Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

вынуждает оазис сокращаться — глубина озера Юэяцюань, в 1960-х годах достигавшая 10 м, сейчас едва дотягивает до метра. В конце 1990-х на всей территории Китая дюны каждый год поглощали более 10 000 кв. км пахотной и пастбищной земли. {76} 76 Ellis, L., “Desertification and Environmental Health Trends in China”, a China Environmental Health Project Research Brief (April 2007). Материалы доступны на сайте: www.wihoncenter.org/topics/docs/desertificationapril2.pdf

Неумолимо наступающий песок представляет опасность и для других стран. Данные отчетов за последние десять лет показали: в Афганистане на территории Систана засыпало более сотни деревень, в соседнем Иране — сто двадцать четыре. С постоянно растущим опустыниванием сталкиваются и в Бразилии, Индии, Мексике, Кении, Нигерии, Йемене. {77} 77 Brown, L. R, Outgrowing the Earth: The Food Security Challenge in an Age of Falling Water Tables and Rising Temperatures (New York: W. W. Norton & Co., 2005).

Пытаясь противостоять надвигающимся волнам песка, которые уже в 240 км от Пекина, китайское правительство запустило семилетний проект по высадке деревьев. Проект получил название «Зеленая китайская стена»; предполагается сформировать вокруг города «зеленый пояс» из деревьев протяженностью в 4 500 км. Идея проекта заключается в том, что корни деревьев скрепят почву, затрудняя и даже останавливая наступление пустыни.

И хотя эти волны песка далеки от какого бы то ни было океана, похоже, что в действительности «море на сушу пошло», чтобы «дома засыпать у людей, которых оно не смогло оставить в пучине своей».

Строки Роберта Фроста еще отзываются у меня в ушах, но пора бы уже разобраться с этой путаницей — раз и навсегда. Единственный способ выяснить, являются ли песчаная рябь, мегавалики ряби, барханы и дюны формами волн, — обратиться к специалисту.

Где такого специалиста найти? А вы поспрашивайте тут и там. Только имейте в виду — вам нужен геоморфолог, изучающий эоловые процессы.

Доктор Андреас Баас, старший преподаватель лондонского Кингз-Колледжа, читающий курс по физической географии, как раз из их числа. Дозвонившись до него, я обрадовался как ребенок — аж неловко за себя стало. И все-таки… на том конце провода со мной говорил человек, который способен подтвердить: да, перемещающиеся волнистые образования песка, обнаруженные в потоках воды или ветра, в самом деле являются волнами, пусть даже при этом они зернистой структуры и медленно распространяются. Представьте мое разочарование, когда Андреас Баас сказал, что я все не так понял.

«Мы, геоморфологи, всегда против того, чтобы дюны называли волнами, — сразу же начал он, — потому что механизм их формирования сильно отличается от механизма формирования океанических волн».

В итоге Баас не оставил от моей теории о дюнах камня на камне — буквально в порошок стер. Хотя и оставался при этом крайне любезным. Мои же попытки отстоять свою идею, доказать, что песчаные образования — это форма волны, с самого начала выглядели жалкими и неубедительными.

Мы едва начали нашу беседу, как доктор нанес первый удар: заявил, что дюны в корне отличаются от волн — на самом деле ветер не поднимает и не деформирует поверхность песка, как он это проделывает с водой. На море вода погружается до начального уровня, и возмущение среды распространяется вдоль поверхности. В случае с дюной ветер переносит песок, который начинает собираться вокруг какого-либо препятствия или небольшого бугорка, образуя скопление песчинок. Слушая объяснения Бааса разницы в формировании дюн и волн, я, сам того не заметив, потерял бдительность.

Ой, как же это, а? Впрочем, я тут же нашелся: а стоячая волна? Разве она формируется не в водном потоке? И, если уж на то пошло, не вокруг препятствия?

«Но вы говорите о воде, которая течет именно что через форму волны», — терпеливо втолковывал мне Баас. Песок уж точно не течет вместе с ветром через форму дюны, как это происходит в случае со струйной стоячей водой. Песчинки в середине огромной кучи песка никуда не перемещаются, несмотря на дующий над ними ветер. Сама дюна не формируется под влиянием общего потока песка, походя на горизонтальный оползень. В воздух поднимается и перемещается вместе с ветром лишь верхний слой песчинок.

Должен признаться: слова Бааса о том, что при сравнении дюн и стоячих волн в потоках все не так просто, меня порядком воодушевили.

Вторая причина, по которой дюны радикально отличаются от океанических волн, заключается в их форме. «Дюны асимметричны, в то время как волны обладают симметрией — наветренный и подветренный склоны волны практически идентичны», — сказал Баас.

Оказывается, наветренный склон дюны достаточно пологий, около 11 градусов, в то время как подветренный круче — 30 градусов и более. С подветренной стороны периодически случаются обвалы — дюна под воздействием ветра сантиметр за сантиметром продвигается вперед.

На этот раз, получив очередной нокдаун, я тут же вскочил: как насчет волны, которая разбивается на берегу? Разве не обладает она пологим наветренным склоном и крутым подветренным, низвергающимся каскадом воды?

«Ну что ж, давайте рассуждать дальше, — согласился мой противник. — В случае с буруном перемещается весь поток воды. Вода внутри волны в данном случае на самом деле движется — вперед».

Думаете, меня этот довод вразумил?

Но вскоре Баас стер с моего лица снисходительную улыбочку, выдвинув третий аргумент: «Конечно же, в отличие от океанической волны, миграция волнообразной формы дюны осуществляется посредством переноса вещества над поверхностью». Другими словами, способ, которым песок перемещается, сдвигая дюну сантиметр за сантиметром, сильно отличается от способа передвижения воды во время распространения волны вдоль поверхности океана. Благодаря ветру песчинки скапливаются на одной стороне дюны и переносятся — вверх и через вершину, — совершая серию прыжков. Такой способ передвижения называется сальтацией. Периодические обвалы песка с подветренного склона дюны означают, что вся дюна передвигается — как медленно ползущий гусеничный танк.

Моя защита начала рушиться: Баас своей аргументацией уничтожил теорию о дюне как волне напрочь. Вы и сами можете убедиться, как далеки песчаная волна и волна океаническая друг от друга, если представите себе картину полного штиля. Возьмем дюну: холмик песка стоит как вкопанный, никуда не двигается. Чтобы он начал передвигаться, необходимо постоянно на него воздействовать. С волной иначе — стоит вам только хлопнуть рукой по воде, возмущения в виде волны распространяются все дальше и дальше — на той частичке энергии, которую вы им изначально передали. То есть подталкивать волну не надо. Так и с поверхностью океана во время шторма — благодаря изначально переданной ветром энергии волны распространяются еще долго после окончания шторма. Ветра давно уже нет и в помине, а океанические зыби продолжают свой дальний, на сотни километров, забег.