地理|流沙下面是什么?为何人踩上去就会下沉?10万牛顿拉力!

每个人应该都听过或看过流沙的相关故事,因为流沙在世界各地的传统文化中都非常受欢迎,据信上世纪60年代,每35部电影中就会有一部和流沙有关 。
流沙给我们的印象就是,一不小心踩到其中,它会把我们慢慢地吞没下去,如果你乱动的话,还会下沉得更厉害 。
由于非洲土地较为干旱,整个北部基本被撒哈拉沙漠所占据,所以我们还经常会认为非洲是一个充满流沙的地方,比较危险 。
其实,我们对流沙的许多主观认知是被一些文学和影视作品误导了,流沙确实危险,但是和我们许多人想象得有所不同 。
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首先,第一个就是沙漠中其实很少有流沙,至少相对于其它地区并不算常见 。
流沙是如何形成的?
流沙并不是指真在正流动着的沙子,它实际上指的是沙子之间因为摩擦力太小,导致人或者其它停留在上面的东西会下沉的区域 。
在自然条件下,沙地是由小而粗糙的沙子颗粒,以及空气或水分混合组成的区域 。
在多数情况下水或空气无法包裹全部的沙子,这让沙子和沙子之间可以相互作用并产生很大的摩擦力 。
我们踩在普通沙地上不会下沉,正是这些摩擦力支撑起了我们?
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图源:Westend61 / Javier Sánchez Mingorance
但是,当沙地被水浸泡就会不同,沙子颗粒之间不再相互接触,强大的摩擦力也就失效了 。
这个时候实际上它更像是一个泥潭,可能叫“沙潭”会比较合适吧 。这个时候如果人站在上面的话,那就会下沉,也就变成我们传闻中的流沙 。
不难发现,在大多数情况下,流沙是要有水才能发展起来的,而沙漠中是非常缺少水的,因此沙漠中流沙并不算多 。
事实上,大部分流沙都出现在湖泊、森林、河谷或海滩周围,而沙漠中出现流沙的地方基本是那些天然井或浅层地下水附近,这些拥有水源的地方,被沙子覆盖之后,表面看不出任何异样,但是人踩上去便会下沉 。
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流沙真的无法独自逃脱吗?
早在十多年前,阿姆斯特丹大学的丹尼尔·波恩(Daniel Bonn)就已经在实验室中模拟出流沙,事实证明,虽然流沙自救非常困难,但是它要完全吞没一个人也同样困难 。
丹尼尔在一处流沙区域取得了流沙样本后,他分析了粘土、盐水和沙子的比例,并在实验室中重塑了一个流沙 。
他对人造流沙的属性进行了测试,结果显示,当把一个与人类密度差不多的铝球放在人造流沙上时,流沙无法将铝球完全吞没 。
该团队还通过摇动人造流沙来模拟人在挣扎的情况下会发生,结果显示,铝球开始确实被完全吞没,但随着沙子逐渐开始与水混合,浮力也随之增加,铝球又重新飘回到顶部 。
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球体与流沙的接触面积更大,这意味着它的浮力会更大,如果换成人的话,我们需要尽量增加自己的接触面积——比如尽量人往后靠,基本也是不会下沉的 。
虽然,流沙基本不可能把人完全吞没,但是想要靠自己逃离流沙是非常困难的,甚至可以说几乎不可能,这是因为流沙提供了强大的吸力 。
在丹尼尔实验室中,当他试图把一个深陷其中的东西强拔出来的时候,需要提供10万牛顿左右的力——相当于需要举起一辆中型汽车 。
这个是因为人被流沙混合物牢牢包围,而且在各个方向上都提供了比水大很多的压力,当人试图从中拔出来的时候,这些压力便会向下把人吸住 。
要想从这样的流沙中逃脱,只能在别人的帮助下缓慢移动,让水和沙子有机会流入在移动中挤出来的空间内 。
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比湿流沙更可怕的是干流沙
我们前面讨论的全部都是由于水造成的摩擦力减少最终制造的流沙,这种被称为“湿流沙” 。
让湿流沙保持稳定的因素有很多,大多时候至关重要的是其含盐的成分,但也有少部分情况下,一些细菌的作用也会制造出一个稳定的流沙 。


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