Расположенные почти параллельно продольные дюны образуются вследствие возникновения вихрей, или так называемой лэнгмюровской циркуляции. Там, где ветер дует над бескрайними плоскими песчаными пространствами, воздушный поток разбивается на горизонтальные вихревые трубы. Посмотрев вдоль одной из таких труб в направлении ветра, вы увидите, что проходящий через нее воздух медленно циркулирует либо по часовой стрелке, либо против (то, как движется воздух, можно увидеть с помощью дыма). В соседних вихревых трубах воздух циркулирует в разные стороны. Предположим, что мы смотрим в трубу, где воздух движется по часовой стрелке. Тогда по земле воздушный поток движется влево. В соседней слева трубе воздух циркулирует против часовой стрелки, а значит, на земле этот поток движется вправо. Поскольку такие два потока сходятся, они стремятся перенести песок в место «встречи». Именно там происходит образование продольной дюны. С другой стороны вихревой трубы потоки вместе не сходятся, и дюна не образуется. Поскольку вихревые трубы представляют собой почти прямые линии, продольные дюны тоже образуются вдоль прямых линий на расстоянии порядка удвоенной ширины трубы друг от друга.

Почему на песчаном пляже большинство камней наклонены в направлении господствующих ветров и почему ко многим камням примыкают песчаные отмели? На некоторых пляжах можно видеть песчаные образования в форме башен: возвышающиеся колонны из влажного песка, на которых заметны разные слои песка. Они напоминают башни замка из многослойного торта. Обычно такие колонны окружены сухим песком.

Самые красивые формации можно увидеть в песчаных пустынях. Это ярданги — выступающие из песка скальные образования, напоминающие перевернутые корабли. Некоторые из них не больше ладони, другие же достигают сотен метров в длину. Подобные образования встречаются не только на Земле, но и на Марсе. Как же образуются ярданги?

ОТВЕТ • Если на пляже, где дует ветер, есть камень, хоть немного выступающий из сухого песка, ветер выкапывает перед камнем углубление и перебрасывает песок на другую сторону, где формируется песчаный выступ. В результате камни постепенно склоняются в сторону углубления, то есть по направлению к ветру. Если камень сверху плоский, ветер сначала окапывает его со всех сторон. Камень оказывается как бы на пьедестале. Затем ветер выкапывает песок перед подставкой, на которой стоит камень, и в конце концов камень наклоняется в направлении ветра. Там, где песок влажный, ничего подобного не происходит: жидкие связки скрепляют песчинки так сильно, что сдвинуть их с места нелегко. Однако ветер постепенно высушивает верхний слой песка, и тогда ветер может легко смести песчинки или их может подхватить летящий песок. Конечно, и потоки воды, например набегающие волны, вымывают песок из-под камней.

Башенки появляются на слипшемся (обладающем когезионной прочностью) песке за счет осадков, водяной пыли или просачивания воды из нижних слоев песка. Если в последних двух случаях увлажнение песка происходит на изолированных участках, именно эти места намокают и здесь песок слипается. Случается, что образовавшиеся возвышения на какое-то время покрывает сухой песок, но постепенно ветер и летящий песок сдувают его. В результате остаются отдельно стоящие башенки или горки.

Итак, ярданги — это скальные образования, обязанные своему появлению ветру и эрозии песка. Ветер уносит со скал песок, обнажая их, а затем обдувает скалы песчаными струями. Скалы постепенно обтачиваются, превращаясь в узкие, вытянутые вдоль направления господствующего ветра гребни. Многие ярданги напоминают изогнувшуюся кошку. Возможно, именно ярданги в пустынях вблизи берегов Нила вдохновили древних египтян на создание сфинксов.

[46]

Снегозащитные сооружения — это заборы или лесозащитные полосы вдоль шоссе и железнодорожных путей, призванные обезопасить дороги от снежных заносов. Где они должны быть расположены? Не будет ли сплошная стена более эффективна, чем сквозной забор? Или заборы строят только потому, что они дешевле? Почему снег скапливается вокруг таких препятствий, как валуны и стволы деревьев? А чем обусловлены свободные от снега круговые углубления, которые можно видеть вокруг стволов деревьев?

ОТВЕТ • Снегозащитные сооружения возводят для того, чтобы задержать переносимый ветром снег, не дать ему занести дорогу, поэтому с наветренной стороны дороги они должны быть хорошо укреплены. Сплошная стенка не слишком эффективна: в воздушном потоке вблизи нее образуются восходящие вихри, переносящие через нее снег. Гораздо лучше с этой задачей справится приподнятый на несколько сантиметров над землей забор из редких планок, прибитых на расстоянии ширины планки.

Когда начинается сезон снегопадов и снега еще не слишком много, снеговой щит приводит к образованию небольших вихрей по обе его стороны, благодаря которым пространство вблизи забора почти свободно от снега. Сугробы формируются с двух сторон забора, но непосредственно около него снега гораздо меньше. Щель внизу позволяет части воздушного потока образовывать вихри с обратной стороны забора, очищая пространство перед ней.

Когда скапливается достаточно снега, верхушки сугробов с обеих сторон забора начинают отклоняться в сторону забора и в конце концов касаются его. Теперь мы видим сплошной снежный холм, вершина которого располагается на заборе, но мы не видим, что внутри, с каждой стороны забора, этот холм полый. После того как такой снежный холм образовался, забор становится бесполезным.

Когда ветер отклоняется большим валуном (даже камнем поменьше или каким-нибудь другим препятствием), он наметает снег позади него, сдувая одновременно сбоку и спереди.

Круговые углубления или свободные от снега кольца вокруг стволов деревьев образуются по двум причинам. Деревья — препятствия для ветра, который кружится вокруг ствола и уносит от дерева снег. Кроме того, в течение дня дерево, поглощая инфракрасное излучение солнца, нагревается. Ветви и ствол дерева переизлучают какую-то часть поглощенной энергии, отдавая ее снегу. Поскольку снег прекрасно поглощает в инфракрасном диапазоне, он поглощает практически всю эту энергию и начинает подтаивать или сублимировать (испаряться) вблизи ствола, где его глубина уменьшается.

Если вызвать лавину, как масса снега будет соскальзывать со склона горы? Как остановить лавину и предотвратить разрушение поселка у подножия горы?

ОТВЕТ • Когда начинается сход лавины, снег, особенно мелкий, поднимается в воздух и двигается вперед как турбулентное облако частиц. Это облако быстро начинает захватывать и увлекать за собой воздух, уменьшая концентрацию частиц в потоке. Кроме того, оно собирает снег со склона горы. Быстрее всего двигаются частицы, находящиеся на небольшом расстоянии от склона горы и существенно ниже вершины лавины. Но частицы не спускаются прямо вниз по склону, а двигаются по сложным траекториям. Скорость фронта лавины может достигать 100 м/с и более, а ее высота — сотен метров.