Polski naukowiec nagrodzony za odkrycie niezwykłego wyścigu wydm

Badania, za które polski naukowiec dr Karol Bacik, zatrudniony na Massachustts Institute of Technology, został doceniony nagrodą American Physical Society w obszarze dynamiki płynów, ukazały się w 2020 (zobacz tu) i 2021 (zobacz tu i tu) roku. Były prowadzone w ramach pracy doktorskiej na Uniwersytecie w Cambridge.

Drobne ziarenka piasku dość łatwo przemieszczają się, gdy mocniej zawieje wiatr, o czym prawdopodobnie niejednokrotnie mieliśmy okazję się przekonać na plaży. Na wybrzeżach, pustyniach, a także równinach sandrowych (piaszczystych równinach powstałych w chłodnym klimacie, gdy ustępował lądolód) spotykamy różnej wielkości piaszczyste pagórki, czyli wydmy. Podobne, ale nieporównywalnie mniejsze grzbieciki powstają w wyniku transportu ziaren przez prądy wodne lub falowanie. Te nazywane są ripplemarkami lub zmarszczkami. Tego typu formy możemy znaleźć również poza Ziemią, np. na Marsie, Wenus czy Tytanie (księżycu Saturna).

Wydmy różnią rozmiarami, kształtem w zależności od miejsca występowania, a co za tym idzie dostępności materiału czy klimatu. Najbardziej znanymi są wydmy paraboliczne i barchany. Pierwsze spotkamy m.in. w Polsce. Jako pierwsze porusza się czoło wydmy, gdyż większa wilgotność powietrza i piasku sprzyja wkraczaniu roślinności i stabilizowaniu ramion. Inaczej jest w przypadku barchanów, które spotkamy m.in. w Afryce. Tam ramiona wędrują jako pierwsze, ponieważ jest na nich mniej materiału i nie ma roślin stabilizujących podłoże swoimi korzeniami. W obu przypadkach warunek jest taki, że wiatr musi być stały. Jeśli jest zmienny, powstają m.in. wydmy gwiaździste.

Wydmy nie zawsze występują samodzielnie, często tworzą całe pola wydmowe. Ich ruch w taki otoczeniu dotychczas nie był dobrze poznany. Tym właśnie zajął się dr Bacik. Możemy sobie wyobrazić, że przesypujący piasek po stronie zawietrznej spada spokojnie, po czym zostaje przysypany innymi ziarnami itp., a wiatr spokojnie wieje dalej. Tymczasem okazuje się, że obecność jednej wydmy powoduje pojawienie się turbulencji. - O ile na pierwszej wydmie piasek przesypuje się spokojnie, to już na kolejnej niemal się "gotuje" - mówi Karol Bacik. W wyniku tego, na kolejnej wydmie piasek przesypywany jest szybciej, a w konsekwencji te szybciej się od siebie oddalają.

Tak dzieje się, gdy wydmy są porównywalnej wielkości. Nieco inaczej dzieje się, gdy mniejsza wydma próbuje "dogonić" większą. Wówczas druga próbując "uciec", gubi część materiału, który zostaje przejęty przez tę "ścigającą". Co ciekawe, tylko do momentu, gdy wielkość obu się wyrówna. Samo badanie zostało wykonane w warunkach wodnych i zobaczysz je na poniższym filmie.

Podczas badań polski naukowiec opisał także, jak wydmy pokonują przeszkody, co nie było takie oczywiste. To istotny wkład w zrozumienie zjawisk, które czasem zagrażają terenom zamieszkałym. Wydmy potrafią wkroczyć i zniszczyć budynki, drogi czy rurociągi, czego przykładem są choćby zabudowania dawnej Łeby, a współcześnie miasta i wioski położone na pustyniach.