Исчезновение в "сухом болоте"
http://www.utwente.nl/nieuws/pers/en/cont_04-046_en.doc/index.html
"Зыбучие пески" - выражение известное. В подобной трясине, образующейся, например, на месте отхлынувшего с отливом моря, ежегодно тонут многие неосторожные купальщики. Явление это связывают в первую очередь с влажным песком, на первый взгляд дающим вполне прочную опору, а на деле способным уподобиться настоящему болоту.
Сухой песок - субстанция вроде бы совсем иная... Но теперь ученым удалось подорвать наше доверие и к сухому песку. Люди, верблюды или даже автомобили, бесследно исчезающие в пустыне, внезапно проваливающиеся в песок, словно в воду, - теперь это уже не просто ужасные измышления бывалых путешественников. Подобные вещи могут быть вполне реальны и даже воспроизводимы в лабораторных условиях. Соответствующие исследования были проведены профессором Детлефом Лохсом (Detlef Lohse) и его коллегами из Группы изучения физики жидкостей при нидерландском Университете Твенте (Universiteit Twente) - Ремко Рохе (Remco Rauhé), Раймондом Бергманом (Raymond Bergmann) и Девераем ван дер Меером (Deveraj van der Meer). Ученые описывают созданное ими "сухое болото" ('droog drijfzand') в журнале Nature.
В своем обычном состоянии песок без всяких проблем способен поддерживать вес человека, животного или автомобиля за счет сил внутреннего сцепления. Напротив, болото представляет собой субстанцию с гораздо более слабыми силами сцепления между частицами. Другими словами, меняя силы сцепления, можно повлиять на способность песка выдерживать вес различных тел.
Для создания "сухого болота" исследователи заполнили прозрачный плексигласовый контейнер высотой 60 см с основанием 20х20 см очень мелким тщательно просеянным песком (его зерна имели диаметр около 0,04 миллиметра = 40 мкм, что близко к толщине волоса). Основание этого контейнера имело отверстия, через которые вдувался воздух. Когда воздушная струя была перекрыта, песчинки опустились вниз, однако при этом они сформировали структуру с очень свободной "упаковкой" (собственно на песок при этом приходился только 41 процент, весь остальной объем между песчинками (59%) занимал воздух).
Непосредственно над поверхностью песка на тонкой нити подвешивали четырехсантиметровый шарик от пинг-понга. Шарик был заполнен крошечными бронзовыми дробинками, чтобы можно было легко варьировать его вес. После того, как нить пережигали, этот шарик проваливался в песок. Без особых задержек в одно мгновение он скрывался из виду. Так, шарик массой 133 грамма углублялся в песок примерно на пять своих диаметров.
На первый взгляд все это было похоже на то, как если бы в лужу воды швырнули камешек, однако кругов на поверхности "сухого болота" в том месте, где скрылся шарик, исследователи так и не дождались. Так что законы падения в песок и в воду оказались принципиально разными.
Группа также попробовала "топить" в песке другие объекты, например, плоские диски диаметром пять и восемь сантиметров. Если такие диски располагались горизонтально, то они все равно исчезли из виду в песке, но погружались не так глубоко, как шарики, выбрасывая при этом гораздо более внушительную "прощальную" струю. "Диск должен сдвинуть гораздо большее количество песка, чтобы продавить дыру большего диаметра", - объясняет Детлеф Лохс.
В обычных условиях зерна песка приходят в сцепление друг с другом, за счет чего и не пропускают крупные тела. Однако воздух, продуваемый через систему, ослабляет эти связи, и "упаковка" частиц в "сухом болоте" становится свободной. Раймонд Бергман уверен, что и в реальных условиях в пустыне ветры могли бы "продуть" мелкий песок, сделав его смертельно опасным для неопытных путников, не способных заранее почувствовать разницу между такими "лужами" и более плотной средой и отступить вовремя. Еще опаснее езда на автомобиле, перемещающемся достаточно быстро, чтобы вовремя не заметить опасность. Автомобиль вполне может разом уйти глубоко в такой песок, несмотря на то, что любое современное транспортное средство по своим аэродинамическим свойствам не очень-то напоминает шарик, использованный в экспериментах.
На иллюстрации:
Шесть снимков, сделанных высокоскоростной камерой. Моменты съемки соответствуют: (a) отпусканию шарика, (b) его снижению, (c) исчезновению, (d) "нулевому" поглощению, (e) струе и (f) гранулированному извержению. Фото с сайта www.utwente.nl
Источники:
Plotseling verdwijnen in droog drijfzand - Persberichten Universiteit Twente (Nederlands)
Disappearing in dry quicksand - Press releases University of Twente (English, сокращ.)
Dry Quicksand
Dry quicksand - Radio Netherlands
Ссылка:
Смерть в зыбучих песках
Обсудить
Статьи по теме
Исчезновение в "сухом болоте"
Люди, верблюды или даже автомобили, бесследно исчезающие в пустыне, внезапно засасываемые в песок, - теперь это не просто ужасные измышления бывалых путешественников. Подобные вещи могут быть вполне реальны и даже воспроизводимы в лабораторных условиях. Соответствующие исследования были проведены голландскими физиками, которым удалось создать "сухое болото".
Французский физик раскрыл тайну поющих дюн
Люди издавна знают о странных звуках, что слышатся иногда в пустыне или на побережье, где возвышаются груды песка. Известно, что эти звуки производятся дюнами или барханами в тот момент, когда вниз скатывается лавина, состоящая из мелких песчинок, однако конкретный механизм, за счет которого порождаются эти звуки, до сих пор оставался тайной.
Математики нашли новую идеальную форму
Сталактиты растут за счет просачивания воды сквозь трещины, щели и поры в сводах пещеры. Их формы могут быть весьма прихотливыми, однако, как выясняется, в основе каждого такого образования лежит одна и та же уникальная математическая формула, определяющая его идеальную форму.
Математики научились создавать отпечатки пальцев
Отпечатки пальцев криминалисты уже давно привыкли использовать в интересах следствия, однако, как ни странно, ученым до сих пор был непонятен конкретный механизм формирования прихотливых папиллярных линий. Теперь американские математики смогли воспроизвести эти структуры с помощью компьютерных симуляций.
"Отпечатки пальцев" в небе нашли свое объяснение
Группа физиков опубликовала статью, где дается объяснение известного с позапрошлого века феномена, который в буквальном смысле слова находится перед нашими глазами, но до сих пор не поддавался удовлетворительному объяснению. Речь идет о поляризации света в дневном небе и о тех фигурах, что можно наблюдать в поляризационных очках.
Новая теория шаровых молний
Джон Джилман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно предположил, что по крайней мере одно из свойств шаровой молнии - когезию (cohesion), способность удерживать частицы, составляющие оболочку светящегося шара, вместе на протяжении десятков секунд или даже минут - можно объяснить в терминах атомов Ридберга. Однако другие исследователи, занимающиеся изучением этого феномена, отнеслись к такому выводу скептически.
Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию
Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.
Ученые Тайваня открыли новое природное явление
Ученые обнаружили новый тип молний - "гигантские струи" - которые "связывают" вершины облаков с ионизированным слоем атмосферы, называемым ионосферой. Изучение высотных вспышек, или так называемых переходных люминесцентных событий, которые теперь включают "гигантские струи", "синие струи", "эльфы" и "спрайты" (другие названия - "феи", "тролли" или даже "домовые"), все еще находится в зачаточном состоянии.
Удалось обнаружить неуловимые "факелы" земной мантии
Использование детализированных сейсмических данных позволило ученым получить самую ясную картину того, как "работают" земные "внутренности". Эти изображения дали, в частности, долгожданное прямое свидетельство существования так называемых магматических плюмов или "факелов" земной мантии - гигантских колонн из расплавленной магмы, рождающейся глубоко внутри нашей планеты (на уровне нижней мантии) и поднимающейся до уровня литосферы, которые были предсказаны еще в 1970-х гг.
Американский астроном предлагает изучить ядро Земли с помощью взлома
Мы посылаем зонды к Марсу, внешним планетам и даже за пределы Солнечной системы, однако сделали только самые первые робкие шаги к центру нашего собственного мира. Теперь американский ученый-планетолог разработал самый радикальный план борьбы с подобной несправедливостью.
Тайну марсианских "черничин" помогли раскрыть их гигантские земные "кузены"
Марсианские вездеходы-геологи, попавшие наконец в свои "пункты назначения", радуют земных ученых бесценными научными данными и потрясающими новыми фотографиями. Наиболее поразительными из всех недавно найденных Spirit образований считают своего рода округлую гальку, живо напоминающую о вездесущих "черничинах" на посадочной площадке другого вездехода, Opportunity, в другой части Красной планеты.
"Пришелец", найденный на советской военной базе в Йемене, прилетел с Фобоса
Уникальный метеорит, который упал на советскую военную базу в Йемене, возможно, прилетел к нам с одной из марсианских лун. На Земле к настоящему времени уже найдено несколько "пришельцев", чья принадлежность к Красной планете более-менее доказана, однако метеорит, состоящий из вещества марсианского спутника, пока единственный.
У марсиан хватает своих шариков
Тысячи крошечных частиц округлой формы были обнаружены на темном грунте в месте посадки второго американского марсохода Opportunity. Частицы, своим видом напоминающие бусины, были замечены на изображениях, снятых с высоким разрешением панорамной камерой аппарата, а два таких "шарика" удалось рассмотреть с помощью смонтированного на марсоходе микроскопа, способного делать и отправлять на Землю полученные фотоснимки.
Задачка про водопровод по-древнеримски для компьютера
Компьютерное моделирование позволило разгадать секреты древнеримских инженеров-гидравликов. До настоящего времени оставалось невыясненным предназначение многих препятствий, выстроенных на пути водного потока и "лишних" отверстий в акведуках, хотя и высказывались догадки, что все это, возможно, способствовало более "гладкому" течению воды.
Новый способ получения энергии: крошечные трубочки выжимают электричество из воды
Открыт совершенно новый способ получения электричества. Внешне все работает довольно просто: вода проталкивается через тонкие каналы - и за счет этого течет электрический ток. Ларри Костюк из канадского Университета Альберты в Эдмонтоне надеется, что мощность установки удастся со временем увеличить, и тогда текущая по трубочкам вода сможет приводить в действие сравнительно мощные портативные устройства вроде мобильных телефонов и калькуляторов.
Магическое число научит летать и плавать
Одно-единственное "магическое" число описывает движения летающих и плавающих живых организмов, начиная от какой-нибудь моли и кончая дельфинами. Изучение его значения проливает свет на "летные навыки" давно исчезнувших с лица земли созданий и может помочь военным инженерам проектировать крошечных крылатых шпионов, которые могли бы обследовать занятые врагом здания, не привлекая к себе лишнего внимания.
Новости по теме
