В ходе моделирования формирования мелких дюн-барханов на морском дне ученые проследили траектории движения песчинок под влиянием водных потоков. Полученные данные помогут описать эволюцию больших барханов в пустынях Земли и Марса.
Ученые из Университета Кампинас (Бразилия) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) провели детальное исследование формирования барханов — песчаных холмов, имеющих форму полумесяца, которые образуются под воздействием ветра. Этот тип рельефа встречается в самых разнообразных ландшафтах и размерах: от крошечных барханов длиной несколько сантиметров, образованных на дне океана, в пустынях Земли, до огромных барханов на поверхности Марса, раскидывающихся на много километров и достигающих сотен метров в высоту.
Исследователи никогда раньше не проводили расчетов и моделирования роста и эволюции барханов, которые могут образовываться годами на Земле и тысячелетиями на Марсе. Вычисления, отслеживающие каждую песчинку бархана, оставались недоступны. Сейчас же учёным удалось это сделать на примере маленьких дюн на дне океана, которые под воздействием воды формируются быстрее, чем барханы на суше.
С помощью моделирования CFD-DEM (вычислительная гидродинамика/метод дискретных элементов) изучили морфологию барханов, движение отдельных песчинок и параметры потоков жидкости, воздействующих на
На них. Результаты исследования…
представлены в журнале Physics of Fluids.
В исследовании авторы использовали уравнения движения для каждой частицы песчаного бархана, подверженного воздействию текучей среды. Моделируемые результаты сопоставили с действиями настоящих барханов в воде.
Изучение позволяет углублять понимание формирования барханов. Изменения рельефа Марса и Земли под воздействием ветра масштабнее, чем в воде, где барханы длиной в несколько сантиметров образуются за короткий срок. Несмотря на это, процессы их образования во многом схожи.
Ученые теперь могут применять мощные вычислительные системы для моделирования барханов на Земле и других небесных телах, формирующихся столетиями или тысячелетиями.