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稀薄气体的热效应:光驱石墨烯还是热驱石墨烯 (二)?

已有 3401 次阅读 2015-7-1 04:18 |个人分类:RGD|系统分类:科研笔记

克努森泵不但可以人造,在自然界也广泛存在,比如前面提到的多孔介质。我们把眼光放到太阳系,有一个独特行星,其地表砂石形成一个巨大的抽气系统,日光照射下稀薄气体可使其表面飞沙走石。

这个行星就是火星。

火星大气主要成份是二氧化碳,平均温度零下五十五度,空气压强不到地球地面压强的百分之一。因此气体分子平均自由程高达10微米,接近砂石以及砂石间空隙的尺寸。当地表存在温差,克努森力的影响不可忽视。

上图显示气体输运过程。阳光照射空气和地表砂石形成温度梯度,为抽气提供动力。具体是岩石阳面附近空气从地下向地上输运,而岩石阴面附近空气则从地上向地下输运。

为模拟火星砂石颗粒的运动,德国科学家在微重力条件下做了一个实验。实验中所用激光表面功率密度为13千瓦每平方米,波长655纳米(下图红色部分),干燥玄武岩颗粒最大直径125微米,其他气体参数跟火星表面气体接近。我们可以从下图明显看出玄武岩颗粒在激光作用下漫天飞舞。





本文内容来自:The martian soil as a planetary gas pump, Nature Physics 10 (2014) 17–20.






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