивительную форму колонн, тогда как в большинстве случаев интрузии имеют, как правило, неправильную форму, почему возникают колонны, а не кубики или призмы и т.д.
2. Ячейки Бенара
Click to viewДля получения ячеек Бенара достаточно иметь сковороду, немного масла и какой-нибудь мелкий порошок, чтобы было заметно движение жидкости. Нальем в сковороду масло с размешанным в нем порошком, например тальком или жидкий мучной клейстер, и будем подогревать ее снизу.Если дно сковороды плоское и мы ее нагреваем равномерно, то можно считать, что у дна и на поверхности поддерживаются постоянные температуры: снизу - T1, сверху - Т2. Пока разность температур невелика, частички порошка неподвижны, а следовательно, неподвижна и жидкость. Будем плавно увеличивать температуру. С ростом разности температур наблюдается все та же картина, но выше определенного предела вся среда разбивается на правильные шестигранные ячейки, в центре каждой из которых жидкость движется вверх, по краям - вниз. Если взять другую сковороду, то можно убедиться, что величина возникающих ячеек практически не зависит от ее формы и размеров. Этот замечательный опыт впервые был проделан Бенаром в начале нашего века, а сами ячейки получили название ячеек Бенара. Процесс упорядочивания конвективных потоков в некоторую структуру является типичным примером синергетического явления. Если вы привыкли пить кофе или чай горячим, то могли заметить узоры на их поверхности. Происхождение этих узоров аналогично происхождению ячеек Бенара.
Замечу то, что в круглых сковородках легко образуются шестиугольные фигуры. В емкостях другой формы могут возникнуть удлиненные и прямоугольные вальцы.
Шестиугольник самая оптимальная геометрическая форма для максимально полезного использования единицы площади и минимального расхода строительного материала говорят ученые.
Действительно,для круга это самая подходящая форма (см.рисунок)
Если мы убирем из каждого круга по одной фигуре, то все фигуры в круге сместятся, на одну, но это недействительно для шестигранника т.к. углы будут мешать смещению фигуры.
Круг сместится, квадрат тоже, треугольник вообще не вписывается в круг, пятиугольник тоже. Остальные грани тоже рассматривать нечего т.к. зачем энергию тратить на постройку еще одной грани.
_________________________________________________
Продолжение следует.....