2.110. Песчаная рябь и движение

Почему в пустыне или на дне реки образуется песчаная рябь (миниатюрные дюны)? Что в этом случае определяет длину волны, то есть среднее расстояние между отдельными песчаными холмиками? Как растения (например, пучки травы) меняют структуру этих волн? Почему рябь обычно не появляется на снежниках?

ОТВЕТ • Сильный ветер, дующий вдоль изначально плоского (и сухого) пласта песка, передвигает песчинки. Песчинки могут двигаться медленно, ползти по поверхности, а могут перемещаться скачками, подпрыгивая и сталкиваясь в потоке ветра. Если песчинка опускается на плоский песчаный пласт, она подскакивает опять, но если поверхность приподнята (случайно образовался холмик), песчинка может на этом месте застрять (рис. 2.34). Когда холмик подрастает, он собирает все больше песчинок и, кроме того, прикрывает от ветра песчинки с подветренной стороны. Однако песчинки, оказавшиеся чуть дальше от холмика в направлении движения ветра, могут продолжать прыжки до тех пор, пока не застрянут на следующем холмике. Растущий холмик круче с подветренной стороны, а его наветренная сторона более пологая. Пройдя через вершину холмика, воздушный поток разбивается на вихри с его подветренной стороны. Эти вихри направляют воздух вверх, забирают песок с подветренной стороны холмика, делая ее еще круче. Образовавшийся холмик сдвигается в направлении ветра, поскольку песчинки с наветренной стороны могут перескакивать через его вершину. Некоторые холмики двигаются быстрее других, они сливаются или, по крайней мере, сближаются настолько, что влияют друг на друга.

Рис. 2.34 / Задача 2.110. Скачки песчинок приводят к образованию песчаной ряби.

Проходят дни, недели, а может быть и годы, и постепенно образуется рябь, которую мы видим на песке. Раз появившись, песчаные холмики продолжают существовать благодаря ветру и скачкам песчинок. Конечно, если существенно изменятся направление и сила ветра, структура ряби изменится тоже.

Если над песком спокойно течет поток воды, рябь образуется значительно быстрее. В этом случае холмики можно заметить уже через несколько минут.

Поскольку вблизи растений воздушный поток разбивается на вихри (или небольшие смерчи), ориентация и расстояния между холмиками с наветренной и подветренной стороны, например куста, различны.

Снежинки тоже могут передвигаться по снежной поверхности. Однако есть две причины, по которым в этом случае рябь не образуется (или, по крайней мере, обычно не образуется или не столь заметна). 1. Снежинки обычно остаются там, куда они упали, независимо от того, есть там возвышение из снега или нет. 2. На снежном поле часто, особенно после солнечных дней, образуется ледяной наст, исключающий скачки. Однако до того, как образовался наст, сильный ветер может привести к появлению на снегу волновой структуры, особенно там, где с подветренной стороны какого-нибудь препятствия образуются вихри.