Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?

5
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Dzidki, chyba większość z Was, która ma co najmniej te 20 lat na karku pewnie pamięta scenę z „Indiany Jonesa i Królestwa Kryształowej Czaszki” z 2008 roku (bądź też z komiksów), w której Indiana Jones wraz z Marion Ravenwood uciekając przed krokodylami w Afryce w 1936 roku nagle wpadają w przykryte liśćmi ruchome piaski. Marion próbuje się szarpać i wydostać, a wtedy Jones wypowiada do niej takie słowa: „Ruchome piaski to mieszanka piasku, błota i wody, która w zależności od lepkości nie jest tak niebezpieczna, jak się czasem wydaje” – co oczywiście jest w dużej mierze prawdą. W rzeczywistości ruchome piaski to zjawisko naturalnego źródła tak zwanej cieczy nienewtonowskiej będącej mieszanką ziaren krzemionki oraz wody. Należy tutaj zaznaczyć, że o ile w filmie Jones zapada się w ruchome piaski dosyć głęboko, w rzeczywistości takie zjawisko ma miejsce bardzo rzadko – po prostu naprawdę ciężko jest mieć takiego pecha, żeby trafić na miejsce, w którym człowiek może zatopić się cały. Co nie znaczy, że takie miejsca nie są niebezpieczne. W takim razie w czym leży sęk całego problemu z ruchomymi piaskami?
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Jak działają ruchome piaski?

Jak już wiadomo – ruchome piaski (zwane także potocznie kurzawkami) są cieczą nienewtonowską składającą się z ziaren krzemionki i wody, w której ziarna zlepiają się ze sobą, przez co piasek zaczyna zachowywać się jak lepka ciecz utrudniając wydostanie się cięższym obiektom (lekkie, jak liście, gałęzie czy niewielkie kamyki nie ulegają zatopieniu, dlatego właśnie w filmie pokazano ruchome piaski przykryte liśćmi i jest to zgodne ze sposobem funkcjonowania cieczy nienewtonowskiej o takiej gęstości, jak w przypadku ruchomych piasków). O ile w przypadku zwykłego piasku spotykanego na przykład na plaży jego ziarenka są ściśle ułożone blisko siebie w taki sposób, jakby grunt został poniekąd sprasowany (na przykład przez poruszający ziarnami wiatr, poruszające się po nim zwierzęta czy ludzie). To daje w efekcie dosyć stabilny grunt nie powodujący zbytniego zapadania się.

Inaczej sytuacja wygląda w przypadku wydm, których ziarna są luźno ułożone i stale przesypywane przez silniejszy wiatr czy ruchomych piasków, których ziarenka są znacznie mniej skondensowane z powodu obecności w nim wody oraz krzemionki (co ciekawe, ruchome piaski mają większą szansę powstać na terenach bagnistych, podmokłych oraz właśnie w pobliżu wydm, gdzie chociaż czasami mają miejsce obfite opady). Kiedy na grunt, na którym ziarna piasku ułożone są luźno spadnie ulewny deszcz, przestrzenie pomiędzy nim wypełnia woda, w wyniku czego powstaje gęsta i lepka zawiesina. Jest nieco inna od zwykłego mułu, gdyż ma właściwości „zasysania” obiektów do wewnątrz dzięki uzyskaniu odpowiedniej gęstości – to właśnie tym są ruchome piaski. Dzieli się je na suche (powstałe właśnie w wydmach) oraz mokre (spotykane na terenach podmokłych, gdzie niektóre miejsca nie ulegają wysychaniu po opadach przez dłuższy czas – na przykład na bagnach czy mokradłach). Chcąc zwizualizować sobie działanie ruchomych piasków typu mokrego, można przeprowadzić eksperyment we własnej kuchni mieszając w proporcji 2:1 drobno mieloną skrobię kukurydzianą z wodą, jednak należy ją bardzo dokładnie rozmieszać aż do uzyskania jednolitej masy.
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Występowanie ruchomych piasków

Co ciekawe, występują one nie tylko w mało zaludnionych częściach globu – nawet w Polsce można spotkać niezbyt głębokie ruchome piaski. Niewielkie źródła spotykane są również w dużych metropoliach i mogą utrudniać wznoszenie wieżowców czy innych obiektów pomimo swoich niewielkich rozmiarów. Co ciekawe, podczas budowy pierwszej linii metra w Warszawie to właśnie spora ilość niewielkich ruchomych piasków utrudniała jego budowę. Samo zjawisko ruchomych piasków jest dosyć częste, chociaż tutaj należy wyszczególnić, że znacznie łatwiej jest spotkać tak zwane mokre kurzawki, niż suche – znacznie łatwiej powstają i potrafią występować w większym zagęszczeniu.
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Z czego wynika niebezpieczeństwo ruchomych piasków?

Ruchome piaski są zdecydowanie bardziej niebezpieczne dla zwierząt, niż ludzi – trzeba przyznać, że dwunożność uzyskana w wyniku ewolucji dała nam ogromną przewagę w takich sytuacjach. O ile kończyny zwierząt czworonożnych ulegając zapadaniu się w ruchomych piaskach odbierają im w dużej mierze szansę na wydostanie się z nich, o tyle ręce człowieka często pozostają nienaruszone dając mu możliwość chwytania znajdujących się w pobliżu korzeni czy innych obiektów, dzięki którym ma szansę wydostać się z ruchomych piasków i przesunięcie się na bardziej stabilne podłoże lub podparcia łokciami o stabilny brzeg, aby podźwignąć do góry dolne partie ciała opierając ciężar ciała na rękach. Wiele zwierząt ma też krótsze kończyny, niż my, dlatego nawet płytsze dla nas piaski dla nich mogą stać się śmiertelną pułapką, w której mogą ulec nawet zatopieniu, zanim dosięgną dna. Jednak większość spotykanych na świecie ruchomych piasków jest dosyć płytka. Dlaczego więc zwierzęta giną również w kurzawkach, w których sięgają dna? Otóż w przypadku ugrzęźnięcia wszystkich kończyn tracą możliwość poruszania się, a tym samym szansę na wydostanie się z pułapki, więc… najczęściej umierają z głodu lub pragnienia bądź też poprzez uduszenie się. Warto wspomnieć, że większość zwierząt, które utknęło w ruchomych piaskach nigdy nie zapada się w nie całkowicie.
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Jak wydostać się z ruchomych piasków?

W filmie „Indiana Jones i Królestwo Kryształowej Czaszki” pan Jones wraz z Marion utknął w ruchomych piaskach, w których nie miał możliwości dosięgnięcia stabilnego podłoża własnymi rękoma. Polecił kobiecie przestać się ruszać i zachować spokój wypowiadając do niej słowa „Ruch tworzy przestrzeń, a przestrzeń sprawia, że toniesz”, ale ta zaczęła zapadać się jeszcze szybciej przestając się poruszać. Warto tutaj podkreślić, że kiedy znajdziecie się na powierzchni ruchomych piasków, nie przestawajcie się ruszać – brak ruchu powoduje szybsze zapadanie się obiektu pomiędzy ziarnami, zaś lepka ciesz nienewtonowska utrudnia wydostanie się z niej tym bardziej, im głębiej ulegniecie zatopieniu. Jeśli chodzi o przypadek Indiany i Marion, nie mieli oni możliwości dosięgnięcia stabilnego brzegu, żeby się podeprzeć, gdyż znajdowali się w zbyt dużej odległości od niego. Na szczęście z pomocą przyszedł im Mutt Williams, którzy rzucił im węża zbożowego (niegroźny gatunek, nie jest jadowity), dzięki któremu mieli się wydostać. O ile Marion skorzystała z pomocy, archeolog Jones miał z tym problem, ponieważ cierpiał na ofidiofobię, czyli paniczny strach przed wężami. Jest to jedna z bardziej ikonicznych scen, chociaż w samej praktyce, gdybyście chcieli wyciągnąć dorosłego człowieka przy pomocy węża, nie dość, że sam wąż by tego nie przeżył doznając złamania lub pęknięcia kręgów, to jeszcze prawdopodobnie jego ciało zostałoby rozerwane – dorosły człowiek stanowiłby zbyt duże obciążenie dla jego tkanek. Dlatego jeśli taka osoba nie sięga dna, należy jej podać mocną gałąź lub inną rzecz, która nie ulegnie rozerwaniu.
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Z kolei w przypadku wpadnięcia na większą głębokość, należy wręcz przestać szamotać się, unikać szybkiego poruszania czy gwałtownych ruchów – o ile jest to pomocne w przypadku braku zapadnięcia czy ugrzęźnięcia jedynie po kostki, o tyle kiedy już utykają całe kończyny zdecydowanie należy zachować spokój. W takim przypadku ciecz nienewtonowska zachowuje się już bardziej niczym ciało stałe. Aby zapobiec dalszemu zapadaniu należy pełzać bardzo, ale to bardzo powoli w kierunku najbliższego stałego brzegu – wtedy zawiesina przestaje zachowywać się jak ciało stałe i znowu ma więcej właściwości cieczy. Mokre ruchome piaski mają większą gęstość, niż woda, dzięki czemu znacznie skuteczniej mogą wypchnąć ciało człowieka czy zwierzęcia na powierzchnię, dlatego trafiając na ten rodzaj ruchomych piasków należy się przede wszystkim zrelaksować, aby obniżyć napięcie mięśniowe, dzięki czemu zawiesina sama „wypuści” ciało nieznacznie wypychając je na powierzchnię. Zdecydowanie łatwiej wydostać się z mokrych kurzawek, niż z suchych (na szczęście te drugie są rzadziej spotykane).
Ruchome piaski jako sport ekstremalny

Chyba nie będzie dla niektórych zaskoczeniem, że specyfika ruchomych piasków przyciąga licznych zwolenników mocnych wrażeń – zwłaszcza bardzo rozległe kurzawki typu mokrego. Są one bardziej sprężyste i lepkie, bardziej „glutowate”, dzięki czemu zapewniają ponoć niezapomniane doznania i przyjemne wrażenia. Są ludzie, dla których to właśnie taki rodzaj ruchomych piasków jest prawdziwą zabawą – nie dość, że rzadko są głębokie, to jeszcze łatwiej się z nich wydostać, niż z suchych, dlatego ryzyko jest stosunkowo niskie. W Stanach Zjednoczonych czy Kanadzie organizuje się nawet specjalne wycieczki rekreacyjne, które przewidują „zabawę” na rozległych terenach podmokłych, gdzie występują obszerne ruchome piaski typu mokrego. Jednak nawet, jeśli niebezpieczeństwo jest niskie, zdarzają się sytuacje śmiertelne, zasłabnięcia czy niefortunnie głębokie sadzawki. Dlatego też decydując się na takie wrażenia, zawsze należy poruszać się w grupach i pozostawać w polu widzenia i słyszalności.
Ruchome piaski – Jak działa ta ciecz nienewtonowska?
Dodatkowe źródła dla zainteresowanych:

1.https://www.meteorologiaenred.com/pl/arenas-movedizas.html
2.https://crimea-black.ru/pl/black-sea/kak-rabotayut-zybuchie-peski-chto-takoe-zybuchie-peski-i-kak-v-nih/
3.https://shimanovskadm.ru/pl/holiday-by-the-sea/pochemu-zybuchie-peski-zatyagivayut-kak-rabotayut-zybuchie-peski.html
4.https://www.focus.pl/artykul/ruchome-piaski
5.https://www.scientificamerican.com/article/what-is-quicksand/
6.https://www.thenakedscientists.com/articles/science-features/what-quicksand
7.https://www.australiangeographic.com.au/topics/science-environment/2021/09/the-truth-about-quicksand/
8.https://www.quirkbooks.com/worst-case-wednesday-how-to-escape-from-quicksand/
9.https://indianajones.fandom.com/wiki/Quicksand
0.092433929443359