Sandklitter kan kommunikere med hinanden

Selvom de er livløse objekter, klitter kan 'kommunikere' med hinanden. Et team fra University of Cambridge har fundet ud af, at når de bevæger sig, sandklitter interagerer med og afviser deres naboer nedstrøms.

Ved hjælp af en eksperimentel klit 'racerbane', forskerne observerede, at to identiske klitter starter tæt sammen, men med tiden kommer de længere og længere fra hinanden. Denne interaktion styres af turbulente hvirvler fra opstrøms klit, som skubber den nedstrøms klit væk. Resultaterne, rapporteret i journalen Fysisk gennemgangsbreve , er nøglen til undersøgelsen af ​​langsigtet klitvandring, som truer forsendelseskanaler, øger ørkendannelse, og kan begrave infrastruktur som f.eks. motorveje.

Når en bunke sand udsættes for vind eller vandstrøm, den danner en klitform og begynder at bevæge sig nedstrøms med strømmen. Klitter, om det er i ørkener, på flodbund eller havbund, forekommer sjældent isoleret og vises i stedet normalt i store grupper, danner slående mønstre kendt som klitfelter eller korridorer.

Det er velkendt, at aktive klitter vandrer. Generelt sagt, hastigheden af ​​en klit er omvendt til dens størrelse:mindre klitter bevæger sig hurtigere og større klitter bevæger sig langsommere. Hvad der ikke er blevet forstået er, om og hvordan klitter inden for et felt interagerer med hinanden.

"Der er forskellige teorier om klitinteraktion:Den ene er, at klitter i forskellige størrelser vil kollidere, og blive ved med at kollidere, indtil de danner en kæmpe klit, selvom dette fænomen endnu ikke er blevet observeret i naturen, "sagde Karol Bacik, en ph.d. kandidat i Cambridge's Institut for Anvendt Matematik og Teoretisk Fysik, og papirets første forfatter. "En anden teori er, at klitter kan kollidere og udveksle masse, ligesom billardkugler, der hopper af hinanden, indtil de er af samme størrelse og bevæger sig med samme hastighed, men vi er nødt til at validere disse teorier eksperimentelt. "

Nu, Bacik og hans Cambridge -kolleger har vist resultater, der sætter spørgsmålstegn ved disse forklaringer. "Vi har opdaget fysik, der ikke har været en del af modellen før, sagde Dr. Nathalie Vriend, der ledede forskningen.

Det meste af arbejdet med at modellere klitternes adfærd udføres numerisk, men Vriend og medlemmerne af hendes laboratorium designede og konstruerede en unik eksperimentel facilitet, der gør dem i stand til at observere deres langsigtede adfærd. Vandfyldte røg er almindelige redskaber til at studere sanddyners bevægelse i et laboratorium, men klitterne kan kun observeres, indtil de når enden af ​​tanken. I stedet, Cambridge -forskerne har bygget en cirkulær flume, så klitterne kan observeres i timevis, når flommen roterer, mens højhastighedskameraer giver dem mulighed for at spore strømmen af ​​individuelle partikler i klitterne.

Bacik havde oprindeligt ikke tænkt sig at studere interaktionen mellem to klitter:"Oprindeligt Jeg lagde flere klitter i tanken bare for at fremskynde dataindsamlingen, men vi forventede ikke at se, hvordan de begyndte at interagere med hinanden, " han sagde.

De to klitter startede med samme volumen og i samme form. Da strømmen begyndte at bevæge sig hen over de to klitter, de begyndte at flytte. "Da vi ved, at hastigheden på en klit er relateret til dens højde, vi forventede, at de to klitter ville bevæge sig med samme hastighed, "sagde Vriend, der er baseret på BP Institute for Multiphase Flow. "Imidlertid, det er ikke det, vi har observeret. "

I første omgang, den forreste klit bevægede sig hurtigere end den bageste klit, men da eksperimentet fortsatte, den forreste klit begyndte at bremse, indtil de to klitter bevægede sig med næsten samme hastighed.

Vigtigt, flowmønsteret over de to klitter blev observeret at være forskelligt:​​strømmen afbøjes af den forreste klit, generere 'hvirvler' på den bageste klit og skubbe den væk. "Den forreste klit genererer turbulensmønsteret, som vi ser på den bageste klit, "sagde Vriend." Flowstrukturen bag den forreste klit er som et vække bag en båd, og påvirker egenskaberne for den næste klit. "

Da eksperimentet fortsatte, klitterne kom længere og længere fra hinanden, indtil de danner en ligevægt på modsatte sider af den cirkulære røg, resterende 180 grader fra hinanden.

Det næste trin for forskningen er at finde kvantitative beviser på storskala og kompleks klitvandring i ørkener, ved hjælp af observationer og satellitbilleder. Ved at spore klynger af klitter over lange perioder, vi kan observere, om foranstaltninger til at aflede vandringen af ​​klitter er effektive eller ej.