Сухой песок тоже бывает опасен

В безводной песчаной пустыне зыбучих песков не бывает, но именно там пропадали без следа целые караваны верблюдов вместе с погонщиками и грузом. Сообщения об исчезнувших в песках джипах с туристами раньше воспринимались как слухи. Туристы, конечно, пропадали, но как-то не верилось, что они провалились сквозь землю…

После песчаной бури поднятый в воздух ветром мелкий песок снова оседает, при этом кучи сухого песка могут превратиться в смертельную западню. С помощью лабораторных исследований учёные нашли объяснение этому загадочному явлению, давшему богатую пишу для мрачных рассказов о мстительных духах пустыни.

Песок песку рознь. Песчинки разной массы в одинаковых условиях ведут себя совершенно неодинаково. Они ложатся по-разному, и у них совершенно разные силы сцепления друг с другом. Насыщенная водой смесь из песка и глины, из которой образуются зыбучие пески, может снаружи выглядеть как сухая и надёжная поверхность, но в ней можно глубоко увязнуть и провалиться. Почва, пропитанная водой в определённой пропорции, ведёт себя как вязкая жидкость. Без воды же песчинки плотно соприкасаются друг с другом, между ними действуют силы, которые придают песку достаточную твёрдость, чтобы предметы в него не проваливались.

Однако при некоторых условиях сухой песок в барханах может провалиться и мгновенно поглотить свою жертву. В природе «сухие зыбучие пески» возникают после того, как большие массы мелкого песка, поднятые в воздух песчаной бурей, медленно и постепенно оседают.

Детлеф Лозе и его коллеги из Университета Твенте в Энсхеде, в Нидерландах, изучили рыхлые структуры, образуемые мельчайшим песком. Оказалось, что поверхность такого песка не удерживает практически никакой вес — даже шарик для пинг-понга.

Исследователи экспериментировали с тончайшей песчаной пылью с размером частиц всего в несколько сотых миллиметра. Они подняли этот песок воздушным потоком и подождали, пока песчинки осядут на дно лабораторной ёмкости. Потом экспериментаторы подвесили на нитке над поверхностью песка шарик для пинг-понга, наполненный мелким бронзовым порошком, и пережгли нить, чтобы избежать малейшего толчка или постороннего давления на шарик. Когда нить сгорела, Лозе и его сотрудники очень удивились — шарик исчез, а через доли секунды вверх выстрелила тонкая струйка песка. Почти одновременно из песка вышел воздух, который шарик затянул за собой, — поверхность песка едва заметно вздрогнула. После этого наступили полная тишина и неподвижность.

Чтобы достать шарик, исследователям пришлось выкопать ямку глубиной 20 сантиметров, то есть в пять раз больше диаметра шарика. Шарик диаметром два сантиметра «утонул» в песке на глубину более десяти сантиметров. Глубина погружения зависит от веса предмета: чем тяжелее — тем глубже.

Авторы исследования полагают, что взвихрённый ветром и осевший песок становится таким нестабильным, потому что его плотность составляет 41 процент, тогда как у нормального, не взвихрённого песка этот показатель от 55 до 60 процентов. Из-за низкой плотности песка внутренние силы, которые в нормальных условиях делают песок способным нести нагрузку, не могут правильно действовать, и он приобретает свойства жидкости.

Неожиданное открытие нидерландских учёных представило пустынные барханы, летучие пески в совершенно новом свете. В наметённых бурей песчаных холмах могут с головой утонуть пешеходы и всадники, а тяжёлые автомобили теоретически провалятся ещё глубже.