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流沙下面到底是什么,为何人踩上去就会下沉?下拉的力达10万牛顿

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大家应该都听过或看过关于流沙的故事,因为流沙在世界各地的传统文化中都非常流行。相信在1960年代,每35部电影中都会有一部与流沙有关。

流沙给我们的印象是,如果我们不小心踩到它,它会慢慢吞没我们,如果你四处走动,它会下沉得更厉害。

因为非洲的土地比较干燥,整个北部基本上都被撒哈拉沙漠占据,所以我们常常认为非洲是一个满是流沙的地方,比较危险。

其实很多我们对流沙的主观认知都是被一些文学和影视作品误导的。流沙确实很危险,但和我们很多人想象的不一样。

首先第一个就是沙漠里的流沙其实很少,至少和其他地区相比是这样的。

流沙是怎么形成的?

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摩擦力太小而下沉的区域。

在自然条件下,沙子是由细小粗糙的颗粒与空气或水混合而成的区域。

在大多数情况下,水或空气无法覆盖整个沙子,这让沙子与沙子之间产生了很大的摩擦。

我们踩在普通的沙子上是不会沉下去的。是这些摩擦力支撑着我们?

图源:Westend61/JavierSánchezMingorance

但是沙子泡在水里就不一样了。一个泥潭,或许叫“沙池”更为贴切。这时候,如果有人站在上面,它就会沉下去,就会成为我们传闻中的流沙。

不难发现,在大多数情况下,流沙是需要水才能发育的,但沙漠缺水,所以沙漠流沙并不多。

其实大部分流沙都出现在湖泊、森林、河谷或者海滩周围,而沙漠中出现流沙的地方基本都是靠近天然水井或者浅层地下水的地方,这些地方都是有水源后被被沙子盖着,表面没有异常,但人一踩就会沉下去。

流沙真的一个人逃不掉?

早在十多年前,阿姆斯特丹大学的DanielBonn就在实验室模拟了流沙。事实证明,流沙虽然很难自救,但要完全吞噬一个人也同样困难。

丹尼尔在一处流沙区采集了流沙样本,他分析了黏土、盐水和沙子的比例,并在实验室重塑了一块流沙。

他测试了人造流沙的特性,结果表明,当一个密度与人相近的铝球放在人造流沙上时,流沙并不能完全吞没铝球。

该团队还通过摇动人造流沙模拟了人类挣扎时会发生什么。结果显示,一开始铝球确实被完全吞没,但随着沙子逐渐开始与水混合,浮力也随之增加,铝球再次浮回水面。

球体与流沙的接触面积更大,也就意味着它的浮力会更大。如果是人的话,我们要尽量增加接触面积——比如尽量往后仰,基本不会下沉的

虽然流沙基本上不可能将人完全吞没,但是想要自己从流沙中逃脱是非常困难的,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,当他试图将深陷其中的东西拉出来时,需要提供约10万牛顿的力量——相当于举起一辆中型汽车。

这是因为人被流沙混合物牢牢包围着,在各个方向提供的压力都比水大得多。当人试图从中拉出来时,压力会将人吸向下方。

想要从这样的流沙中逃脱,只能借助他人的帮助慢慢移动,让水和沙子有机会流入移动过程中被挤出的空间。

比湿的流沙更可怕的是干的流沙

我们上面说的都是流沙,是因为水减少了摩擦力而最终产生的。这就是所谓的“湿流沙”,保持湿流沙稳定的因素有很多,大多数时候最关键的是它的含盐量,但在少数情况下,一些细菌的作用也可以创造出稳定的流沙。

不过,我们之前说过,沙子里的沙子颗粒还是被空气隔开的。当一定体积的沙子中空气所占比例较高时,也会使普丁颗粒摩擦下降,此时也会形成流沙,称为“干流沙”。

在实验室里,研究人员给沙子样本注入了空气,但沙子的体积只占总体积的41%,其他都是空气。

在这种情况下,如果你把一个相当于一个人的铝球放进去,铝球就会被吞噬,瞬间沉入水底。

“干流沙”经常出现在沙漠地区,它的形成多半是因为沙尘暴,把沙子吹起来落在地上,形成一个毛茸茸的区域。

“干流沙”不如“湿流沙”稳固。随着时间的推移,里面的空气会逐渐充满,从而增加摩擦力,流沙自然会消失。

不过,遇到“干流沙”可能比“湿流沙”更危险。

目前“干流沙”的营救方式,基本上是用一个圆筒套住被困在里面的人,然后把沙子从圆筒里抽出来。这样可以防止新的Putin填充它,但是在野外基本不可能完成这个工作。

最后

在人类的生产过程中,有一种典型而危险的“干流沙”,那就是五谷杂粮的粮仓。里面可以储存很多空气。

因此,如果人掉进粮堆里是非常危险的,粮食会在短时间内吞噬人。

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