Mokslo ir technologijų pasaulis

Ar žinojote, kad septintajame dešimtmetyje 1 iš 35 filmų, buvo rodomas žmogus, žūstantis nuo įstrigimo lakiajame smėlyje? Todėl daugelio žmonių mintyse įsišaknijo mintis, kad lakusis smėlis yra mirtinai pavojingas. Bet ar tikrai? Išsiaiškinkime.

Kas yra lakusis smėlis?

Lakusis smėlis apibrėžiamas kaip „gili puraus smėlio, sumaišyto su vandeniu, masė, kurioje lengvai skęsta sunkūs daiktai. Šia prasme lakusis smėlis yra koloidų tipas, sudarytas iš smulkių granuliuotų medžiagų, tokių kaip smėlis, dumblas, molis ir vanduo.

Koloidas yra specialus mikroskopiškai išsklaidytų netirpių dalelių (pvz., molio, smėlio, dumblo) mišinys, suspenduotas kitoje medžiagoje, pavyzdžiui, vandenyje. Jis linkęs susidaryti, kai staiga sumaišomas prisotintas birus smėlis, o suspensijos vanduo negali lengvai pasišalinti. Kai vanduo smėlyje negali pasišalinti, jis sukuria suskystintą dirvą, kuri praranda jėgą ir negali išlaikyti svorio.

Greitasis smėlis gali susidaryti stovinčiame vandenyje arba į viršų tekančiame vandenyje (kaip iš artezinio šaltinio).

Moksliškai klasifikuojami kaip „ne Niutono skystis“, tokie koloidai kaip lakusis smėlis neatitinka įprastų fizikos dėsnių, susijusių su skysčiais ir (arba) kietosiomis medžiagomis. Įdomu tai, kad jūsų namuose taip pat yra daugybė panašių ne Niutono skysčių pavyzdžių: dantų pasta, kai kurie sirupai ir plaukų geliai.

Kaip ir lakusis smėlis, iš pradžių jie gali atrodyti kieti, bet gali tekėti, kai juos veikia didesnis slėgis ar jėga, pavyzdžiui, suspaudžiant dantų pastos tūbelę.

Kad tai įvyktų, turi būti taikomas pakankamas įtempis arba jėga, kad medžiaga tekėtų kaip skystis. Tai vadinama jo „išeigos įtempimu“ (yield stress), kuris, kalbant apie lakųjį smėlį, yra gana mažas.

Būtent taip gali nutikti, kai nelaimingas žmogus netyčia užlipa ant lakiojo smėlio. Šis staigus „šokas“ sutrikdo kruopščią smėlio ir (arba) molio ar purvo ir vandens pusiausvyrą. Dėl to smėlio kūnas suskystėja, todėl atsiskiria vanduo ir kietosios dalelės.

Taip susiformuoja tankiai suspausto šlapio smėlio sluoksnis, kuris negali išlaikyti jūsų svorio ir verčia jus skęsti gylyn.

Jei išliksite ramūs, ilgainiui lakiojo smėlio pusiausvyra bus atkurta, o tai neleis jums toliau skęsti. Jei vis dėlto stengsitės ištrūkti, ir toliau trikdysite sistemą, gana greitai pabloginsite situaciją.

Lakusis smėlis linkęs susiformuoti prie, pavyzdžiui, įdubų prie didelių upių žiočių ir paplūdimiuose, kur daubos iš dalies prisipildo smėliu, o kieto molio ar kitos tankios medžiagos sluoksnis neleidžia vandeniui nutekėti.  

Tačiau, priešingai populiariems įsitikinimams, jūs niekada negalite visiškai nuskęsti lakiajame smėlyje. Tai lemia plūdrumas.

Smėlio ir vandens, sudarančio lakiojo smėlio telkinį, tankis viršija žmogaus kūno tankį, todėl jūs negalite lengvai jame visiškai paskęsti. Pavyzdžiui, vandens tankis yra 1000 kg/m³. Kitaip tariant, 1 kilogramas vandens užima 1 litrą vietos.

Nors žmogaus kūnas daugiausia sudarytas iš vandens (apie 60%), jame yra ir kitų tankesnių medžiagų, pavyzdžiui, raumenų, galinčių padidinti vidutinį žmogaus kūno tankį. Tačiau net ir naudojant šias tankesnes medžiagas, žmogaus kūno tankis yra artimas vandeniui, bet vis tiek mažesnis nei vandens – maždaug 1010 kg/m³.

Dėl šios priežasties, žmogus galėtų nugrimzti tik iki juosmens – jei nesistengsite pabėgti. Be to, lakiojo smėlio duobės retai būna daugiau nei kelių dešimčių cm gylio, todėl dauguma suaugusiųjų gali kojomis liesti dugną.

Tačiau teoriškai galima žūti lakiajame smėlyje, jei praradote pusiausvyrą ir nukritote taip, kad nuskęstumėte. Manoma, todėl lakusis smėlis įgyjo savo reputaciją kaip neįtikėtinai pavojingas.

Įdomu tai, kad praeityje buvo atlikti kai kurie moksliniai eksperimentai, siekiant imituoti ir tirti lakujį smėlį labiau kontroliuojamomis sąlygomis ir nerizikuojant niekieno gyvybe. Vieną konkretų pavyzdį atliko Danielis Bonnas iš Amsterdamo universiteto.

Keliaudamas į Iraną prie ežero jis aptiko lakiojo smėlio telkinį. Bonnas paėmė keletą mėginių ir išanalizavo juos savo laboratorijoje.

Tęsinys kitame puslapyje:

Jis nustatė, kad šis konkretus pavyzdys buvo specifinis molio, sūraus vandens ir smėlio mišinys, ir nusprendė daugiau jo pagaminti sintetiniu būdu. Norėdamas patikrinti, kas nutinka žmonėms įžengus į jį, jis panaudojo aliuminio karoliukų seriją, kurių tankis toks pat kaip žmogaus.

Kaip tikriausiai jau supratote, karoliukai šiek tiek paskendo, bet visiškai nepaniro. Galiausiai, kai vanduo ir smėlis pradėjo maišytis, karoliukai iš tikrųjų pradėjo plaukti atgal į paviršių.

Bonnas išbandė įvairius kitus objektus ir išsiaiškino, kad tol, kol jų tankis buvo maždaug panašus į žmogaus, jie paprastai nugrimzdavo iki maždaug pusės savo kūno aukščio. Patenkintas šiais rezultatais, jis išsiaiškino, kiek jėgos reikia norint išlaisvinti daiktus iš lakiojo smėlio, pavyzdžiui, pėdą.

Jis išsiaiškino, kad naudojant šį konkretų greitojo smėlio mišinį jums reikės panaudoti apie 100 000 niutonų brutalios jėgos. Maždaug tokios jėgos reikia vidutinio dydžio automobiliui pakelti.

Kiek žmonių kasmet žūsta lakiajame smėlyje?

Trumpai tariant, lakusis smėlis iš tikrųjų nenužudo nė vieno žmogaus. Kaip paminėta anksčiau, lakusis smėlis negali visiškai „praryti“ žmogaus dėl tankio skirtumų.

Tačiau paprastai žmonės linkę panikuoti ir įstrigti lakiajame smėlyje. Tai riboja jų mobilumą, todėl jie yra veikiami gamtos stichijų (pvz. Saulė). Arba, jei lakusis smėlis yra netoli vandens telkinių įstrigęs žmogus gali nuskęsti, jei potvynis pakankamai didelis.

Taip 2012 m. tragiškai Antigvoje žuvo dviejų vaikų motina. Ji įstrigo lakiojo smėlio lopinėlyje netoli kranto ir nuskendo užklupus potvyniui.

Dirvožemio suskystėjimas

Taip yra labai pavojinga natūrali lakiojo smėlio forma – dirvožemio suskystėjimas.

Tai labai ypatingas atvejis, kai stichinė nelaimė, pavyzdžiui, žemės drebėjimas, sumaišo dirvožemį ir (arba) smėlį su vandeniu. Tada suskysėjęs gruntas greitai praranda struktūrinį vientisumą ir teka kaip skystis, smarkiai susilpnindamas pastatų ir kitų konstrukcijų pamatus.

Dėl to pastatai dažnai griūva. Vienas liūdnai pagarsėjęs pavyzdys įvyko per 1964 m. Nigatos žemės drebėjimą Japonijoje, nusinešusį apie 36 žmonių gyvybes.

Kitas, naujesnis įvykis įvyko per žemės drebėjimą 1989 m. Loma Prieta, Kalifornijoje. Dirvožemio ir statybinio laužo, naudojamų lagūnoms užpildyti, suskystėjimas sukėlė didelį žemės paviršiaus nusėdimą, įtrūkimą ir horizontalų slydimą Marina rajone San Franciske. Dėl šio tragiško įvykio žuvo apie 63 žmonės.

Kaip ištrūkti iš lakiojo smėlio?

Pirmoji jūsų reakcija turi būti ramybė. Tai labai svarbu, nes kuo labiau stengsitės ištrūkti, tuo labiau įstrigsite lakiajame smėlyje.

Taip yra todėl, kad sutrikdę ir laikinai suskystėjusį smėlį, nugrimsite iki juosmens arba krūtinės. Kai suspensijoje esantys smėlio grūdeliai pradės nusėsti veikiami gravitacijos, jie ims tankėti aplink panardintas kūno dalis, būtent kojas.

Jei bandysite agresyviai išsilaisvinti, paprasčiausiai suskystinsite daugiau smėlio, todėl jūsų padėtis vis labiau blogės.

Taip pat stenkitės kontroliuoti kvėpavimą. Jei kvėpuojate giliau nei įprastai, tai labai padidins jūsų santykinį plūdrumą ir taip pat padės nusiraminti ir aiškiai mąstyti.

Jei su savimi turite sunkius daiktus, pavyzdžiui, krepšį, striukę ir pan., pabandykite juos nusiimti ir numesti ant tvirtos žemės.

Visada stenkitės laikyti galvą ir rankas iškėlę virš lakiojo smėlio, kad galėtumėte suimti kietus daiktus, pvz., šakas, šaknis ar kitų žmonių rankas, kad galėtumėte išlaisvinti.

Jei pagalba iš karto nesuteikiama ir jei galite, stenkitės kuo lėčiau atsigulti ant nugaros. Atsigulę arba arti gulimos padėties, švelniai judinkite kojas mažais judesiais. Tai leis lėtai, bet užtikrintai išlaisvinti kojas iš suspausto smėlio.

Galų gale turėtumėte visiškai atsilošti ant smėlio paviršiaus. Atsidūrę šioje pozicijoje turėtumėte sugebėti švelniai šliaužti arba „plaukti“ iki lakiojo smėlio telkinio krašto, kad pasiektumėte tvirtesnį pagrindą.