Движение песка в пустыне подчиняется математической закономерности
Везде, где есть песок и атмосфера, господствующие ветры могут придавать песчинкам волнообразные формы, радуя глаз своим повторяющимся паттерном – в нем есть некое умиротворение, согласитесь. И в этих повторениях лишь спустя десятки лет исследований удалось обнаружить жесткую закономерность.
Определенные песчаные волны с длиной волны от 30 сантиметров до нескольких метров известны как «мегарябь»: по размеру они находятся между обычной пляжной рябью и полными дюнами, и ученые наблюдали их не только на Земля, но даже на других планетах, таких как Марс, известный своими всеохватывающими пылевыми бурями.
Помимо размера, ключевой характеристикой этих «рябей среднего плана» является размер самого песчаного зерна — крупные зерна лежат поверх гораздо более мелких образований. Тем не менее, эта смесь зерен никогда не бывает одинаковой, как и ветры, которые дуют по песку, чтобы создать рябь.
Исследователи обнаружили удивительную математическую особенность мегаряби: деление диаметра самых крупных зерен в смеси на диаметр самых мелких зерен всегда равно одинаковому числу — в течение десятилетий исследований эта аномальная закономерность попросту ускользала от внимания ученых. Авторы исследования заключают, что в будущем это число можно будет использовать для классификации различных типов волн и того, какие именно процессы транспортировки зерна их сформировали.
Когда ветер хлещет по песку, мелкая рябь возникает из-за того, что мелкие песчинки толкают более крупные. Перемещаясь с разной скоростью, крупные зерна собираются на гребнях ряби, а мелкие обычно оседают во впадинах.
Исследователи изучили образцы с участков мегаряби в Израиле, Китае, Намибии, Индии, Израиле, Иордании, Антарктиде и Нью-Мексико в США. Дальнейший анализ был добавлен из наблюдений, сделанных на Марсе и в лабораторной аэродинамической трубе. «Обширная коллекция наземных и внеземных данных, охватывающая широкий спектр географических источников и условий окружающей среды, подтверждает точность и надежность этого неожиданного теоретического открытия», — пишет команда.
Что также отличает мегарябь, так это то, что она более хрупкая, чем более мелкая песчаная рябь и более крупные дюны, и более восприимчива к капризам меняющихся ветров — если ветер становится слишком сильным, механизмы, создающие мегарябь, перестают работать.
Почему это важно
Песчаная рябь марсианских песковNASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
Исследователи предполагают, что их расчеты также можно использовать для прогнозирования того, когда это произойдет, и даже для того, чтобы оглянуться назад на прошлые погодные и климатические условия, основанные на отложениях, оставленных предыдущими мегарябями.
Полученные результаты применимы даже за пределами Земли: они могут дать нам лучшее понимание того, как мегарябь создается на таких планетах, как Марс, и какие атмосферные условия необходимы для их образования, в противовес к другим типам песчаных волн.
