神奇的沙漠：沙丘還會(huì)說“悄悄話”

不論是在陸地還是在水下，沙丘通常都是成群出現(xiàn)。

當(dāng)兩個(gè)相同的沙丘進(jìn)行長距離遷移時(shí)，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)意外地改變它們的速度，最終實(shí)現(xiàn)均勻分布，這便引發(fā)了沙丘之間是如何“交流”的猜測。

劍橋大學(xué)的物理學(xué)家Nathalie Vriend在接受《華盛頓郵報(bào)》采訪時(shí)說：“它們肯定是在交流?！?/p>

顯然，沙丘不能互相對話，但研究人員認(rèn)為，沙丘對移動(dòng)它們的力量（如風(fēng)或水）的影響改變了周圍其它沙丘的影響，使得這些物理結(jié)構(gòu)“傳達(dá)”了它們的位置。

這與許多理論模型對沙丘遷移的假定相反，沙丘遷移發(fā)生得如此緩慢，距離如此之遠(yuǎn)，因此很難研究。

通常，這些結(jié)構(gòu)被視為是能自動(dòng)推進(jìn)的自主主體，它們有時(shí)候會(huì)互相碰撞和消耗，但不一定會(huì)相互協(xié)作。

劍橋大學(xué)的理論物理學(xué)家Karol Bacik解釋道：“另一種理論認(rèn)為，沙丘可能會(huì)碰撞并互相交換質(zhì)量，就像臺(tái)球相互碰撞一樣，直到它們大小、移動(dòng)速度相同?！?/p>

他們的新發(fā)現(xiàn)使得這兩種解釋都顯得不充分。眾所周知，小沙丘移動(dòng)速度快，大沙丘移動(dòng)速度慢，說明大小相似的沙丘會(huì)以相同的速度移動(dòng)；但新的結(jié)果表明，情況可能并非總是如此。

相反，兩個(gè)具有相同體積和形狀的沙丘可能會(huì)互相提示，加速或減速移動(dòng)到更遠(yuǎn)的地方，在此過程中，它們的質(zhì)量并沒有發(fā)生大幅度的交換。

Vriend說：“我們發(fā)現(xiàn)了以前在模型中沒被注意到的物理學(xué)原理。”

通過創(chuàng)建一個(gè)旋轉(zhuǎn)的充滿水的通道，該團(tuán)隊(duì)能夠讓兩個(gè)相同的沙丘一次繞圈旋轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)。前方的沙丘一開始并沒有以同樣的速度移動(dòng)，而是加速了。

當(dāng)它旋轉(zhuǎn)了180°，到達(dá)環(huán)形水道的另一面時(shí)，前面的沙丘就放慢了速度和另一個(gè)沙丘相同。

“前方沙丘后面的流動(dòng)結(jié)構(gòu)就像船后方的尾流，”Vriend說道，“并且會(huì)影響下一個(gè)沙丘的屬性?！?/p>

通過在水流中制造湍流，第一個(gè)沙丘推動(dòng)了它后面的沙丘。換句話說，上游的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)正在與下游的鄰居相互作用并排斥—;—;通過它們的“溝通”，并且在此過程中，損失的質(zhì)量極少。

以前在衛(wèi)星圖像中已經(jīng)觀察到了這種對附近沙丘的排斥作用，但其背后的力量從未被解開。

即使研究人員將其混合起來，把兩個(gè)大小稍不同的沙丘放進(jìn)通道，他們也會(huì)發(fā)現(xiàn)類似的效果。前面較大的沙丘最初會(huì)加速，然后，隨著沙丘之間的間隔增加，前方的沙丘的尾流變?nèi)?，較小的下游沙丘開始加速。

最終，這種沙丘的“排斥效應(yīng)”使兩個(gè)結(jié)構(gòu)相互平衡，因此它們會(huì)以相同的速度行駛，防止任何可能的碰撞。

作者寫道：“因此，我們的結(jié)論是，自然水下沙丘場的結(jié)構(gòu)是由這項(xiàng)工作中觀察到的沙丘-沙丘排斥機(jī)制控制并加以穩(wěn)定的?！?/p>

如果這種活動(dòng)也存在于陸地上，它可能對氣候變化的準(zhǔn)備工作非常重要。多年來，全球變暖增加了世界上某些地區(qū)沙丘的運(yùn)動(dòng)，包括美國、非洲和南極洲。

搞清楚這些巨大的沙丘將走向何方，以及它們?nèi)绾我苿?dòng)，可以讓我們提前建設(shè)好基礎(chǔ)設(shè)施，提前攔住那些遷徙而來的沙子。