Песчаные дюны могут “общаться” друг с другом

Песчаные дюны могут “общаться” друг с другом. К такому выводу пришла группа ученых Кембриджского университета, которая обнаружила, что по мере своего движения песчаные дюны взаимодействуют друг с другом и даже “отталкивают” своих соседей по течению.

Результаты исследования, представленные в журнале Physical Review Letters, являются ключевыми для изучения долгосрочной миграции дюн, которая угрожает судоходным каналам, усиливает опустынивание местности и может нанести значительный ущерб инфраструктуре, преимущественно, шоссе, которые расположены в непосредственной близости от песчаной местности.

Когда куча песка подвергается воздействию ветра или воды, она образует форму дюны и начинает движение вниз по течению. Песчаные дюны, будь то в пустынях, на дне рек или на морском дне, редко встречаются поодиночке и обычно появляются большими группами, образуя поразительные узоры, известные как дюнные поля или коридоры.

Исследователи выяснили в ходе наблюдений, что две одинаковые соседние дюны сначала сближаются, но со временем все дальше отдаляются друг от друга. Это взаимодействие контролируется турбулентными вихрями из восходящей дюны, которые отталкивают ее вниз по течению.

Большая часть работы по моделированию поведения песчаных дюн выполняется математическим способом, однако ученые лаборатории Кембриджа спроектировали и сконструировали уникальную экспериментальную установку, которая позволила им наблюдать за долгосрочным поведением дюн. Исследователи создали в установке круговой поток, чтобы дюны можно было наблюдать в течение нескольких часов, пока он вращается, а высокоскоростные камеры позволяли им отслеживать поток отдельных частиц в самих дюнах.

“Изначально я поместил несколько дюн в установку только для ускорения сбора данных, но мы не ожидали увидеть, как они начали взаимодействовать друг с другом”, – сказал руководитель исследования Карол Бачик, профессор кафедры прикладной математики и теоретической физики в Кембридже. В установку были помещены две дюны одинакового объема и одинаковой формы. Когда поток воды начал идти через две дюны, они начали двигаться. Первоначально одна дюна двигалась быстрее другой, но по мере продолжения эксперимента ее движение стало замедляться, пока две дюны не стали двигаться почти с одинаковой скоростью.

По мере продолжения эксперимента дюны становились все дальше и дальше друг от друга, пока не образовали некое равновесие на противоположных сторонах кругового потока, оставаясь в 180 градусах друг от друга. Следующим этапом исследования станет поиск свидетельств крупномасштабной и сложной миграции дюн в пустынях с использованием наблюдений и спутниковых снимков. Отслеживая скопления дюн в течение длительных периодов времени, отмечает phys.org, ученые смогут установить, насколько эффективными являются нынешние меры по отводу мигрирующих дюн от объектов инфраструктуры.

Оригинал