Физики из Кембриджа выявили взаимодействие между песчаными дюнами

Новости МирТесен

Дюны, перемещаемые ветром или водными потоками, синхронизируют свои передвижения с соседними благодаря турбулентным завихрениям.

Вода или воздух, воздействуя на песок, формируют дюну. Она перемещается по направлению ветра или волн, причем скорость ее движения зависит от размера: чем она меньше, тем быстрее перемещается. Дюны возникают поодиночке нечасто, обычно они формируют дюнные поля – от небольших участков до весьма протяженных территорий.

Ученые из Великобритании продемонстрировали, как песчаные холмы в дюнах взаимодействуют. По мнению Натали Вренд и ее коллег, эти взаимодействия могут существенно влиять на перемещение дюн статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters. Коротко об их работе рассказывается в сообщении пресс-службы Кембриджского университета.

«Существуют различные гипотезы относительно того, как взаимодействуют друг с другом песчаные дюны», — комментирует один из авторов исследования Кэрол Бэсик (Karol Bacik). — Согласно одной из них, дюны разных размеров периодически объединяются, создавая более крупные образования, однако подобные явления пока не зафиксированы в природе. Другая гипотеза предполагает обмен веществом при столкновениях, подобно обмену импульсом между сталкивающимися бильярдными шарами, до тех пор, пока они не приобретут одинаковые размеры и скорости. Однако эта теория также требует экспериментального подтверждения».

Тем не менее, исследования, выполненные группой Вренд, вызвали сомнения в достоверности обеих предложенных теорий взаимодействия. Для изучения миграции песчаных дюн была разработана кольцевая конструкция, позволяющая наблюдать за их перемещением по кругу с использованием высокоскоростной видеокамеры. При детальном анализе двух идентичных дюн физики обнаружили неожиданные особенности. Вопреки прогнозам, скорость их движения оказалась различной.

Изначально передняя песчаная дюна демонстрировала более высокую скорость перемещения, однако впоследствии ее движение замедлилось и выровнялось со скоростью задней дюны. К моменту стабилизации процесса, песчаные образования оказались расположены на противоположных сторонах кольцевой установки. Для выяснения причин наблюдаемого явления ученые провели анализ видеозаписи. Выяснилось, что воздушные потоки, воздействуя на тыльную сторону передней дюны, формируют за ней турбулентные вихри, оказывающие «отталкивающее» воздействие на заднюю дюну и продвигающие ее все дальше назад, пока она не оказалась смещена на 180 градусов относительно передней.