今年暑假,我參加了學(xué)校組織的“科技英才”長(zhǎng)白山科學(xué)探索活動(dòng),和老師、同學(xué)、中科院專家一起體驗(yàn)了采集、挖掘動(dòng)植物和地質(zhì)標(biāo)本的活動(dòng)?;顒?dòng)中,一個(gè)個(gè)形似恐龍蛋卻來(lái)自地球內(nèi)部的火山彈吸引了我,激發(fā)了我探求它“前世今生”的興趣。
火山彈是火山噴發(fā)出的大量巖漿液滴在空中冷卻,落到地面形成的。但它為什么會(huì)形成兩頭細(xì)中間圓的梭子狀外形呢?當(dāng)時(shí)專家只說(shuō)“火山彈是經(jīng)過了空氣動(dòng)力學(xué)塑造而成的”,但我想探究空氣動(dòng)力學(xué)如何具體作用于火山彈的形成。通過收集資料、與同學(xué)探討,我提出了兩個(gè)假說(shuō):縱向成形和旋轉(zhuǎn)成形。
縱向成形:火山噴出的熔巖球在空中做拋物線運(yùn)動(dòng),球整體受到空氣阻力和地球引力,球體中密度較大的成分受到的慣性影響大,保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的能力強(qiáng),空氣阻力對(duì)它們的影響較小,所以它們來(lái)到了前部,形成尖端;熔巖中密度中等的成分被空氣阻力留在中間形成了渾圓的中部;周圍空氣所產(chǎn)生的阻力粘滯住球體表面液體使其形成尾托。
旋轉(zhuǎn)成形:尖端主要借助繞軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力形成。兩個(gè)尖端的成型方式相同,物質(zhì)成分和密度相近。
這兩種假說(shuō)都可以通過質(zhì)譜儀分析來(lái)驗(yàn)證。遺憾的是我們沒有(也沒有聯(lián)系到)這個(gè)儀器,所以現(xiàn)在這兩種假說(shuō)只能停留在猜想階段。不過我通過計(jì)算機(jī)CFD模擬,得到的結(jié)果也基本支持這兩種假說(shuō);如果酸性熔巖噴出時(shí)核心溫度為1037.15開爾文、二氧化硫含量為48%,它在風(fēng)力小于等于4蒲福時(shí)縱向成形概率為87%,風(fēng)力在6蒲福以上時(shí),旋轉(zhuǎn)成形概率達(dá)到62%。
我的假說(shuō)只是經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證,有一定局限性。但我希望未來(lái)能利用更優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室資源,對(duì)這個(gè)疑問進(jìn)行更深入的研究。我始終相信:科學(xué)探索就是一個(gè)不斷追求真理的過程。我會(huì)堅(jiān)持下去!