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流沙下面是什么?为何人踩上去就会下沉?10万牛顿拉力!

2022-09-19 07:37:00作者:白鸽来源:网络  阅读量:9121  

大家应该都听过或看过关于流沙的故事,因为流沙在全世界的传统文化中都非常流行。据信,在20世纪60年代,每35部电影中就有一部与流沙有关。

流沙给我们的感觉是,如果我们不小心踩到它,它会慢慢吞没我们,如果你移动,它会沉得更深。

因为非洲的土地比较干燥,整个北方基本都被撒哈拉沙漠占据,所以我们常常会认为非洲是一个充满流沙、危险的地方。

其实我们很多对流沙的主观认知都是被一些文学影视作品误导的。流沙确实很危险,但是和我们很多人想的不一样。

首先,第一是沙漠里的流沙很少,至少不像其他地区那么常见。

流沙是如何形成的?

流沙不是指真正流动的沙子,它实际上是指停留在上面的人或其他东西会因为沙子之间的小摩擦而下沉的区域。

在自然条件下,沙地是由小而粗的沙粒和空气或水的混合物组成的区域。

大多数情况下,水或空气都无法包裹住所有的沙子,这就让沙子和沙子相互作用,产生很大的摩擦力。

我们踩在普通的沙子上不会沉下去,就是这些摩擦力支撑着我们?

来源:westend 61/Javier Saacute;nchez Mingorance

但是沙子泡在水里就不一样了,沙粒不再互相接触,强大的摩擦力失效。

这时候其实更像是一个泥潭,或许可以称之为ldquo沙坦rdquo这样会更合适。这个时候,如果人站在上面,它就会下沉,成为我们传言中的流沙。

不难发现,在大多数情况下,流沙只有在有水的情况下才能发展,而沙漠中的水是非常稀缺的,所以沙漠中的流沙并不多。

事实上,流沙大多出现在湖泊、森林、河谷或海滩周围,沙漠中流沙出现的地方基本都在天然井或浅层地下水附近。这些有水源的地方,被沙子覆盖后,表面看不出什么异常,但人踩上去就会沉下去。

流沙真的一个人逃不掉吗?

十多年前,阿姆斯特丹大学的丹尼尔·米德多特;波恩在实验室模拟了流沙。原来,流沙虽然很难自救,但要完全吞没一个人,同样很难。

丹尼尔在一个流沙区获得流沙样本后,分析了粘土、盐水和沙子的比例,在实验室里重塑了一个流沙。

他对人造流沙的性质进行了测试,结果显示,当把一个密度与人类相近的铝球放在人造流沙上时,流沙并不能完全吞没铝球。

该团队还通过摇晃人造流沙来模拟人们挣扎时会发生什么。结果显示,起初铝球完全被吞没,但随着沙子逐渐开始与水混合,浮力也增加了,铝球又浮回了顶部。

球体与流沙的接触面积更大,意味着它的浮力也会更大。如果是成年人,我们需要尽可能的增加接触面积mdashmdash比如人尽量往后靠,基本不会沉。

虽然流沙不能完全吞没人,但是要靠自己逃离流沙是非常困难的,甚至几乎是不可能的,因为流沙提供了强大的吸力。

在丹尼尔的实验室里,当他试图拔出深陷其中的东西时,需要提供大约10万牛顿力mdashmdash相当于举起一辆中型汽车。

这是因为人们被流沙混合物牢牢地包围着,它向四面八方提供了比水大得多的压力。当人们试图从中抽身时,这些压力会把人们吸下去。

要逃离这样的流沙,只能在别人的帮助下慢慢移动,让水和沙流入运动中挤出的空间。

比湿流沙更可怕的是干流沙。

我们前面讨论的是水引起的摩擦减少了最后的流沙,这叫ldquo湿流沙rdquo。

保持湿流沙稳定的因素很多。很多时候,最重要的因素是它的含盐量,但在少数情况下,一些细菌的作用也会产生稳定的流沙。

但是,我们前面说过,沙子中的沙粒是被空气分开的。当一定体积的沙子中空气的比例较高时,这也会导致沙子颗粒之间的摩擦力减小。这种情况下也会形成流沙,这就叫ldquo干流沙rdquo。

在实验室中,研究人员向沙子样本中注入空气,但沙子的体积只占总体积的41%,其余都是空气。

在这种情况下,当一个相当于人的铝球放入其中,铝球会被吞噬,瞬间沉入水底。

ldquo干流沙rdquo它经常出现在沙漠地区,其形成多是由沙尘暴引起的,沙尘暴将沙子吹起,然后落到地面形成蓬松的区域。

ldquo干流沙rdquo不会像ldquo湿流沙rdquo那样,随着时间的推移,里面的空气会逐渐被填满,从而增加摩擦力,流沙自然就消失了。

但是,说到ldquo干流沙rdquo也许比遇见ldquo更好;湿流沙rdquo会更危险。

Ldquo now干流沙rdquo救援的方法基本上是在被困者周围套一个圆筒,然后把圆筒里的沙子抽出来。这样可以避免新的沙子填充它,但是在野外基本不可能完成这种工作。

最后

在人类的生产过程中,有一种典型而危险的ldquo干流沙rdquo那是一个装满谷物的粮仓。谷物颗粒本身没有像沙子一样的摩擦力,它们的形状也允许更多的空气储存在其中。

所以,如果一个人掉进粮堆里,那是非常危险的,粮食会在短时间内把他吞没。

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