पाला गिरना

फ्रॉस्ट हीविंग (या फ्रॉस्ट हीव) बर्फ  की बढ़ती उपस्थिति के कारण  मिट्टी  की ऊपर की ओर सूजन होती है, क्योंकि यह सतह की ओर बढ़ती है, मिट्टी में गहराई से ऊपर की ओर जहां ठंड का तापमान मिट्टी में प्रवेश कर गया है ( जमना  फ्रंट) या ठंड की सीमा)। बर्फ के विकास के लिए पानी की आपूर्ति की आवश्यकता होती है जो कुछ मिट्टी में केशिका क्रिया के माध्यम से ठंड के मोर्चे पर पानी पहुंचाती है। अतिव्यापी मिट्टी का वजन बर्फ के ऊर्ध्वाधर विकास को रोकता है और मिट्टी के भीतर बर्फ के लेंस के आकार के क्षेत्रों के गठन को बढ़ावा दे सकता है। फिर भी एक या एक से अधिक बढ़ते बर्फ के लेंस का बल मिट्टी की एक परत को उठाने के लिए पर्याप्त होता है, जितना कि 1 ft या ज्यादा। मिट्टी जिसके माध्यम से बर्फ के लेंस के गठन को खिलाने के लिए पानी गुजरता है, केशिका क्रिया की अनुमति देने के लिए पर्याप्त रूप से झरझरा होना चाहिए, फिर भी इतना झरझरा नहीं है कि केशिका निरंतरता को तोड़ सके। ऐसी मिट्टी को तुषारग्राह्य कहा जाता है। बर्फ के लेंस की वृद्धि ठंड के मोर्चे पर लगातार बढ़ते पानी की खपत करती है।  डिफरेंशियल फ्रॉस्ट हीविंग फुटपाथ (सड़कों) को तोड़ सकता है - वसंत ऋतु में गड्ढों के निर्माण में योगदान - और इमारत की  नींव (वास्तुकला)  को नुकसान पहुंचा सकता है।   प्रशीतन  कोल्ड-स्टोरेज इमारतों और आइस रिंक में पाला बढ़ सकता है।

नीडल आइस अनिवार्य रूप से फ्रॉस्ट हीविंग है जो ठंड के मौसम की शुरुआत में होता है, इससे पहले कि ठंड का मोर्चा मिट्टी में बहुत दूर तक घुस गया हो और फ्रॉस्ट हीव के रूप में उठाने के लिए कोई मिट्टी का बोझ न हो।

फ्रॉस्ट हेविंग
की ऐतिहासिक समझ अर्बन हर्ने ने 1694 में मिट्टी में पाले के प्रभावों का वर्णन किया।  1930 तक, दक्षिण कैरोलिना विश्वविद्यालय में भूविज्ञान विभाग के प्रमुख स्टीफन टैबर ने इस परिकल्पना को खारिज कर दिया था कि उप-शून्य तापमान की शुरुआत से पहले मिट्टी में पहले से मौजूद  पानी  के जमने के साथ  दाढ़ की मात्रा  के विस्तार से ठंढ का परिणाम होता है। मिट्टी के भीतर पानी के प्रवास से थोड़ा योगदान।

चूँकि पानी के मोलर आयतन में लगभग 9% की वृद्धि होती है, क्योंकि यह पानी से बर्फ में अपने बल्क हिमांक पर चरण संक्रमण  करता है, मोलर आयतन विस्तार के कारण 9% अधिकतम विस्तार संभव होगा, और तब भी जब बर्फ सख्ती से बाद में विवश हो। मिट्टी में ताकि पूरे आयतन का विस्तार लंबवत रूप से हो। बर्फ यौगिकों के बीच असामान्य है क्योंकि यह अपनी तरल अवस्था, पानी से दाढ़ की मात्रा में बढ़ जाती है।  चरण (पदार्थ)  को तरल से ठोस में बदलने पर अधिकांश यौगिकों की मात्रा कम हो जाती है। टैबर ने दिखाया कि दाढ़ की मात्रा के विस्तार के कारण ठंढ में मिट्टी का ऊर्ध्वाधर विस्थापन उस से काफी अधिक हो सकता है।

टेबर ने प्रदर्शित किया कि तरल पानी मिट्टी के भीतर फ्रीज लाइन की ओर पलायन करता है। उन्होंने दिखाया कि अन्य तरल पदार्थ, जैसे कि बेंजीन, जो जमने पर सिकुड़ता है, भी ठंढा गर्माहट पैदा करता है। यह जमी हुई मिट्टी के ऊर्ध्वाधर विस्थापन के लिए प्रमुख तंत्र के रूप में दाढ़ की मात्रा में परिवर्तन को बाहर करता है। उनके प्रयोगों ने मिट्टी के स्तंभों के अंदर बर्फ के लेंस के विकास का प्रदर्शन किया जो केवल ऊपरी सतह को ठंडा करके जमे हुए थे, जिससे एक  तापमान प्रवणता  स्थापित हुई।

आइस लेंस का विकास
फ्रॉस्ट हेविंग में मिट्टी के विस्थापन का प्रमुख कारण आइस लेंस का विकास है। फ्रॉस्ट हीव के दौरान, एक या एक से अधिक मिट्टी रहित बर्फ के लेंस विकसित होते हैं, और उनकी वृद्धि उनके ऊपर की मिट्टी को विस्थापित कर देती है। ये लेंस एक भूजल स्रोत से पानी के निरंतर जोड़ से बढ़ते हैं जो मिट्टी में कम होता है और मिट्टी में जमने वाली रेखा से नीचे होता है। फ्रॉस्ट हेविंग#फ्रॉस्ट-अतिसंवेदनशील मिट्टी | पोर संरचना के साथ फ्रॉस्ट-अतिसंवेदनशील मिट्टी की उपस्थिति जो केशिका क्रिया की अनुमति देती है, बर्फ के लेंस को पानी की आपूर्ति करने के लिए आवश्यक है क्योंकि वे बनते हैं।

गिब्स-थॉमसन प्रभाव के कारण तरल  पदार्थों को छिद्रों में सीमित कर दिया जाता है, मिट्टी में पानी एक ऐसे तापमान पर तरल रह सकता है जो पानी के थोक हिमांक बिंदु से नीचे हो। बहुत महीन छिद्रों में बहुत अधिक  वक्रता  होती है, और इसके परिणामस्वरूप तरल चरण (पदार्थ) ऐसे मीडिया में  थर्मोडायनामिक संतुलन  होता है, जो कभी-कभी तरल के थोक हिमांक बिंदु से कई दसियों डिग्री नीचे होता है। यह प्रभाव पानी को मिट्टी के माध्यम से बर्फ के लेंस की ओर ले जाने की अनुमति देता है, जिससे लेंस बढ़ने लगता है।

एक अन्य जल-परिवहन प्रभाव बर्फ के लेंस की सतह पर और बर्फ और मिट्टी के कणों के बीच तरल पानी की कुछ अणु  परतों का संरक्षण है। फैराडे ने 1860 में  पूर्वपिघलना  वॉटर की न जमी परत पर सूचना दी। बर्फ अपने स्वयं के वाष्प के खिलाफ और सिलिका  के संपर्क में आने से पहले पिघल जाती है।

माइक्रो-स्केल प्रक्रियाएं
वही अंतर-आणविक बल जो सतहों पर प्रीमेल्टिंग का कारण बनते हैं, बर्फ के लेंस के नीचे की तरफ कण पैमाने पर ठंढ को गर्म करने में योगदान करते हैं। जब बर्फ एक महीन मिट्टी के कण को ​​​​छिड़कती है, तो मिट्टी का कण कण के चारों ओर पानी की पतली फिल्म के पिघलने और फिर से जमने के कारण थर्मल ढाल के भीतर गर्म दिशा की ओर नीचे की ओर विस्थापित हो जाएगा। ऐसी फिल्म की मोटाई तापमान पर निर्भर होती है और कण के ठंडे हिस्से पर पतली होती है।

सुपरकूल्ड तरल अवस्था की तुलना में थोक बर्फ में पानी की थर्मोडायनामिक मुक्त ऊर्जा  कम होती है। इसलिए, गर्म पक्ष से कण के ठंडे पक्ष में बहने वाले पानी की निरंतर पुनःपूर्ति होती है, और गर्म पक्ष पर मोटी फिल्म को फिर से स्थापित करने के लिए लगातार पिघलती रहती है। कण एक प्रक्रिया में गर्म मिट्टी की ओर नीचे की ओर पलायन करता है जिसे फैराडे थर्मल रीगेलेशन कहते हैं। यह प्रभाव बर्फ के लेंस को शुद्ध करता है क्योंकि वे मिट्टी के महीन कणों को हटाकर बनाते हैं। इस प्रकार प्रत्येक  माइक्रोमीटर -आकार के मिट्टी के कण के चारों ओर बिना जमे हुए पानी की 10- नैनोमीटर  फिल्म इसे 10 माइक्रोमीटर/दिन कम से कम 1 °C m के थर्मल ग्रेडिएंट में स्थानांतरित कर सकती है।-1. जैसे-जैसे बर्फ के लेंस बढ़ते हैं, वे मिट्टी को ऊपर उठाते हैं, और नीचे मिट्टी के कणों को अलग करते हैं, जबकि केशिका क्रिया के माध्यम से बर्फ के लेंस के ठंडे चेहरे पर पानी खींचते हैं।

तुषार-अतिसंवेदनशील मिट्टी
तुषार को गर्म करने के लिए ठंढ-अतिसंवेदनशील मिट्टी, नीचे पानी की निरंतर आपूर्ति (एक जल तालिका) और ठंड तापमान की आवश्यकता होती है, जो मिट्टी में प्रवेश करती है। तुषार-अतिसंवेदनशील मिट्टी कणों और कण सतह क्षेत्र के बीच छिद्रों के आकार के होते हैं जो केशिका प्रवाह  को बढ़ावा देते हैं। सिल्टी और दोमट  मिट्टी के प्रकार, जिनमें महीन कण होते हैं, ठंढ-अतिसंवेदनशील मिट्टी के उदाहरण हैं। कई एजेंसियां ​​सामग्री को फ्रॉस्ट अतिसंवेदनशील के रूप में वर्गीकृत करती हैं यदि 10 प्रतिशत या अधिक घटक कण 0.075 मिमी (नंबर 200) छलनी से गुजरते हैं या 3 प्रतिशत या अधिक 0.02 मिमी (संख्या 635) छलनी से गुजरते हैं। चेम्बरलेन ने ठंढ की संवेदनशीलता को मापने के लिए अन्य, अधिक प्रत्यक्ष तरीकों की सूचना दी। इस तरह के शोध के आधार पर, मिट्टी के लिए एक स्थापित वर्गीकरण प्रणाली में मानों के साथ हीव दर और पिघले हुए असर अनुपात की तुलना करके फुटपाथ सिस्टम में उपयोग की जाने वाली मिट्टी की सापेक्ष ठंढ और पिघलना कमजोर पड़ने की संवेदनशीलता को निर्धारित करने के लिए मानक परीक्षण मौजूद हैं, जहां ठंढ-संवेदनशीलता अनिश्चित है। पानी के प्रवाह (कम हाइड्रोलिक चालकता) को बढ़ावा देने के लिए गैर-ठंढ-अतिसंवेदनशील मिट्टी बहुत घनी हो सकती है या केशिका प्रवाह को बढ़ावा देने के लिए सरंध्रता में बहुत खुली हो सकती है। उदाहरणों में एक छोटे छिद्र आकार के साथ घनी मिट्टी और इसलिए एक कम हाइड्रोलिक चालकता और साफ रेत  और बजरी शामिल हैं, जिनमें छोटी मात्रा में महीन कण होते हैं और जिनके छिद्र आकार केशिका प्रवाह को बढ़ावा देने के लिए बहुत खुले होते हैं।

तुषार के गर्म होने से निर्मित भू-आकृतियाँ
फ्रॉस्ट हेविंग हलकों, बहुभुजों और धारियों सहित विभिन्न ज्यामितीयों में उभरी हुई मिट्टी के भू-आकृतियों का निर्माण करता है, जिसे मिट्टी में बेड़ा  के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो कार्बनिक पदार्थों से समृद्ध होती है, जैसे कि पीट, या  चमक  अधिक खनिज युक्त मिट्टी में। स्वालबार्ड के द्वीपसमूह पर पाए जाने वाले पथरीले लिटल्सा (ढीले टीले) एक उदाहरण हैं।  भूमध्य रेखा  के पास भी अल्पाइन क्षेत्रों में फ्रॉस्ट हीव्स होते हैं, जैसा कि  माउंट केन्या  पर पल्सा द्वारा दिखाया गया है। आर्कटिक पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों में, सैकड़ों वर्षों से एक संबंधित प्रकार का ग्राउंड हीविंग 60 मीटर तक की संरचनाओं का निर्माण कर सकता है, जिन्हें  बूंद स के रूप में जाना जाता है, जो कि केशिका क्रिया के बजाय भूजल के अपवेलिंग द्वारा खिलाया जाता है, जो ठंढ के विकास को खिलाता है। गर्म।  क्रायोजेनिक  अर्थ ह्युमॉक्स  दानेदार संवहन  से उत्पन्न एक छोटा गठन है जो मौसमी जमी हुई जमीन में दिखाई देता है और इसके कई अलग-अलग नाम हैं; उत्तरी अमेरिका में वे पृथ्वी  हम्मॉक्स  हैं;  ग्रीनलैंड  और  आइसलैंड  में थूफुर; और  फेनोस्कैंडिया  में पौनस।

मार्स ग्लोबल सर्वेयर और  मार्स टोही ऑर्बिटर  पर लगे  मार्स ऑर्बिटल लेजर अल्टीमीटर  (MOC) द्वारा मार्स ऑर्बिटल लेजर अल्टीमीटर (MOC) द्वारा मंगल के निकट-ध्रुवीय क्षेत्रों में स्पष्ट रूप से हिमपात के कारण होने वाले बहुभुज रूपों को देखा गया है। मई 2008 में  मंगल फीनिक्स  लैंडर ने इस तरह के बहुभुज ठंढ-भारी परिदृश्य पर छुआ और सतह से कुछ सेंटीमीटर नीचे बर्फ की खोज की।

प्रशीतित भवनों में
कोल्ड-स्टोरेज की इमारतें और आइस रिंक जो सब-फ्रीजिंग तापमान पर बनाए जाते हैं, उनकी नींव के नीचे की मिट्टी दस मीटर की गहराई तक जम सकती है। मौसमी रूप से जमी हुई इमारतें, उदा। कुछ आइस रिंक, इमारत के इंटीरियर के गर्म होने पर मिट्टी को पिघलने और ठीक होने की अनुमति दे सकते हैं। यदि एक प्रशीतित इमारत की नींव को ठंढ-अतिसंवेदनशील मिट्टी पर ठंडे मोर्चे की पहुंच के भीतर एक जल तालिका के साथ रखा जाता है, तो प्रकृति में पाए जाने वाले समान तंत्र के कारण ऐसी संरचनाओं के फर्श गर्म हो सकते हैं। इस तरह की संरचनाओं को अलग-अलग या मिलकर कई रणनीतियों को नियोजित करके ऐसी समस्याओं से बचने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। रणनीतियों में नींव के नीचे गैर-ठंढ-अतिसंवेदनशील मिट्टी की नियुक्ति शामिल है, ठंड के मोर्चे के प्रवेश को कम करने के लिए इन्सुलेशन जोड़ना, और इमारत के नीचे मिट्टी को ठंड से बचाने के लिए पर्याप्त रूप से गर्म करना शामिल है। मौसमी रूप से संचालित आइस रिंक बर्फ के तापमान को बढ़ाकर उपसतह ठंड की दर को कम कर सकते हैं।

यह भी देखें

 * क्रायोटर्बेशन
 * ठंढा कानून
 * पाला अपक्षय
 * आइस जैकिंग
 * पलसा