Những cồn cát có thể "giao tiếp" với nhau

Cồn cát phía trước tạo ra sự nhiễu loạn ảnh hưởng đến cồn cát phía sau khiến hai cồn cát chuyển động với cùng một tần số và hình dạng.

Tuy là thứ vô tri vô giác nhưng những cồn cát có thể "giao tiếp" với nhau theo cách giải thích của các nhà khoa học. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã phát hiện ra rằng khi họ tạo ra sự chuyển động, những đụn cát có sự tương tác và đẩy lùi các cồn cát lân cận ở phần thấp của khối cát.

Sử dụng một cồn cát thử nghiệm, các nhà nghiên cứu quan sát thấy hai cồn cát giống nhau ban đầu sẽ di chuyển gần nhau, nhưng theo thời gian chúng ngày càng xa nhau. Sự tương tác này được kiểm soát bởi các vòng xoáy hỗn loạn từ cồn cát có sự chuyển động, đẩy cồn cát còn lại xuôi dòng. Các kết quả báo cáo trong tạp chí Đánh giá Vật lý giúp nghiên cứu sự di chuyển của những cồn cát trong dài hạn, sự gia tăng sa mạc hóa có thể chôn vùi cơ sở hạ tầng.

Khi một khối cát tiếp xúc với gió hoặc dòng nước, nó tạo thành hình cồn cát và sẽ di chuyển xuôi theo dòng chảy. Các cồn cát, cho dù ở sa mạc, dưới đáy sông hoặc đáy biển, hiếm khi hình thành riêng lẻ mà thường xuất hiện thành các nhóm lớn, tạo thành các cụm lớn được gọi là "cánh đồng cồn cát" hoặc "hành lang cát". Tốc độ di chuyển của cồn cát tỉ lệ nghịch với kích thước của nó: cồn cát nhỏ di chuyển nhanh hơn và cồn cát lớn hơn di chuyển chậm hơn.

Sử dụng máy ảnh tốc độ cao, các nhà nghiên cứu có thể theo dõi chuyển động của cồn cát. (Ảnh: Đại học Cambridge).

Tiến sĩ Karol Bacik, tác giả của nghiên cứu, làm việc tại khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết Đại học Cambridge cho biết, có nhiều giả thuyết khác nhau về sự tương tác của cồn cát. Các cồn có kích cỡ khác nhau sẽ va chạm liên tục cho đến khi chúng tạo thành một cồn cát khổng lồ, hiện tượng này chưa được quan sát thấy trong tự nhiên. Một giả thuyết khác là cồn cát có thể va chạm và trao đổi khối lượng, giống như những quả bóng bi-a nảy lên nhau cho đến khi chúng có cùng kích thước và di chuyển với cùng tốc độ.

Tiến sĩ Nathalie Vriend, người đứng đầu nghiên cứu cho biết trước đây thường dùng phương pháp kỹ thuật số để mô hình hóa hành vi của cồn cát. Nhưng Vriend và các thành viên trong phòng thí nghiệm của cô đã thiết kế và xây dựng một hệ thống thử nghiệm độc đáo cho phép họ quan sát hành vi của cồn cát. Các nhà nghiên cứu Cambridge đã dùng nhiều camera tốc độ cao để theo dõi dòng chảy và sự chuyển động của các hạt riêng lẻ trong cồn cát.

Hai cồn cát bắt đầu chuyển động với cùng một tần số và hình dạng. Khi dòng chảy bắt đầu di chuyển qua hai cồn cát, chúng bắt đầu di chuyển. "Vì tốc độ của một cồn cát có liên quan đến chiều cao của nó, chúng tôi hy vọng hai cồn cát sẽ di chuyển với cùng tốc độ", Vriend nói. Ban đầu, cồn cát phía trước di chuyển nhanh hơn cồn cát phía sau, nhưng khi thí nghiệm tiếp tục, cồn cát phía trước bắt đầu chậm lại cho đến khi hai cồn cát di chuyển với tốc độ gần như nhau.

Quan sát mô hình dòng chảy qua hai cồn cát cho thấy dòng chảy bị lệch bởi cồn cát phía trước, tạo ra xoáy trên cồn cát phía sau và đẩy nó đi. Cồn cát phía trước tạo ra sự nhiễu loạn ảnh hưởng đến các cồn cát phía sau. Khi thí nghiệm tiếp tục, các đụn cát ngày càng xa nhau, cho đến khi chúng tạo thành trạng thái cân bằng hướng đối diện nhau, cách nhau 180 độ.

Các nhà khoa học cho biết sắp tới sẽ nghiên cứu về mức độ di chuyển của những cồn cát quy mô lớn và phức tạp trong các sa mạc. Bằng cách theo dõi các cụm cồn cát trong thời gian dài giúp đưa ra biện pháp chuyển hướng di chuyển của cồn cát để giảm thiểu ảnh hưởng.

• Khám phá đồi cát giống thế giới trong Ngàn lẻ một đêm ở Nhật Bản
• Bí ẩn "đồi cát biết hát"

Từ khóa liên quan:

cồn cát

cồn cát giao tiếp với nhau

chuyển động của cồn cát

hành lang cát

cánh đồng cồn cát

đụn cát

khối cát

Karol Bacik

Nathalie Vriend