[Из песочницы] Песчаные дюны умеют «общаться» между собой
Очевидно, что песчаные дюны не могут говорить друг с другом в том смысле, который мы вкладываем в это понятие. Однако дюны могут влиять на соседей, как бы сообщая этим физическим структурам свою позицию. Это утверждение сделала команда учёных из Кембриджского университета, которая экспериментальным путём установила, что по мере движения песчаные дюны взаимодействуют и отталкивают своих соседей по течению.
Попробуйте представить себе песчаную дюну. Она ведь будет не одна? Вокруг неё ещё дюны — тонны причудливым образом расположенного песка. Трудно вообразить одинокую песчаную дюну. На суше или под водой песчаные дюны обычно расположены большими группами. Но при миграции на большие расстояния эти структуры неожиданно меняют свой темп роста, и в конечном итоге оказываются распределены равномерно, что наводит на размышления о том, как эти курганы песка могут «общаться».
Если немного поиграть словами, их можно было бы назвать «социальными существами». Особую иронию придаёт тот факт, что даже когда дюна окружена большим количеством «соседей», ей может потребоваться личное пространство. И песчаное «сообщество» предоставляет это пространство.
Песчаные теории
Существуют разные теории взаимодействия дюн. Наибольшую популярность получили две из них:
- Первая предполагает, что дюны разных размеров будут сталкиваться и продолжать сталкиваться, пока не образуют одну гигантскую дюну. Отмечу, что это явление еще не наблюдалось в природе.
- Вторая заключается в том, что дюны могут сталкиваться и обмениваться массой, подобно бильярдным шарам, отскакивающим друг от друга, до тех пор, пока они не станут одинакового размера и будут двигаться с одинаковой скоростью. Но и эта версия пока не имеет прямых доказательств.
Учёные из Кембриджского университета провели исследование, которое даёт новое объяснение движению дюн. Отчёт о его результатах был опубликован в 2020 году в журнале Physical Review Letters (текст и модели). Это не просто теоретическое исследование очередных британских учёных. Миграция дюн приводит к опустыниванию огромных территорий, а потому является растущей угрозой, особенно в условиях глобального потепления. Эти песчаные структуры могут угрожать судоходным каналам и дорожной инфраструктуре. В Африке и США, к примеру, занесённая песком дорога — не такое уж редкое явление. Вот почему не одна и не две исследовательские группы тратят своё время на изучение дюн, моделируют их поведение и пытаются понять процессы образования и миграции.
Новый эксперимент — новые ответы
Две теории, о которых я рассказывал ранее, не кажутся достоверными. Известно, что мелкие песчаные дюны движутся быстрее, а большие — медленнее (вот небольшое видео по теме). Соответственно одинаковые дюны будут двигаться с одинаковой скоростью. Но последние эксперименты показывают, что это не всегда так. Например, две песчаные дюны одинакового объёма и формы могут ускориться или замедлиться, чтобы отодвинуться дальше друг от друга, не выполняя обмен значительной части своей массы в процессе миграции.
Лаборатория в Кембридже разработала экспериментальную установку, которая позволяла наблюдать за долгосрочным поведением дюн. Вообще, таких установок было несколько. В последней учёные создали искусственный водный канал со стенами, поднятыми над окружающей местностью (то есть это был не просто ров). Круговой поток должен был позволить исследователям наблюдать взаимодействие между дюнами.
Во время опыта в установке с водой были образованы две одинаковые дюны, и учёные ожидали от них идентичного движения. Однако сначала передняя дюна двигалась быстрее, время от времени замедляясь. Постепенно дюны раздвигались, пока не образовали равновесие на противоположных сторонах кругового потока. Их скорости стали очень похожи, и они остались на противоположных сторонах круга.
Оказалось, что передняя дюна создает турбулентность, которая оказывает воздействие на заднюю дюне. Вообще, форма потока позади передней дюны похожа на след, оставляемый лодкой. И влияет на свойства следующей за ней дюны.
Любопытно, что изначально исследователи поместили несколько дюн в резервуар только для ускорения сбора данных. Поэтому взаимодействие песчаных структур друг с другом стало для них приятным сюрпризом.
Что дальше?
Используя эти случайно, в общем-то, добытые данные, можно перейти к следующему шагу: изучению развития дюн в других типах окружающей среды. Например, в условиях пустыни. Кроме того, новая информация будет использоваться для расшифровки «языка дюн». Для этого будут дополнительно проанализированы снимки со спутника. Возможно, в будущем эти исследования помогут защитить важные для человека объекты от поглощения их мигрирующими песчаными структурами.
