力學(xué)與沙塵暴

內(nèi)容概要

沙塵暴是近年來(lái)廣受關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。本書(shū)從一個(gè)力學(xué)工作者的角度來(lái)看沙塵暴、沙丘和沙波紋這些自然現(xiàn)象以及與此相關(guān)的風(fēng)沙災(zāi)害和荒漠化及其防治等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，希望告訴讀者，包括中學(xué)生、大學(xué)生、研究生以及教師，相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和決策人員，對(duì)這些自然現(xiàn)象的理解和規(guī)律的揭示，對(duì)這些災(zāi)害發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)和防治措施的設(shè)計(jì)，不僅僅是大氣學(xué)界、地學(xué)界等學(xué)科研究的重要內(nèi)容之一。而且從本質(zhì)上看還是一個(gè)典型妁力學(xué)問(wèn)題，甚至還與數(shù)學(xué)，物理等其他基礎(chǔ)學(xué)科有關(guān)。同時(shí)，作為一本科普讀物，還希望由此引起更多讀者對(duì)風(fēng)沙問(wèn)題的關(guān)注和研究的興趣。盡管本書(shū)由風(fēng)沙現(xiàn)象引出了一些當(dāng)前許多基礎(chǔ)學(xué)科研究所面臨的諸如多尺度，多場(chǎng)耦合、非線性復(fù)雜系統(tǒng)等共性科學(xué)問(wèn)題。但如果讀者熟悉高中階段的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)，閱讀和理解本書(shū)內(nèi)容應(yīng)該不成問(wèn)題。

作者簡(jiǎn)介

鄭曉靜，中國(guó)科學(xué)院院士（數(shù)學(xué)物理學(xué)部），第三世界科學(xué)院院士（工程學(xué)部），蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院教授，蘭州大學(xué)副校長(zhǎng)和蘭州大學(xué)研究生院院長(zhǎng)。兼任中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第八屆全委會(huì)委員、甘肅省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)副主席，《固體力學(xué)學(xué)報(bào)》和《Acta Mechanica Solid Sinica》主編、《Computers，Materials＆Continua》共同主編和《Theoretical and Applied Mechanics Letters》副主編等。1988年獲首屆“中國(guó)青年科技獎(jiǎng)”、1991年獲“做出突出貢獻(xiàn)的中國(guó)博士學(xué)位獲得者”稱(chēng)號(hào)、1997年獲“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”，2011年獲“全國(guó)三八紅旗手”等。研究成果獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)以及美國(guó)應(yīng)用超導(dǎo)委員會(huì)授予的“The 2007 Van Duzer Prize”等。已出版的學(xué)術(shù)著作有吉林科學(xué)技術(shù)出版社出版的《圓薄板大撓度理論及應(yīng)用》,科學(xué)出版社出版的《電磁固體結(jié)構(gòu)力學(xué)》和Springer-Verlag出版的《Mechanics of Wind-blown Sand Movernent》。

書(shū)籍目錄

漫談沙塵暴
力學(xué)與沙塵暴
沙塵暴中的風(fēng)
沙塵暴的測(cè)量
人造風(fēng)場(chǎng)話風(fēng)洞
沙粒是如何動(dòng)起來(lái)的?
沙粒間的碰撞
強(qiáng)大的沙塵暴電場(chǎng)
誰(shuí)“吞噬”了電磁波?
沙塵暴中的塵埃
大漠孤煙話塵卷
波浪滾滾的風(fēng)沙流
一支打不垮的自組織隊(duì)伍
　——沙波紋
“上帝畫(huà)下的曲線”與“三級(jí)跳”
浩瀚沙海中的“孤立波”
火星上的沙丘移動(dòng)嗎?
神奇的雅丹
關(guān)于鳴沙
堆沙子的藝術(shù)，
無(wú)風(fēng)也瘋狂的沙粒
鮮為人知的“力鏈”
一種特殊的蘇格蘭裙
　——草方格
結(jié)皮
　——?jiǎng)輪瘟Ρ〉姆雷o(hù)層
沙塵暴與擋風(fēng)墻
風(fēng)沙與水沙

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：沖擊力是沙粒碰撞后由于相互擠壓而產(chǎn)生的沙粒間的一種作用力。當(dāng)風(fēng)將沙床表面的沙粒吹起，逐漸在沙床表面形成風(fēng)沙流時(shí)，沖擊力是使得床面沙粒起跳的一個(gè)主要原因。根據(jù)動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理以及能量損耗和接觸速度關(guān)系，可以求解任意兩接觸沙粒的接觸力，即沖擊力。沖擊力的大小與相互接觸的沙粒質(zhì)量、相對(duì)速度有關(guān)。黏性力是沙粒相互擠在一起時(shí)，沙粒間的一種作用力。與沖擊力不同的是，這種力是由于土壤含水、顆粒表面吸附膜、分子與分子間的作用以及化學(xué)鍵作用等造成的。它雖然很難測(cè)量和準(zhǔn)確表征，但作用很明顯：束縛沙粒使其相互黏在一起或不離開(kāi)沙床。在理論分析中，一般假設(shè)黏性力與沙?；蝾w粒的粒徑成正比。不同大小的沙粒（塵）在風(fēng)力作用下的運(yùn)動(dòng)形式通常也是不一樣的，最常見(jiàn)的有蠕移、躍移和懸移。沙粒（塵）的具體運(yùn)動(dòng)形式與它所受到力的相對(duì)大小有關(guān)。例如：小沙粒（塵）所受到的拖曳力往往會(huì)大于或等于其重力，因此小沙粒（塵）就很容易做懸移運(yùn)動(dòng)，被風(fēng)攜帶，長(zhǎng)距離傳輸而不降落。您可能認(rèn)為不就是風(fēng)把它們吹起來(lái)的嗎？其實(shí)答案并不是那么簡(jiǎn)單。這個(gè)問(wèn)題涉及沙粒的起動(dòng)機(jī)制，這是風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，至今，對(duì)此依然眾說(shuō)紛紜，至少形成了十種假說(shuō)：（1）沖擊起動(dòng)說(shuō)；（2）振動(dòng)起動(dòng)說(shuō)；（3）斜面飛升說(shuō)；（4）風(fēng)壓起動(dòng)說(shuō)；（5）升力起動(dòng)說(shuō)；（6）壓差起動(dòng)說(shuō)；（7）湍流起動(dòng)說(shuō)；（8）負(fù)壓起動(dòng)說(shuō)；（9）渦旋起動(dòng)說(shuō)；（10）猝發(fā)起動(dòng)說(shuō)。這些假說(shuō)大致可以歸納為兩大類(lèi)，前三種的共同點(diǎn)是都涉及沙粒間的接觸或碰撞，而后七種則側(cè)重氣流作用。

編輯推薦

《力學(xué)與沙塵暴》是大眾力學(xué)叢書(shū)之一。

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