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流沙下面到底是什么，为何人踩上去就会下沉？

来源：科普中国

每个人应该都听过或看过流沙的相关故事，因为流沙在世界各地的传统文化中都非常受欢迎，据信上世纪60年代，每35部电影中就会有一部和流沙有关。

流沙给我们的印象就是，一不小心踩到其中，它会把我们慢慢地吞没下去，如果你乱动的话，还会下沉得更厉害。

由于非洲土地较为干旱，整个北部基本被撒哈拉沙漠所占据，所以我们还经常会认为非洲是一个充满流沙的地方，比较危险。


(相关资料图)

其实，我们对流沙的许多主观认知是被一些文学和影视作品误导了，流沙确实危险，但是和我们许多人想象得有所不同。

首先，第一个就是沙漠中其实很少有流沙，至少相对于其它地区并不算常见。

流沙是如何形成的？

流沙并不是指真在正流动着的沙子，它实际上指的是沙子之间因为摩擦力太小，导致人或者其它停留在上面的东西会下沉的区域。

在自然条件下，沙地是由小而粗糙的沙子颗粒，以及空气或水分混合组成的区域。

在多数情况下水或空气无法包裹全部的沙子，这让沙子和沙子之间可以相互作用并产生很大的摩擦力。

我们踩在普通沙地上不会下沉，正是这些摩擦力支撑起了我们？

图源：Westend61 / Javier Sánchez Mingorance

但是当沙地被水浸泡就会不同，沙子颗粒之间不再相互接触，强大的摩擦力也就失效了，这个时候实际上它更像是一个泥潭，可能叫“沙潭”会比较合适吧。这个时候如果人站在上面的话，那就会下沉，也就变成我们传闻中的流沙。

不难发现，在大多数情况下，流沙是要有水才能发展起来的，而沙漠中是非常缺少水的，因此沙漠中流沙并不算多。

事实上，大部分流沙都出现在湖泊、森林、河谷或海滩周围，而沙漠中出现流沙的地方基本是那些天然井或浅层地下水附近，这些拥有水源的地方，被沙子覆盖之后，表面看不出任何异样，但是人踩上去便会下沉。

流沙真的无法独自逃脱吗？

早在十多年前，阿姆斯特丹大学的丹尼尔·波恩（Daniel Bonn）就已经在实验室中模拟出流沙，事实证明，虽然流沙自救非常困难，但是它要完全吞没一个人也同样困难。

丹尼尔在一处流沙区域取得了流沙样本后，他分析了粘土、盐水和沙子的比例，并在实验室中重塑了一个流沙。

他对人造流沙的属性进行了测试，结果显示，当把一个与人类密度差不多的铝球放在人造流沙上时，流沙无法将铝球完全吞没。

该团队还通过摇动人造流沙来模拟人在挣扎的情况下会发生，结果显示铝球开始确实被完全吞没，但随着沙子逐渐开始与水混合，浮力也随之增加，铝球又重新飘回到顶部。

球体与流沙的接触面积更大，这意味着它的浮力会更大，如果换成人的话，我们需要尽量增加自己的接触面积——比如尽量人往后靠，基本也是不会下沉的。

虽然，流沙基本不可能把人完全吞没，但是想要靠自己逃离流沙是非常困难的，甚至可以说几乎不可能，这是因为流沙提供了强大的吸力。

在丹尼尔实验室中，当他试图把一个深陷其中的东西强拔出来的时候，需要提供10万牛顿左右的力——相当于需要举起一辆中型汽车。

这个是因为人被流沙混合物牢牢包围，而且在各个方向上都提供了比水大很多的压力，当人试图从中拔出来的时候，这些压力便会向下把人吸住。

要想从这样的流沙中逃脱，只能在别人的帮助下缓慢移动，让水和沙子有机会流入在移动中挤出来的空间内。

比湿流沙更可怕的是干流沙

我们前面讨论的全部都是由于水造成的摩擦力减少最终制造的流沙，这种被称为“湿流沙”，让湿流沙保持稳定的因素有很多，大多时候至关重要的是其含盐的成分，但也有少部分情况下，一些细菌的作用也会制造出一个稳定的流沙。

然而，就像我们前面所说的，沙地中的沙子颗粒之间还被空气隔开，当一定体积的沙地内，空气占比很高的时候，这也会导致沙子颗粒之间摩擦力下降，这种情况下也会形成流沙，而这个被叫作“干流沙”。

在实验室中，研究人员向沙子样本中注入空气，可以沙子的体积只占总体积的41%，其它全部是空气。

在这种情况下，把一个与人相当的铝球放入其中，铝球会瞬间被吞没、沉底。

“干流沙”经常出现在沙漠地区，而其形成的原因大多是因为沙尘暴，沙尘暴将沙子吹起来，然后落地形成一个蓬松的区域。

“干流沙”并不会像“湿流沙”那样稳定，随着时间的推移，其中的空气会逐渐被填充，从而增加摩擦力，流沙自然也就消失。

不过，碰到“干流沙”可能比碰到“湿流沙”会更危险。

现在“干流沙”的施救方法基本就是给陷入其中的人裹上一个圆柱体，然后在圆柱体内把沙子抽掉，这样做可以避免新的沙子填充其中，不过在野外基本不可能完成这种工作。

最后

在人类生产过程中，有一个典型且危险的“干流沙”，那就是放满粮食的粮仓，粮食颗粒本身就没有沙子那样的摩擦力，同时它们的形状也让更多的空气可以储存其中。

所以，如果一个人掉入粮食堆中的话是非常危险的，粮食会在短时间内把人吞没。

对此，你怎么看呢？欢迎来评论区留言。关注CHN九象科技，通过科普，你会发现这个世界有太多奇妙无比的事情。

关键词： 接触面积 这个时候

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