Песчаные дюны уличили в «сообщении» друг с другом

ISO Republic

Команда исследователей из Кембриджского университета обнаружила, что во время движения песчаные дюны взаимодействуют со «соседями» по течению и отталкивают их. Это явление авторы описали в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Когда скопление песка подвергается воздействию ветра или потока воды, оно принимает форму дюны и начинает двигаться вниз по течению вместе с потоком. Песчаные дюны в пустынях, на речном или морском дне редко встречаются по одиночке. Обычно они представляют собой большие группы, образуя поразительные узоры, известные как дюнные поля или коридоры.

Хорошо известно, что активные песчаные дюны мигрируют. Ученые также знали, что скорость дюны обратно пропорциональна ее размеру: меньшие дюны движутся быстрее, а большие — медленнее. Но до сих пор исследователи не совсем понимали, как эти скопления песка влияют друг на друга, а именно — что происходит при их столкновении.

Есть разные теории о таком взаимодействии: одна из них заключается в том, что дюны разных размеров будут сталкиваться, пока не образуют одну гигантскую дюну. Это явление еще не наблюдалось в природе, так что более вероятной кажется вторая теория. Согласно ей, дюны могут сталкиваться и обмениваться массой, как бильярдные шары, отскакивающие друг от друга, пока они не станут одинакового размера и не будут двигаться с одинаковой скоростью.

Теперь физики Кембриджского университета провели исследование и выяснили, как этот процесс происходит на самом деле. Ученые спроектировали и построили уникальную экспериментальную установку, которая позволяет им наблюдать долгосрочное поведение дюн. Обычно для этого используют заполненные водой желоба, на дне которых расположен песок.

Но наблюдать процесс в такой установке можно только пока песок не достигнет ее края. Поэтому исследователи построили круговой желоб, так что дюны можно наблюдать в течение нескольких часов при вращении желоба. Высокоскоростные камеры позволили ученым отслеживать поток отдельных частиц в дюнах.

Исследователи поместили в установку два равных по массе скопления песка и ожидали увидеть, как они будут двигаться с одинаковой скоростью под действием течения. Однако, передняя дюна начала двигаться быстрее, чем задняя, но со временем замедлилась и скорости движения обеих скоплений уравнялись. Это означало, что дюны взаимодействуют между собой и скорости их движения зависят друг от друга. По мере движения дюны «отталкивали» друг друга все дальше, расстояние между ними увеличивалось, пока они не оказались на разных концах установки, где достигли состояния равновесия.

Следующим этапом исследований, по словам ученых, будет поиск количественных данных о крупномасштабной и сложной миграции дюн в пустынях с использованием наблюдений и спутниковых снимков. Отслеживая скопления дюн в течение длительных периодов времени, ученые смогут наблюдать, эффективны ли меры по отклонению миграции дюн или нет.

Источник https://indicator.ru/physics/peschanye-dyuny-ulichili-v-obshenii-04-02-2020.htm