Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:08 • sest 21:44 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:47 • Síðdegis: 21:08 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:49 • Síðdegis: 14:50 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Kemur loft þar eitthvað við sögu og skiptir hitamyndun máli?

Sigurður Steinþórsson

Í hamfarahlaupum eru þrjú rof-ferli einkum að verki, straumurinn „sogar“ eða „slítur“ klumpa úr föstu bergi (e. hydraulic plucking), framburður (sandur og gjót) svarfar bergið (e. abrasion), og loks „slagsuða“ (e. cavitation) sem sérstaklega er nefnd í spurningunni. Hitamyndun er ekki talin koma hér við sögu.

Slagsuða verður þegar þrýstingur í vökva (hér vatni) verður minni en gufuþrýstingur vökvans við ríkjandi hita þannig að gufubólur myndast. Þegar hraðstreymt vatn mætir fyrirstöðu sem eykur straumhraðann staðbundið umfram visst markgildi myndast gufubólur sem síðan splundrast og senda frá sér höggbylgjur sem hafa gríðarlegan rofmátt, líkast hraðgengum höggbor. Myndskeið af þessu ferli má sjá með því að smella hér. Risastórir skessukatlar í farvegum hamfarahlaupa í Bandaríkjunum hafa verið raktir til þessa ferlis.

Nýlega birtist grein um hamfarahlaup í Jökulsá á Fjöllum þar sem reiknaðar eru ýmsar stærðir er slík hlaup varða (Alho o.fl., 2005). Neðra grafið sýnir reiknaðan straumhraða (metrar á sekúndu, ms-1) eftir farvegi árinnar frá Vaðöldu (V) norður um Upptyppinga (U) og niður fyrir Möðrudal (M). Efra grafið sýnir Froude-töluna, en hún er skilgreind sem hlutfall straumhraða og markflæðis, Fr = V/c, sem umskrifa má sem Fr = V/√gd (straumhraði deilt með kvaðratrótinni af þyngdarhröðun (g) sinnum vatnsdýpi (d).



Hamfarahlaup í Jökulsá á Fjöllum: Reiknuð Froude-tala (A) og straumhraði (metrar á sekúndu) (B) eftir farvegi árinnar. M = Möðrudalur, U = Upptyppingar, V = Vaðalda.

Markflæði má ráða af bylgjuhraða á vatni: Sé steini kastað í kyrrt vatn berast bylgjur frá steininum jafnt í allar áttir, en í streymandi vatni hraðar undan straumnum en móti honum, þá er Fr < 1. Við straumhraða markflæðis berast engar bylgjur móti straumi (Fr = 1), en við hraðara streymi (Fr > 1) fer að „togna á vatninu“ þar sem það streymir hraðar en vatnið rétt ofar í farveginum – þetta sést meðal annars á vatnsborðslækkun ofan við flúðir. Þetta getur leitt til slagsuðu í vatninu, eins og fram kemur á myndinni hér fyrir meðan þar sem straumhraði er teiknaður móti vatnsdýpi, hvort tveggja á lograkvarða. Þar kemur fram að bæði við Vaðöldu (A) og Upptyppinga (B og C) hefur slagsuða átt þátt í rofinu.



Skilyrði slagsuðu í hamfarahlaupi í Jökulsá á Fjöllum urðu við Vaðöldu (A) og Upptyppinga (B og C). Feitdregna línan sýnir mörk slagsuðu í hlaupinu.

Í greininni eru reiknaðar ýmsar fleiri stærðir sem koma við sögu, svo sem skerspenna milli vatns og bergs, en hún er háð straumhraða, seigju vatnsins og dýpi.



Hér má sjá stórgrýti sem hlaupið hefur lagt frá sér í Möðrudal – takið eftir manninum á miðri mynd.

Stutt svar við spurningunni er því, að hitamyndun skiptir sennilega ekki máli við vatnsrof, en að slagsuða geti verið mikilvægur rofvaldur í miklum hamfarahlaupum.

Þess má geta í lokin að "slagsuða" hefur verið nefnd "holun" af jarðfræðingum, sem er ágæt þýðing (eða aukaþýðing) á "cavitation".

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum eftir sama höfund:

Heimild og allar myndir:
  • Alho o.fl., 2005. Reconstruction of the largest Holocene jökulhlaup within Jökulsá á Fjöllum, NE Iceland. Quaternary Science Reviews, 24, 2319-2334.

Í heild hljóðaði spurningin svona:
Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Í svarinu við spurningunni ,,Hvað er vatnsrof?" kemur fram að um sogkraft er að ræða. Myndast ekki líka (verulegur) hiti sem myndar þenslu í berginu og greiðir fyrir því að losnar um það? Ég hefði líka áhuga á að vita hvort myndast loft við bergið, eins og þegar skipsskrúfa er keyrð of hratt í sjó. Hver eru áhrif þess lofts á rofmáttinn?

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

26.2.2009

Spyrjandi

Höskuldur Frímannsson

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Kemur loft þar eitthvað við sögu og skiptir hitamyndun máli?“ Vísindavefurinn, 26. febrúar 2009. Sótt 28. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=51545.

Sigurður Steinþórsson. (2009, 26. febrúar). Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Kemur loft þar eitthvað við sögu og skiptir hitamyndun máli? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=51545

Sigurður Steinþórsson. „Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Kemur loft þar eitthvað við sögu og skiptir hitamyndun máli?“ Vísindavefurinn. 26. feb. 2009. Vefsíða. 28. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=51545>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Kemur loft þar eitthvað við sögu og skiptir hitamyndun máli?
Í hamfarahlaupum eru þrjú rof-ferli einkum að verki, straumurinn „sogar“ eða „slítur“ klumpa úr föstu bergi (e. hydraulic plucking), framburður (sandur og gjót) svarfar bergið (e. abrasion), og loks „slagsuða“ (e. cavitation) sem sérstaklega er nefnd í spurningunni. Hitamyndun er ekki talin koma hér við sögu.

Slagsuða verður þegar þrýstingur í vökva (hér vatni) verður minni en gufuþrýstingur vökvans við ríkjandi hita þannig að gufubólur myndast. Þegar hraðstreymt vatn mætir fyrirstöðu sem eykur straumhraðann staðbundið umfram visst markgildi myndast gufubólur sem síðan splundrast og senda frá sér höggbylgjur sem hafa gríðarlegan rofmátt, líkast hraðgengum höggbor. Myndskeið af þessu ferli má sjá með því að smella hér. Risastórir skessukatlar í farvegum hamfarahlaupa í Bandaríkjunum hafa verið raktir til þessa ferlis.

Nýlega birtist grein um hamfarahlaup í Jökulsá á Fjöllum þar sem reiknaðar eru ýmsar stærðir er slík hlaup varða (Alho o.fl., 2005). Neðra grafið sýnir reiknaðan straumhraða (metrar á sekúndu, ms-1) eftir farvegi árinnar frá Vaðöldu (V) norður um Upptyppinga (U) og niður fyrir Möðrudal (M). Efra grafið sýnir Froude-töluna, en hún er skilgreind sem hlutfall straumhraða og markflæðis, Fr = V/c, sem umskrifa má sem Fr = V/√gd (straumhraði deilt með kvaðratrótinni af þyngdarhröðun (g) sinnum vatnsdýpi (d).



Hamfarahlaup í Jökulsá á Fjöllum: Reiknuð Froude-tala (A) og straumhraði (metrar á sekúndu) (B) eftir farvegi árinnar. M = Möðrudalur, U = Upptyppingar, V = Vaðalda.

Markflæði má ráða af bylgjuhraða á vatni: Sé steini kastað í kyrrt vatn berast bylgjur frá steininum jafnt í allar áttir, en í streymandi vatni hraðar undan straumnum en móti honum, þá er Fr < 1. Við straumhraða markflæðis berast engar bylgjur móti straumi (Fr = 1), en við hraðara streymi (Fr > 1) fer að „togna á vatninu“ þar sem það streymir hraðar en vatnið rétt ofar í farveginum – þetta sést meðal annars á vatnsborðslækkun ofan við flúðir. Þetta getur leitt til slagsuðu í vatninu, eins og fram kemur á myndinni hér fyrir meðan þar sem straumhraði er teiknaður móti vatnsdýpi, hvort tveggja á lograkvarða. Þar kemur fram að bæði við Vaðöldu (A) og Upptyppinga (B og C) hefur slagsuða átt þátt í rofinu.



Skilyrði slagsuðu í hamfarahlaupi í Jökulsá á Fjöllum urðu við Vaðöldu (A) og Upptyppinga (B og C). Feitdregna línan sýnir mörk slagsuðu í hlaupinu.

Í greininni eru reiknaðar ýmsar fleiri stærðir sem koma við sögu, svo sem skerspenna milli vatns og bergs, en hún er háð straumhraða, seigju vatnsins og dýpi.



Hér má sjá stórgrýti sem hlaupið hefur lagt frá sér í Möðrudal – takið eftir manninum á miðri mynd.

Stutt svar við spurningunni er því, að hitamyndun skiptir sennilega ekki máli við vatnsrof, en að slagsuða geti verið mikilvægur rofvaldur í miklum hamfarahlaupum.

Þess má geta í lokin að "slagsuða" hefur verið nefnd "holun" af jarðfræðingum, sem er ágæt þýðing (eða aukaþýðing) á "cavitation".

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum eftir sama höfund:

Heimild og allar myndir:
  • Alho o.fl., 2005. Reconstruction of the largest Holocene jökulhlaup within Jökulsá á Fjöllum, NE Iceland. Quaternary Science Reviews, 24, 2319-2334.

Í heild hljóðaði spurningin svona:
Hvað gerist í bergi þar sem hamfarahlaup rennur yfir? Í svarinu við spurningunni ,,Hvað er vatnsrof?" kemur fram að um sogkraft er að ræða. Myndast ekki líka (verulegur) hiti sem myndar þenslu í berginu og greiðir fyrir því að losnar um það? Ég hefði líka áhuga á að vita hvort myndast loft við bergið, eins og þegar skipsskrúfa er keyrð of hratt í sjó. Hver eru áhrif þess lofts á rofmáttinn?
...