«Замки на песке: главное - вода»

05/08/2012

Меня всегда интересовало, как это людям на пляже удается строить такие роскошные и эффектные замки из песка. По мнению ученых, вся хитрость в том, чтобы добавить нужное количество воды: всего 1%. Добавишь меньше - песок осыпется, и замок разрушится под собственной тяжестью. Нальешь больше – и жидкий замок оплывет.  

Физик Дэниел Бонн (Daniel Bonn) из Амстердамского университета и его коллеги изучили научную литературу и нашли только один труд, в котором исследуется искусство создания замков из песка. Как утверждает автор этой статьи, прочность строения из песка обусловлена капиллярным подъемом воды в песке, при этом он высказывает предположение, что высота замка не должна превышать 20 сантиметров – этот вывод звучит нелепо для тех, кто хоть когда-нибудь бывал на пляже.  

Бонн с коллегами провели серию лабораторных экспериментов, используя песчаные смеси с различным содержанием воды. Они заполняли мокрым песком полые цилиндры различной высоты, а потом осторожно убирали цилиндры.  

Согласно их отчету, опубликованному в журнале Nature Scientific Reports, в итоге они составили формулу, по которой можно предсказать максимальную высоту строения, которая, как оказалось, зависит от радиуса основания колонны и изменяется в степени 2/3.   

Они также определили оптимальное количество воды для песчаной смеси, оно составляет 1%. Как обнаружили ученые, вода образует капиллярные мостики между песчинками, которые и удерживают эти песчинки вместе. Такие капиллярные мостики могут быть достаточно прочными, что и позволяет возводить замки со сложной архитектурой.  

Последний рекорд высоты замка из песка, зарегистрированный в Книге рекордов Гиннеса, принадлежит Эдду Джаретту (Ed Jarrett), который в 2011 году построил замок высотой около 10,5 метров на основании радиусом чуть менее 10 метров. Учитывая формулу, предложенную Бонном, такое основание смогло бы выдержать конструкцию в три раза выше. 

Как предполагают, под водой можно строить более высокие сооружения. Но обычный песок для этого не подойдет, можно будет использовать плохо впитывающий воду или гидрофобный песок, который, при погружении в воду образует капиллярные мостки из воздуха. По утверждению Бонна, эти мостики такие же прочные, как и те, что образуются из воды, но под водой песок весит в три раза меньше, поэтому из него можно строить более высокие и более сложные замки.