Figura: Partícula impressa em 3D com 700 µm de largura parecida com um cristal de gelo. Ela é colocada na ponta de uma agulha de injeção antes de ser enviada para uma câmara de decantação.
© Johannes Seesing
A atmosfera contém uma enorme quantidade de minúsculas partículas sólidas, como cristais de gelo, fuligem, cinzas, areias eólicas e lodos, microplásticos e outros poluentes, que têm um impacto ambiental significativo, e até influenciam de maneira significativa a física do clima (modificando, por exemplo, o albedo das nuvens). Essas partículas, devido ao seu tamanho, são muito facilmente transportadas pelo vento, embora sua tendência natural seja sedimentar, ou seja, depositar-se lentamente devido à gravidade. Por isso, estudar o comportamento dinâmico dessas micropartículas é uma tarefa delicada, mas necessária, se quisermos prever suas distâncias de transporte e suas áreas de deposição quando seu ponto de emissão é conhecido.
Em um trabalho recente, uma colaboração franco-germano-sueca envolvendo o laboratório de física da ENS de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon) estudou, tanto teórica quanto experimentalmente, a sedimentação de partículas modelo não esféricas no ar.
Utilizando câmeras de alta velocidade e um novo mecanismo de injeção de partículas de algumas dezenas de micrômetros e formas controladas graças à impressão por uma impressora 3D de alta precisão (ver figura), os pesquisadores observaram que essas partículas não esféricas tendem a oscilar quando se depositam em ar calmo. Considerando que as partículas atmosféricas, em geral, não são perfeitamente esféricas, mas têm estruturas achatadas ou alongadas, os pesquisadores suspeitam que essa característica dinâmica poderia afetar significativamente suas propriedades, como a distância que podem percorrer, sua taxa de colisão e, portanto, sua capacidade de agregação, ou até mesmo sua interação com a radiação solar.
Os cientistas desenvolveram e testaram um modelo para descrever e prever o movimento dessas partículas, refletindo muito precisamente os resultados experimentais obtidos. Esse novo modelo pode ser usado para estudar a dinâmica e a formação de aglomerados de partículas e os efeitos resultantes em uma escala maior. Esses resultados, que permitirão, em particular, prever melhor o tempo de permanência dos poluentes na atmosfera ou o início das precipitações nas nuvens, são publicados nas Physical Review Letters.
Referências:
Inertia Induces Strong Orientation Fluctuations of Nonspherical Atmospheric Particles,
T. Bhowmick, J. Seesing, K. Gustavsson, J. Guettler, Y. Wang, A. Pumir, B. Mehlig, e G. Bagheri, Physical Review Letters,
publicado em 19 de janeiro de 2024.
Doi: 10.1103/PhysRevLett.132.034101
Arquivo aberto: arXiv