物理研究人员发现沙丘可以“互相沟通”

时间：2021-09-16 13:53:06 来源：

即使他们是无生命的物体，沙丘也可以“互相沟通”。剑桥大学的一支球队发现，在他们移动时，沙丘与他们的下游邻居互动并击退。

使用实验的沙丘'赛道'，研究人员观察到，两个相同的沙丘开始靠近，但随着时间的推移，他们进一步进一步走开了。这种相互作用由来自上游沙丘的湍流控制，推动下游沙丘。结果，在日间审查信中报告，是研究长期沙丘迁移的关键，这威胁着运输渠道，增加荒漠化，并可以埋头埋葬基础设施。

在实验水槽设置的沙丘。

当一堆沙子暴露在风或水流中时，它形成了一个沙丘形状，并开始流动下游移动。沙丘，无论是在沙漠中，河流底部还是海上床，都在隔离中很少发生，而是通常出现在大型群体中，形成称为沙丘田地或走廊的引人注目的图案。

众所周知，活跃的沙丘迁移。一般来说，沙丘的速度与其大小相反：较小的沙丘移动更快，较大的沙丘移动较慢。尚未理解的是，如果字段内的DUNES如何相互交互。

使用高速摄像机，研究人员能够在圆形水槽实验中跟踪沙丘的运动。

“关于沙丘互动有不同的理论：一个是不同大小的沙丘将碰撞，并继续碰撞，直到它们形成一个巨大的沙丘，尽管这种现象本质上尚未观察到，”博士博克斯（Karol Bacik）说。柬埔寨应用数学和理论物理系的候选人，以及本文的第一作者。“另一个理论是，沙丘可能碰撞和交换质量，像台球一样互相弹跳，直到它们的尺寸相同并以相同的速度移动，但我们需要通过实验验证这些理论。”

现在，Bacik和他的剑桥同事们已经显示出质疑这些解释的结果。“我们发现了以前没有成为模型的物理学，”德纳莱德·沃尔德博士说。

圆形小管允许研究人员研究沙丘的长期运动。

建模沙丘的行为的大部分工作是在数字上进行的，但vriend和她的实验室成员设计并构建了一个独特的实验设施，使他们能够观察他们的长期行为。填充含水的闪光是用于研究实验室环境中的沙丘运动的常用工具，但只能观察到沙丘直到它们到达坦克的末端。相反，剑桥研究人员建立了圆形水槽，使得当水槽旋转时，可以观察到几个小时的时间，而高速相机允许它们跟踪沙丘中的近硝颗粒的流动。

Bacik最初并不是为了研究两个沙丘之间的互动：“原来，我把多个沙丘放在坦克里只是为了加快数据收集，但我们没想到看他们如何开始互相互动，”他说。

两个沙丘以相同的体积和相同的形状开始。随着流程开始跨越两个沙丘，他们开始移动。“既然我们知道沙丘的速度与其高度有关，我们预计这两个沙丘会以相同的速度移动，”基于BP研究所的多相流动研究所的vriend说。“然而，这不是我们观察到的。”

最初，前后沙丘比后卫移动得更快，但随着实验的继续，前后沙丘开始减缓，直到两只沙丘几乎相同的速度移动。

至关重要的是，观察到两只沙丘的流动模式不同：流动偏转了前后沙丘，在后面的沙丘上产生“漩涡”并将其推开。“前海沙丘产生了我们在后面观察的湍流模式，”vriend说。“前后沙丘后面的流动结构就像船后面醒来，并影响下一个沙丘的性质。”

随着实验的继续，沙丘进一步进一步进一步，直到它们在圆形水槽的相对侧形成平衡，剩下180度。

研究的下一步是在沙漠中找到大规模和复杂的沙丘迁移的定量证据，使用观测和卫星图像。通过在长期追踪沙丘的群集，我们可以观察到遵守沙丘的迁移是否有效。

参考：“唤醒诱导水性沙丘的长期排斥”通过Karol A.Bacik，Sean Lovett，Colm-Cille P.Caulfield和Nathalie M.Vriend，2月4日2020年，物理评论信件.DOI：
10.1103 / physrevlett.124.054501

该研究部分由Schlumberger Cambridge Research Ltd.资助

郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。