海边|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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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 。

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?

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 。

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 。

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 。

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 。
然而 , 就像我们前面所说的 , 沙地中的沙子颗粒之间还被空气隔开 , 当一定体积的沙地内 , 空气占比很高的时候 , 这也会导致沙子颗粒之间摩擦力下降 , 这种情况下也会形成流沙 , 而这个被叫作“干流沙” 。

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