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流沙的秘密

发布人:admin   发布时间:2019-06-11   作者:   资料来源:

      以往一些地质学家普遍认为,流沙是一种特殊类型的沙子,它与一般表面参差不齐的沙粒不同。流沙之所以能如此迅速地作案,主要是由于它们那均匀的球体形状决定的--滚圆沙粒就像小小的滚珠轴承,滚动时摩擦力很小,因此任何物体落入其中都很容易被它拉进去。另一种说法认为,流沙的沙粒受到粘泥或其它光滑的物质的润滑,使它们一受到重力就会很快滑开。
      后来,美国印第安纳州德昔大学的地质学教授史密斯博士,特地取了一桶流沙样品,放在显微镜下研究,发现这些沙粒的形状跟普通沙粒没有什么两样--确有圆的,但大多数是不规则的。这样一来,圆沙粒或润滑沙粒的说法就站不住脚了。
      史密斯是在德普大学附近一个牧场的流沙地进行调查的。流沙层位于一条小溪旁,表面是一片片在池塘的粘泥上生长的那种绿黄色的水藻。他把一块石头抛进去,沙面就颤动起来,好像是有生命的活的东西。“那东西很奇怪,”牧场主对史密斯介绍说:“有时候是流沙,有时候却很结实。你8月份再来,可以在沙上跳舞。”而8月正是当地干燥的月份,史密斯立刻想到,水会不会是其中的关键?他把带回的流沙样品保持湿润,并让水藻继续生长,但奇怪的是这些沙已不再是流沙了,跟普通沙滩上的沙同样结实。的确,海滩上的湿沙跟干沙一样可以支持重量。于是史密斯又想到,可能关键不在沙中的水量,而在于水在沙中的流动方向。
      接着,他跟其它几位科学家一起设计制造了一些实验装置。其中一个最为复杂的装置是由奥斯特伯格教授所造。装置里盛满普通的沙,但可以让水以不同的方向流动,如从上面流入,下面流出;或从下面流入,上面流出。还特地用塑料造了一个假人,里面注入较重的铅粒,使它的比重大致等于真人的比重。经过实验发现,如果沙是干的,把假人放在沙上站立或躺卧,都不会留下很深的凹痕。水从上而下灌进沙里去,假人依旧不会下沉。然而,当水从底部上渗,穿过沙层涌出来的时候,假人立刻就会下沉到脖子的位置。现在真相大白,任何一种沙都可以成为流沙。当具有一定压力的地下水进入沙层,自下而上渗透时,就会逼迫众多的沙粒相互间稍稍分开。这时,沙粒的重量实际上是由作为流体的间隙水承担着,而不是靠其它沙粒的支撑。难怪一旦有人步入其上,就有可能惨遭灭顶之灾。
      研究人员还进一步观察到,有些流沙“吃”得快,有些慢。假如沙粒细,上涌水流又急,即称为“超流沙状态”。这种沙虽然表面看来像混鞋土一样坚实,但人一踏上去立刻就会下沉。反之,如果水流慢,沙粒粗,便成为慢流沙。踩上慢流抄,通常还能转身退回来,安然脱险。
      奇妙的是,有关液体浮力的定律对流沙也是适用的。更因为流沙比水重,因此人在流沙里比在水中更容易浮起来,如实验中的假人仅沉到脖子的位置就不再下沉了。
      现在,我们知道了流沙“吃人”的秘密,就可以设想假如我们自己遇到这样的险境时该怎样去化险为夷。实际上,这是一种经验,我们大多数人可能还不知道,那么我们不妨试着用这样的方法去做:当遇到流沙时,切莫惊慌,更不能过分挣扎。首先是尽可能地把身上携带的重物丢掉,并使自己的身体后仰,脸朝上,伸开四肢躺下,就像在水里一样,这样可以减少单位面积上的重量,使你能浮在沙上,等待救援。依靠同伴或救援人员的帮助,或借助树枝、棍子等,轻轻地向离你最近的安全地带蠕动或滚动,就能脱离险境,死里逃生。

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