a homokszemcsék mérete nem egyenletes. A homokszem minimális átmérője csak 62,5 mikrométer vagy 0,0625 milliméter, míg a homokszemcsék átmérőjének felső határa 2 milliméter. Köztudott, De miért ilyen számok? Azt mondhatjuk, hogy egyszerűen meg kell húzni a határt valahol, hogy meg lehessen különböztetni a homokot az iszaptól vagy a kavicstól. Tehát ezek a számok teljesen önkényesek? Igen és nem. A pontos számok határozottan önkényesek. Ezeket a logaritmikus skála határozza meg, amely meghatározza a finom, közepes és durva homok közötti határokat is.
a szürke kör hasonlít a homokszemcsék (nagyon durva) méretének felső határára, míg a legkisebb piros kör a legkisebbre. A fekete, kék, zöld és sárga a durva, közepes, finom és nagyon finom homokszemek felső határai. A grafikon a skála.
ezt az osztályozási sémát azonban úgy választják meg, hogy a geológiában a lehető legtöbb értelme legyen. Ez tükrözi a homokszemek mozgását a vízben. A folyóvízben a homokszemcséket nem hordják a szuszpenzióban. Hajlamosak ugrásokban mozogni-a folyóvíz időnként felemeli a homokszemcséket, de nem képes messzire vinni őket. A homokszemek újra leülepednek, és várják a következő ugrást. Az ilyen mozgási módot sózásnak nevezik, különösen a homokszemekre jellemző. A kavics csak a folyómederen gördül, míg az iszapot általában a felfüggesztésben szállítják.
persze, ez függ a sebesség a folyó víz fut. Néha (a gyorsan mozgó hegyi patakokban) a granulátumok is sózzák. Néha a folyóvíz még ideiglenesen sem képes felemelni a homokszemcséket. A természet nem osztályoz. Nincs rá szükség. De nekünk, embereknek nagy szükségünk van az osztályozási rendszerekre, hogy kategorizálhassuk a dolgokat, és megpróbáljunk értelmet adni a körülöttünk lévő világnak. Ezért egyetlen osztályozási séma sem tökéletes, és a most használt egyáltalán nem az egyetlen lehetséges.
talán meglehetősen nehéz elképzelni, mennyire különbözhet két szem, ha egyikük átmérője csak 62.5 mikrométer, míg a másik 2000 mikrométer vagy 2 milliméter vastag. Az első alig látható, míg a másik akkora, mint egy meccs feje. Mennyivel nagyobb az egyik a másiknál? Egyszerűnek kell lennie, csak elosztjuk a 2000-et 62,5-tel, és megkapjuk a 32-es eredményt. Egy ilyen eredmény azonban matematikailag helyes lehet, de nincs értelme. A szemcseméret valódi mértéke a térfogata. Végül is, hogy a folyóvíz képes-e a gabona szállítására, a szemek tömegétől és térfogatától függ, nem pedig az átmérőtől.
ha feltételezzük, hogy szemcséink tökéletes gömbök, akkor a nagyobbnak 32 768-szor nagyobb térfogata van. Ez óriási különbség, és nyilvánvalóan jelentősen befolyásolja a szemek viselkedését.
mennyi egy homokszem súlya? Tegyük fel, hogy kvarcszemcsékkel foglalkozunk. A kvarc sűrűsége 2,65 gramm köbcentiméterenként. A 2 milliméter átmérőjű gabona csak alig több mint négyezer köbcentimétert tesz ki, súlya körülbelül 0,011 gramm. Nem adom meg egy kisebb gabona tömegét, a szám nevetségesen kicsi lenne, de könnyen kiszámítható, ha 0,011-et elosztunk 32 768-mal.
most már tudjuk, hogy még a legnagyobb homokszemek is könnyűek. Mi lenne a szemek számával, amelyeket egy meghatározott térfogatú, mondjuk 1 köbcentiméteres tartályba illeszthetünk? Ennek kiszámításához tudnunk kell, hogy hány szemet tudunk nyomni ebbe a tartályba. Az elméleti számítások azt mutatják, hogy ha a szemeket szabálytalanul helyezik el, akkor nem lehet jobb csomagolást elérni, mint körülbelül 63%. Ez azt jelenti, hogy a tartály körülbelül 37% – át levegővel, vízzel vagy valami mással töltik meg. Ez alkotja a pórustér térfogatát, ami nagyon fontos mutató, ha megpróbáljuk kiszámítani például, hogy egy homokkőréteg mennyi nyersolajat tartalmazhat. Az egyszerű számítás azt eredményezi, hogy 1 köbcentiméter 151 2 mm átmérőjű homokszemcsét és 4 959 645 62,5 mikrométer átmérőjű homokszemcsét tartalmazhat.
a legtöbb homokgyűjtő inkább legalább 30 ml homokot tartalmaz mintánként. Kivétel vagyok, mert ennél sokkal kevesebbel vagyok elégedett. Íme néhány számítás, hogy miért ez a helyzet. Tegyük fel, hogy az átlagos homokszem átmérője 250 mikrométer (ez a határvonal a finom és közepes szemcsés homok között). Ha 30 ml ilyen homok van, akkor 2 324 833 homokszem van. Tényleg szüksége van ennyire, ha az a célja, hogy általános áttekintést kapjon a homokminták összetételéről? Határozottan nem. Még a százada is elég jó. Ez az alapja az állításomnak, hogy ha van egy nagyon érdekes homokminta, de csak egy grammot tud küldeni, akkor is boldog lennék. Ez több, mint amire szükségem van.
megpróbálhatjuk megbecsülni, hogy hány homokszem van az egész világon? Nos, soha senki nem számolta meg őket, de azt hiszem, készíthetünk néhány nagyon durva becslést. Körülbelül 200 millió köbkilométer kontinentális üledék található. Feltételezve, hogy körülbelül negyede homok, a homok teljes térfogata talán 50 millió köbkilométer. Ha feltételezzük, hogy az átlagos homokszem átmérője 250 mikrométer, akkor körülbelül 4 x 1027 homokszem van a kéregben.
Ez egy nagyon nagy szám. Emlékszem, Carl Sagan egyszer azt mondta a Cosmos című televíziós sorozatában, hogy talán több csillag van az univerzumban, mint a homokszemek az összes tengerparton. Ez igaz lehet, de a strandok nem az egyetlen hely, ahol homok található. Ha kiszámoljuk a kéreget borító összes homokszem számát, azt hiszem, a homokszemek még mindig nevetnek utoljára.
| szemcseméret (xiaomim) | összesített név | térfogatkülönbség | nem. of grains in 1 cm3 |
|---|---|---|---|
| 62.5 | Very fine sand | 1 | 4,959,645 |
| 125 | Fine sand | 8 | 619,956 |
| 250 | Medium sand | 64 | 77,494 |
| 500 | Coarse sand | 512 | 9687 |
| 1000 | Very coarse sand | 4096 | 1211 |
| 2000 | Gravel | 32,768 | 151 |