沙漠中为什么会形成流沙?

流沙形成的原理 流沙是大自然所设计出的最巧妙机关，它可能藏在河滨海岸甚至邻家后院，静静地等待人们靠近，让人进退两难。在公元1692年时，牙买加的罗伊尔港口就曾发生过因地震导致土壤液化而形成流沙，最后造成三分之一的城市消失、两千人丧生的惨剧。看似平静的英国北部海、美丽而危险的阿拉斯加峡湾等地也曾发生过流沙陷人的故事。但是，大多数人往往都没见过流沙，更没有亲眼目睹别人掉进流沙或者亲身经历过。人们对于流沙的印象主要基于各种影片，在电影塑造的场景中，流沙是一个能把人吸入无底洞的大怪物。一旦人们身陷其中，往往不能自拔，同伴只能眼睁睁地看着受困者顷刻间被沙子吞噬。 流沙表面一旦受到干扰就会“液化”。 荷兰阿姆斯特丹大学的柏恩在一次前往伊朗的度假旅行之中，遇见过一位当地牧羊人。他指着流沙告诉柏恩，村里曾有骆驼陷下去后就立即消失。柏恩对此将信将疑，回国后就立即对此展开研究。他仔细观看和分析了数十部描述到流沙噬人场景的电影，发现这些电影对流沙的描述根本就是错误百出。后来，柏恩在实验室里将细沙、黏土和盐水混合在一起，重建一个微型室内流沙模型来进行研究。 经过反复实验，柏恩领导的科研人员发现，要把沙子变得像太妃糖一样黏需要好几天时间，但要让它失去黏性则很容易，只要在其表面施加适当的压力即可。一旦流沙表面受到运动干扰，就会迅速“液化”，表层的沙子会变得松松软软，浅层的沙子也会很快往下跑。这种迁徙运动使得在流沙上面运动的物体下沉，然而，随着下沉深度的增加，从上层经迁徙运动掉到下方底层的沙子和黏土逐渐聚合，便会创造出厚实的沉积层，使沙子的黏性快速增加，阻止了物体进一步下陷。 密度小于流沙的物体会浮在流沙之上。 研究还发现，当物体陷入流沙后，下陷速度要视物体本身的密度而定。流沙的密度一般是2克/毫升，而人的密度是1克/毫升。在这样的密度下，人类身体沉没于流沙之中不会有灭顶之灾，往往会沉到腰部就停止了。研究者还发现，即便是一些密度比流沙大很多的物体，也能浮于流沙之上。在实验中，研究人员将一个密度为2.7克/毫升的铝盆置于流沙的顶部，尽管其密度大于流沙，但由于受流沙浮力和沙面张力的影响，铝盆仍能平静地呆在流沙的表面。当科学家开始轻轻晃动这个铝制容器时，情况发生了变化，容器稍稍下陷了一点，当他们加大力度摇晃时，这个容器慢慢沉入沙底。 将脚从流沙中拔出来需要抬起一辆汽车的力量。 研究认为，陷入流沙的人一般都动不了，密度增加以后的沙子粘在掉进流沙里的人体下半部，对人体形成很大的压力，让人很难使出力来。即使大力士也很难一下子把受困者从流沙中拖出来。经研究人员计算，如果以每秒钟一厘米的速度拖出受困者的一只脚就需要约10万牛顿的力，大约和举起一部中型汽车的力量相等。所以除非有吊车帮忙，否则很难一下子把掉进流沙的人拉出来。研究还指出，照这种力量的计算，如果生拉硬扯，那么在流沙“放手”前，人的身体就已经被强大的力量扯断。此举所造成的危险远高于让他暂时停在流沙当中。 其实绝大多数流沙和一般沙的区别不大，并没有电影中描述的那么可怕，它原理上只是被渗入了水的沙子，由于沙粒间的摩擦力减小，形成了半液态、难以承重的沙水混合物。流沙通常发现于海岸附近，一般挺浅，很少有超过几英尺深的。柏恩表示，流沙只有一种状况会淹死人，那就是当头部先掉入沙中的时候，然而以这种方式掉入流沙的概率非常小。陷在流沙中的人仅感到胸部有些压力，呼吸较困难，并不会有什么生命危险。流沙附近上涨的潮水才是受困者最可怕的敌人。 不过，影片中对流沙的描述至少有一点是对的，那就是如果陷入流沙后，大力挣扎或是猛蹬双腿只会让人下陷得更快。人们误以为通过摇动能使身体周围的沙子松动，从而有利于肢体从流沙中拔出。科学家指出，其实不然，这种运动只能加速黏土的沉积，增强流沙的黏性，胡乱挣扎人只会越陷越深。 柏恩指出，逃脱流沙的方法还是有的，那就是受困者要轻柔地移动两脚，让水和沙尽量渗入挤出来的真空区域，这样就能缓解受困者身体所受的压力，同时让沙子慢慢变得松散。受困者还要努力让四肢尽量分开，因为只有身体接触沙子的表面积越大，得到的浮力就会越大。只要受困者有足够耐心、动作足够轻缓，就能慢慢地脱困。 荷兰物理学家丹尼尔·波恩去撒哈拉大沙漠旅游。当地人告诉他，附近的流沙曾经吞没过骆驼。他感到怀疑：流沙真的有那么可怕?于是，他采集了一些当地的流沙，带回他任教地阿姆斯特丹大学。波恩在浴缸中装满流沙，然后往里面投放东西。他的实验揭示了有关流沙吞噬动物的秘密—— 取自撒哈拉大沙漠的流沙样品是由沙子和盐水混合构成的半固体状态，这些颗粒松散地堆积在一起。沙粒堆积起来，使其有了看似稳定的表面，但即便是承受很小的压力，流沙的整体框架便会立即塌陷。浓厚的“沙浆”堆积在底层，它能粘住所有的物体，使其动弹不得；而流沙中的超细颗粒更是危险——它使流沙具有使人致死的巨大夹紧力。 经计算，一个人陷入流沙后，把腿拔出来所需要的力量，竟相当于吊起一辆轿车的力量。最明智的做法是不要在流沙中挣扎，而是耐心而轻微地来回倒脚，使“沙浆”松散开来，不要紧紧地粘住你。如果撒哈拉大沙漠确实有骆驼被流沙吞没，波恩相信，肯定是骆驼拼命挣扎着要逃出来，结果是被流沙完全淹没。