Størst øverst i kornblanding

Du har kanskje åpnet en pose kornblanding, müsli eller nøtteblanding og lagt merke til at de store rosinene, nøttene eller grynene ligger øverst, mens i bunnen av posen ligger det nesten bare små gryn eller nøtter. Dette skyldes ikke produsentens uvilje mot å blande skikkelig, men et fysisk fenomen som gjør at når slike blandinger ristes, f.eks når blandingen transporteres fra produsenten til butikken, så kryper de store enhetene i blandingen oppover. Dette skjer også selv om de store enhetene i blandingen er de tyngste.

Når blandingen ristes oppstår det hulrom under de store enhetene som straks fylles av de små enhetene, mens destore enhetene ikke får plass i hulrommene som oppstår, så jo mer man rister blandingen, jo flere av de store enhetene havner på toppen. Fordi mesteparten av transporten fra produsenten til butikken skjer på forholdsvis jevn asfalt og jernbaneskinner, så blir det ikke veldig mye risting, så stort sett er blandingen i posen fortsatt noenlunde jevn. Men hvis forbrukeren etter kjøpet kjører på lange strekk med humpete grusvei, f.eks til hytta, så blir blandingen i posen mer ujevn.

Effekten kalles paranøtteffekten (brazil nut effect) eller granulær konveksjon og det tilhører forskningsfeltet granulær fysikk. En vanlig forklaringsmodell på fenomenet sammenligner det med konveksjon i væsker. Ristingen fører til at grynene/nøttene kryper oppover i midten og nedover i kantene. Men de store grynene/nøttene blir værende igjen på toppen når de andre synker ned på sidene i blandingen.

Noe av det samme gjør også at store steiner kryper oppover i jordsmonnet. Der hvor jordlaget liger oppe på morenegrus, f.eks på Østlandet og på Jæren, kommer det noen steder ofte opp store og mindre stein, stadig nye etter som årene går. På Jæren ble disse steinene samlet og stablet til de karakteristiske steingjerdene. 

Her er det selvsagt ikke snakk om risting, det er jo lite jordskjelv i Norge. Det som skjer er at det renner vann inn i jordsmonnet eller sanden under steinene. Hver vinter fryser vannet og fordi vann utvider seg ca. 10% når det fryser, så skyves steinene oppover. Når isen smelter om våren så fylles tomrommet under steinen med jord og sand slik at steinen ikke synker ned igjen. Neste vinter løftes den enda litt til og tomrommet under den fylles neste vår igjen av jord og sand. Litt etter litt kommer disse steinene derfor krypende opp av jorda.

Det finnes flere sorteringsmekanismer i naturen, bl.a elver. Vann, spesielt vann som har klart å rive med seg småstein og sand, sliper på fjellgrunnen slik at det oppstår mer sand. Når vannhastigheten er stor, f.eks i stryk og fosser, så synker lite av dette til bunns, men dras med av vannet til steder der vannet renner langsommere, f.eks ved elveutløp. Her faller løsmassene til bunns, først de store steinene, deretter smågrusen og lengst ut havner de minste sandkornene. 

Slikt bunnfall kalles sedimenter. Av og til begraves døde dyr og planter i disse sedimentene og med tiden havner slike løsmasser under trykk under stadige nye lag med sedimenter. Til slutt kittes sandkornene sammen og hulrommene etter de døde dyrene eller plantene fylles av veldig finkornet leire, dermed oppstår det fossiler. Det er sånn de aller fleste fossilene vi finner har blitt dannet.

Les også:
Fasinerende steinsirkler på Svalbard (geoforskning.no)
Brasiliansk nøttefysikk ødela frokosten min (fysikkblogg)