पाला गिरना

From Vigyanwiki
Revision as of 10:26, 25 January 2023 by alpha>SprashM
वसंत पिघलना के समय एक हिम की शारीरिक रचना। 6-इंच (15-सेमी) की तरफ मिट्टी को हटाने के साथ गर्म करें (नीचे से ऊपर):
· स्फटिक बर्फ, जो नीचे की जल तालिका से छिद्रयुक्त मिट्टी के माध्यम से ठंडे अग्रभाग से बाहर निकली है
· जमी हुई बर्फ से भरपूर मिट्टी, जो जमने-पिघलने के अधीन है
· शीर्ष पर पिघली हुई मिट्टी।
फ़ोटोग्राफ़ 21 मार्च 2010 को नॉर्विच, वर्मोंट में लिया गया

हिमपात (या हिमपात गिरना) बर्फ की बढ़ती उपस्थिति के कारण मिट्टी की ऊपर की ओर स्फीति होती है, क्योंकि यह सतह की ओर बढ़ती है, मिट्टी में गहराई से ऊपर की ओर जहां ठंड का तापमान मिट्टी (हिमांक अग्रभाग या हिमीकरण सीमा) में प्रवेश कर गया है। बर्फ के विकास के लिए पानी की आपूर्ति की आवश्यकता होती है जो कुछ मिट्टी में केशिका क्रिया के माध्यम से ठंड के अग्रभाग पर पानी पहुंचाती है। अत्यधिक मिट्टी का वजन बर्फ के ऊर्ध्वाधर विकास को रोकता है और मिट्टी के अंदर बर्फ के लेंस के आकार के क्षेत्रों के निर्माण को बढ़ावा दे सकता है। फिर भी एक या एक से अधिक बढ़ते बर्फ के लेंस का बल मिट्टी की एक परत को 1 फुट (0.30 मीटर) या उससे अधिक तक उठाने के लिए पर्याप्त है। मिट्टी जिसके माध्यम से बर्फ के लेंस के निर्माण को संभरण के लिए पानी गुजरता है, केशिका क्रिया की स्वीकृति देने के लिए पर्याप्त रूप से छिद्रयुक्त होना चाहिए, फिर भी इतना छिद्रयुक्त नहीं है कि केशिका निरंतरता को तोड़ सके। ऐसी मिट्टी को तुषारग्राह्य कहा जाता है। बर्फ के लेंस की वृद्धि ठंड के अग्रभाग पर निरंतर बढ़ते पानी की उपभोग करती है।[1][2] विभेदन हिमपात सड़क की सतहों में दरार डाल सकती है— वसंत ऋतु में गड्ढों के निर्माण में सहयोग होता है - और इमारत की नींव को नुकसान पहुंचा सकता है।[3][4] यांत्रिक रूप से प्रशीतित शीत-भंडारण भवनों और बर्फ रिंक में हिमपात बढ़ सकता है।

स्फटिक बर्फ अनिवार्य रूप से हिमपात है जो ठंड के मौसम मे प्रारंभ में होता है, इससे पहले कि ठंड का अग्रभाग मिट्टी में बहुत दूर तक अंदर गया हो और हिमपात के रूप में उत्थान के लिए कोई मिट्टी का भार न हो।[5]


तंत्र

हिमपात की ऐतिहासिक समझ

बर्फ के लेंस का निर्माण जिसके परिणामस्वरूप ठंडी जलवायु में हिम हो जाता है।

अर्बन हर्ने ने 1694 में मिट्टी में हिमपात के प्रभावों का वर्णन किया।[lower-alpha 1][5][6][7][8] 1930 तक, दक्षिण कैरोलिना विश्वविद्यालय में भूविज्ञान विभाग के प्रमुख स्टीफन टैबर ने इस परिकल्पना को अस्वीकृत कर दिया था कि उप-शून्य तापमान की प्रारंभ से पहले मिट्टी में पहले से सम्मिलित पानी के जमने के साथ अणुक आयतन के विस्तार से हिम का परिणाम होता है अर्थात मिट्टी के अंदर पानी के प्रवास से थोड़ा सहयोग है।

चूँकि पानी के अणुक आयतन में लगभग 9% की वृद्धि होती है, क्योंकि यह पानी से बर्फ में अपने विस्तृत हिमांक पर परिवर्तन चरण करता है, अणुक आयतन विस्तार के कारण 9% अधिकतम विस्तार संभव होगा,और तब भी जब बर्फ को मिट्टी में बाद में कठोर रूप से बाध्य किया गया था ताकि पूरे आयतन का विस्तार लंबवत रूप से हो सके। बर्फ यौगिकों के बीच असामान्य है क्योंकि यह अपनी तरल अवस्था, पानी से अणुक आयतन में बढ़ जाती है। द्रव से ठोस अवस्था में अवस्था बदलने पर अधिकांश यौगिकों का आयतन कम हो जाता है। टैबर ने दिखाया कि अणुक आयतन के विस्तार के कारण हिम में मिट्टी का ऊर्ध्वाधर विस्थापन उस से परितृप्त अधिक हो सकता है।[1]

टेबर ने प्रदर्शित किया कि तरल पानी मिट्टी के अंदर हिमन रेखा की ओर निवर्तन करता है। उन्होंने दिखाया कि अन्य तरल पदार्थ, जैसे कि बेंजीन , जो जमने पर सिकुड़ता है, साथ ही तुषार उत्पन्न करता है।[9] यह जमी हुई मिट्टी के ऊर्ध्वाधर विस्थापन के लिए प्रमुख तंत्र के रूप में अणुक आयतन 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।[10][11][12]


बर्फ के लेंस का विकास

वसंत पिघलना के समय एक ग्रामीण वरमोंट सड़क पर हिमपात जम जाता है

हिमपात में मिट्टी के विस्थापन का प्रमुख कारण बर्फ लेंस का विकास है। हिमपात के समय , 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 और मिट्टी में ठंड रेखा के नीचे होता है। एक छिद्र संरचना के साथ हिमपात के प्रति संवेदनशील मिट्टी की उपस्थिति जो बर्फ के लेंस को पानी की आपूर्ति करने के लिए केशिका प्रवाह की स्वीकृति देती है, जैसा कि वे बनाते 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 विस्तृत हिमांक बिंदु से नीचे हो। बहुत सूक्ष्म छिद्रों में बहुत अधिक वक्रता होती है, और इसके परिणामस्वरूप तरल चरण (पदार्थ) ऐसे माध्यम में ऊष्मप्रवैगिकी संतुलन होता है, जो कभी-कभी तरल के विस्तृत हिमांक बिंदु से कई दसियों डिग्री नीचे होता है।[13] यह प्रभाव पानी को मिट्टी के माध्यम से बर्फ के लेंस की ओर ले जाने की स्वीकृति देता है, जिससे लेंस बढ़ने लगता है।

एक अन्य जल-परिवाहित 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 फैराडे ने 1860 में पहले से पिघले हुए पानी की न जमी परत पर सूचना दी।[14] बर्फ अपने स्वयं के वाष्प के विपरीत और सिलिका के संपर्क में आने से पहले पिघल जाती है।[15]


सूक्ष्म पैमाने की प्रक्रियाएं

वही अंतर-आणविक बल जो सतहों पर पूर्वगलन का कारण बनते हैं, बर्फ के लेंस के नीचे की तरफ कण पैमाने पर हिम को गर्म करने में सहयोग करते हैं। जब बर्फ एक सूक्ष्म मिट्टी के कण को ​​​​छिड़कती है, तो मिट्टी के कण के चारों ओर पानी की पतली झिल्ली के पिघलने और फिर से जमने के कारण ऊष्मीय प्रवणता के अंदर गर्म दिशा की ओर नीचे की ओर विस्थापित हो जाएगा। ऐसी झिल्ली की सघनता तापमान पर निर्भर होती है और कण के ठंडे हिस्से पर पतली होती है।

अधिक ठंडे तरल अवस्था की तुलना में विस्तृत बर्फ में पानी की ऊष्मप्रवैगिकी मुक्त ऊर्जा कम होती है। इसलिए, गर्म भाग से कण के ठंडे भाग में बहने वाले पानी की निरंतर पुनःपूर्ति होती है, और गर्म भाग पर मोटी झिल्ली को फिर से स्थापित करने के लिए निरंतर पिघलती रहती है। कण एक प्रक्रिया में गर्म मिट्टी की ओर नीचे की ओर पलायन करता है जिसे फैराडे ऊष्मीय रीगेलेशन कहते हैं।[14] यह प्रभाव बर्फ के लेंस को शुद्ध करता है क्योंकि वे मिट्टी के सूक्ष्म कणों को हटाकर बनाते हैं। इस प्रकार प्रत्येक सूक्ष्ममापी के आकार के मिट्टी के कण के चारों ओर बिना जमे हुए पानी की 10-नैनोमीटर झिल्ली इसे 10 माइक्रोमीटर/दिन कम से कम 1 °C m-1 के ऊष्मीय प्रवणता में स्थानांतरित कर सकती है।[15] 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 भाग पर पानी खींचते हैं।

तुषार-अतिसंवेदनशील मिट्टी

आंशिक रूप से पिघले और ढह गए लिथल्स (permafrost में पाए जाने वाले भारी टीले) ने स्वालबार्ड द्वीपसमूह पर रिंग जैसी संरचनाएं छोड़ी हैं

तुषार को गर्म करने के लिए हिम-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 सूक्ष्म कण होते हैं, हिम-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 हिम की संवेदनशीलता को मापने के लिए अन्य, अधिक प्रत्यक्ष तरीकों की सूचना दी।[16] 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 प्रणाली में उपयोग की जाने वाली मिट्टी की सापेक्ष हिम और पिघलना कमजोर पड़ने की संवेदनशीलता को निर्धारित करने के लिए मानक परीक्षण सम्मिलित हैं, जहां हिम-संवेदनशीलता अनिश्चित है।[17]

पानी के प्रवाह (कम हाइड्रोलिक चालकता) को बढ़ावा देने के लिए गैर-हिम-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 सम्मिलित हैं, जिनमें छोटी मात्रा में सूक्ष्म कण होते हैं और जिनके छिद्र आकार केशिका प्रवाह को बढ़ावा देने के लिए बहुत खुले होते हैं।[18]


तुषार के गर्म होने से निर्मित भू-आकृतियाँ

माउंट केन्या पर मुगी हिल के नीचे अल्पाइन क्षेत्रों में पलसास (असंतुलित पर्माफ्रॉस्ट में कार्बनिक-समृद्ध मिट्टी का ढेर) पाया जा सकता है।

हिमपात 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 [19] अधिक खनिज युक्त मिट्टी में।[20] स्वालबार्ड के द्वीपसमूह पर पाए जाने वाले पथरीले लिटल्सा (ढीले टीले) एक उदाहरण हैं। भूमध्य रेखा के पास भी अल्पाइन क्षेत्रों में हिमपात्स होते हैं, जैसा कि माउंट केन्या पर पल्सा द्वारा दिखाया गया है।[21]

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 स्थान पर भूजल के अपवेलिंग द्वारा संभरण किया जाता है, जो हिम के विकास को खिलाता है। गर्म। क्रायोजेनिक अर्थ ह्युमॉक्स दानेदार संवहन से उत्पन्न एक छोटा निर्माण 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 बर्फलैंड 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 हिम-भारी परिदृश्य पर छुआ और सतह से कुछ सेंटीमीटर नीचे बर्फ की खोज की।

प्रशीतित भवनों में

कोल्ड-भंडारण की इमारतें और बर्फ रिंक जो सब-हिमनिंग 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 बर्फ रिंक, इमारत के इंटीरियर के गर्म होने पर मिट्टी को पिघलने और ठीक होने की स्वीकृति दे सकते हैं। यदि एक प्रशीतित इमारत की नींव को हिम-अतिसंवेदनशील मिट्टी पर ठंडे अग्रभाग की पहुंच के अंदरएक 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-हिम-अतिसंवेदनशील मिट्टी की नियुक्ति सम्मिलितहै, ठंड के अग्रभाग 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 सम्मिलितहै। मौसमी रूप से संचालित बर्फ रिंक बर्फ के तापमान को बढ़ाकर उपसतह ठंड की दर को कम कर सकते हैं।[22]


यह भी देखें

फुटनोट्स

  1. ↑ In the section II. Fl. Om Jord och Landskap i gemeen (II. About the soil and the landscape in general) of his book, Hiärne mentions the phenomenon of "earth casting" or "earth heaving", in which, after the spring thaw, large chunks of sod appear to have been ripped from the ground and tossed: "3. Whether one sees in other places in Sweden, Finland and Iceland, etc., as has so happened in Uppland and in Närke in Viby parish, royal Vallby, that the earth itself with turf and all [in pieces] up to a few cubits long and wide has been thrown upwards which 20 or more men could not do, and a large pit is left afterwards." (3. Om man seer uti andre Orter i Swerige / Fin-Est och Lif-land / etc. så wara stedt / som hår i Upland / och i Nårike i Wijby Sochn / Kongz Wallby / at Jorden sig med Torff och all till någre Alnars Långd och bredd har opkastat det 20 eller flere Karlar teke hint göra / och en stoor Graff effter sig lemnat.) Urban Hjärne, Een kort Anledning till åtskillige Malm- och Bergarters, Mineraliers, Wäxters, och Jordeslags sampt flere sällsamme Tings, effterspöriande och angifwande [A brief guide to discovering and specifying various types of ores and mountains, minerals, plants, and soils, together with several unusual things] (Stockholm, Sweden: 1694). Available on-line at: National Library of Sweden.


संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Taber, Stephen (1929). "Frost Heaving" (PDF). Journal of Geology. 37 (5): 428–461. Bibcode:1929JG.....37..428T. doi:10.1086/623637. S2CID 224836578. Archived from the original on 2013-04-08. Retrieved 2010-03-24.
  2. ↑ Rempel, A.W.; Wettlaufer, J.S.; Worster, M.G. (2001). "Interfacial Premelting and the Thermomolecular Force: Thermodynamic Buoyancy". Physical Review Letters. 87 (8): 088501. Bibcode:2001PhRvL..87h8501R. doi:10.1103/PhysRevLett.87.088501. PMID 11497990.
  3. ↑ Transports Quebec (2007). "Québec Pavement Story". Archived from the original on 2011-07-16. Retrieved 2010-03-21.
  4. ↑ Widianto; Heilenman, Glenn; Owen, Jerry; Fente, Javier (2009). "Foundation Design for Frost Heave". Cold Regions Engineering 2009: Cold Regions Impacts on Research, Design, and Construction: 599–608. doi:10.1061/41072(359)58. ISBN 9780784410721.
  5. ↑ 5.0 5.1 Beskow, Gunnar; Osterberg, J. O. (Translator) (1935). "Soil Heaving and Frost Heaving with Special Application to Roads and Railroads" (PDF). The Swedish Geological Society. C. No. 30 (Year Book No. 3). Archived from the original on 2013-04-08. Retrieved 2010-03-24. {{cite journal}}: |first2= has generic name (help)
  6. ↑ Sjögren, Hjalmar (1903) "Om ett "jordkast" vid Glumstorp i Värmland och om dylika företeelser beskrivna av Urban Hiärne" (On an "earth casting" at Glumstorp in Värmland and on such phenomena described by Urban Hiärne), Arkiv för matematik, astronomi och fysik, 1 : 75–99.
  7. ↑ Hjärne, Urban (1694). "Een kort Anledning till åtskillige Malm- och Bergarters, Mineraliers, Wäxters, och Jordeslags sampt flere sällsamme Tings, effterspöriande och angifwande" [A brief guide to discovering and specifying various types of ores and mountains, minerals, plants, and soils, together with several unusual things] (in svenska). Stockholm. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  8. ↑ Patrick B. Black and Mark J. Hardenberg, ed.s, Special Report 91-23: Historical Perspectives in Frost Heave Research: The Early Works of S. Taber and G. Beskow (Hanover, New Hampshire: U.S. Army Corps of Engineers: Cold Regions Research & Engineering Laboratory, 1991).
  9. ↑ Taber, Stephen (1930). "The mechanics of frost heaving" (PDF). Journal of Geology. 38 (4): 303–317. Bibcode:1930JG.....38..303T. doi:10.1086/623720. S2CID 129655820. Archived from the original on 2013-04-08. Retrieved 2010-03-24.
  10. ↑ Bell, Robin E. (27 April 2008). "The role of subglacial water in ice-sheet mass balance". Nature Geoscience. 1 (5802): 297–304. Bibcode:2008NatGe...1..297B. doi:10.1038/ngeo186.
  11. ↑ Murton, Julian B.; Peterson, Rorik; Ozouf, Jean-Claude (17 November 2006). "Bedrock Fracture by Ice Segregation in Cold Regions". Science. 314 (5802): 1127–1129. Bibcode:2006Sci...314.1127M. doi:10.1126/science.1132127. PMID 17110573. S2CID 37639112.
  12. ↑ Dash, G.; A. W. Rempel; J. S. Wettlaufer (2006). "The physics of premelted ice and its geophysical consequences". Rev. Mod. Phys. American Physical Society. 78 (695): 695. Bibcode:2006RvMP...78..695D. CiteSeerX 10.1.1.462.1061. doi:10.1103/RevModPhys.78.695.
  13. ↑ John Tyndall (1858) "On some physical properties of ice," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 148 : 211–229. Summarized in: Tyndall, J. (1858). "On some physical properties of ice". Proceedings of the Royal Society of London. 9: 76–80. doi:10.1098/rspl.1857.0011. S2CID 186210972.
  14. ↑ 14.0 14.1 Faraday, M. (1860). "Note on regelation". Proceedings of the Royal Society of London. 10: 440–450. doi:10.1098/rspl.1859.0082. S2CID 136019935.
  15. ↑ 15.0 15.1 Rempel, A.W.; Wettlaufer, J.S.; Worster, M.G. (2004). "Premelting dynamics in a continuum model of frost heave". Journal of Fluid Mechanics. 498: 227–244. Bibcode:2004JFM...498..227R. doi:10.1017/S0022112003006761. S2CID 17061621.
  16. ↑ Chamberlain, Edwin J. (December 1981). "Frost Susceptibility of Soil, Review of Index Tests". Hanover, NH: Cold Regions Research and Engineering Laboratory. ADA111752. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  17. ↑ ASTM, Subcommittee: D18.19 (2013), "Standard Test Methods for Frost Heave and Thaw Weakening Susceptibility of Soils", ASTM Book of Standards, 04 (9)
  18. ↑ Muench, Steve (6 November 2006). "Pavement Interactive—Frost Action". Retrieved 2010-03-24.
  19. ↑ Pissart, A.; Tilman, Sart (2002). "Palsas, lithalsas and remnants of these periglacial mounds. A progress report". Progress in Physical Geography. 26 (4): 605–621. doi:10.1191/0309133302pp354ra. hdl:2268/248951. S2CID 140583281.
  20. ↑ De Schutter, Paul (2005-12-03). "Palsas & Lithalsas". Archived from the original on 2011-07-27. Retrieved 2010-03-10.
  21. ↑ Baker, B. H. (1967). Geology of the Mount Kenya area; degree sheet 44 N.W. quarter (with coloured map). Nairobi: Geological Survey of Kenya.
  22. ↑ Brown, W.G. (January 1965), Frost Heave in Ice Rinks and Cold Storage Buildings, CBD-61, Research Council Canada, retrieved 2018-01-05


आगे की पढाई

  • Manz, Lorraine (July 2011), "Frost heave" (PDF), Geo News, 32 (2): 18–24
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=पाला_गिरना&oldid=72726’