砂粒と脳のゲーム

砂粒のサイズが均一ではありません。 砂粒の最小直径はわずか62.5マイクロメートルまたは0.0625ミリメートルであり、砂粒の直径の上限は2ミリメートルである。 それは一般的な知識ですが、なぜそのような数字ですか？ 砂をシルトや砂利と区別できるようにするには、単に境界線をどこかに描かなければならないと言うかもしれません。 だから、これらの数字は完全に任意ですか？ はい、いいえ。 正確な数字は間違いなく任意です。 それらはまた良い、中型、および粗い砂間のボーダーを定める対数スケールによって定められる。

灰色の円は砂粒（非常に粗い）サイズの上限に似ていますが、最小の赤い円は最小に似ています。 黒、青、緑、および黄色は、それぞれ粗い、中程度、細かい、および非常に細かい砂粒の上の境界線です。 グラフは拡大縮小することです。

しかし、この分類スキームは、地質学において可能な限り多くの意味をなすように選択されている。 それは水中の砂粒の動きを反映しています。 川の水では、砂粒は懸濁液に運ばれません。 彼らはジャンプで移動する傾向があります—流水は時折砂粒を持ち上げますが、遠くに運ぶことはできません。 砂粒が再び定着し、次のジャンプを待ちます。 そのような動きのモードはsaltationと呼ばれ、砂粒に特に特徴的です。 砂利は河床で沈泥が通常懸濁液で運ばれる間、ちょうど転がります。確かに、それは川の水が走っている速度に依存します。

確かに、それは川の水が走っている速度に依存します。 時には、（動きの速い渓流の中で）顆粒塩も同様に。 そして、時には川の水は一時的にも砂粒を持ち上げることができません。 自然は分類されません。 それはそれのための必要性を持っていません。 しかし、私たち人間は、物事を分類し、私たちを取り巻く世界を何らかの意味で理解しようとするために、分類スキームを必死に必要としています。 したがって、完全な分類体系はなく、現在使用されている分類体系は決して唯一のものではありません。

そのうちの一つが直径がわずか62の場合、二つの粒子がどのように異なるかを想像するのはおそらくむしろ難しいでしょう。5マイクロメートル、他は2000マイクロメートルまたは2ミリメートルの厚さです。 最初のものはほとんど見えませんが、他のものは試合の頭と同じくらい大きいです。 一方が他方よりもどれくらい大きいのですか？ それは簡単でなければなりません、我々はちょうど2000を62.5で割り、32の結果を得ます。 しかし、そのような結果は数学的に正しいかもしれませんが、意味がありません。 粒度の真の尺度はその体積です。 結局のところ、川の水が穀物を運ぶことができるかどうかは、直径ではなく穀物の質量と体積に依存します。

私たちの穀物が完全な球であると仮定すると、大きなものは32,768倍の体積を持っています。 それは大きな違いであり、明らかに穀物の挙動に大きな影響を与えなければならない。

一つの砂粒の重さはどれくらいですか？ 石英粒を扱っていると仮定しましょう。 石英は立方センチメートル当たり2.65グラムの密度を有する。 直径2ミリメートルの穀物は、わずか四千立方センチメートルを構成し、それは約0.011グラムの重さです。 私はより小さな穀物の質量を与えていない、数は途方もなく小さいだろうが、あなたは簡単に0.011を32,768で割ることによってそれを計算することがで今、私たちは最大の砂粒でさえも軽量であることを知っています。

どのように我々は明確なボリュームを持つ容器に収まることができる穀物の数はどうですか、のは、1立方センチメートルとしましょうか？ それを計算するためには、この容器に押し込むことができる穀物の数を知る必要があります。 理論的な計算は、粒子が不規則に配置されている場合、約63％よりも優れた梱包を達成することができないことを示しています。 それはあなたの容器の約37％が空気、水または何か他のもので満たされることを意味します。 これは、砂岩層に含まれる原油の量などを計算しようとすると、非常に重要な指標である細孔空間容積を構成します。 簡単な計算では、1立方センチメートルには直径2mmの151個の砂粒と直径62.5マイクロメートルの4,959,645個の砂粒が含まれていることができます。

ほとんどの砂のコレクターは、サンプルごとに少なくとも30mlの砂を持つことを好みます。 私はそれよりもはるかに少ないことに満足しているので、私は例外です。 これが事実である理由はいくつかの計算があります。 平均砂粒の直径が250マイクロメートルであると仮定しましょう（これは細かい砂と中程度の砂の境界線です）。 あなたがそのような砂の30mlを持っているならば、あなたは2,324,833の砂粒を持っています。 あなたの目標は、砂のサンプル組成物の一般的な概要を取得することである場合は、本当にその多くを必要としていますか？ 間違いなくない。 その百分の一でさえ十分です。 それはあなたが非常に興味深い砂のサンプルを持っているが、唯一の一グラムを送ることができれば、私はまだ幸せになるという私の主張の基礎 それは私が必要とする以上のものです。

全世界にいくつの砂粒があるかを推定しようとすることはできますか？ まあ、誰もそれらを数えたことはありませんが、私たちはいくつかの非常に大まかな推定を行うことがで 大陸の堆積物の約2億立方キロメートルがあります。 そのうちの約4分の1が砂であると仮定すると、砂の総量はおそらく5000万立方キロメートルです。 平均砂粒の直径が250マイクロメートルであると仮定すると、地殻には約4×1027の砂粒があります。 これは本当に膨大な数です。

私はCarl Saganが彼のテレビシリーズCosmosで、おそらくすべてのビーチに砂粒があるよりも宇宙にはもっと多くの星があると言ったことを覚えています。 それは本当かもしれませんが、ビーチは砂を見つけることができる唯一の場所ではありません。 地殻を覆っているすべての砂粒の数を計算すると、砂粒はまだ最後の笑いを持っていると思います。

結晶粒度（μ m）	集計名	ボリューム差	いいえ。 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