Juoksuhiekka
Juoksuhiekka on veden ja hiekan tai siltin seos. Sillä on tiksotrooppinen ominaisuus: se näyttää kiinteältä, mutta kun siihen kohdistetaan painetta, se nesteytyy (käyttäytyy kuin neste). Jos eläimet tai ihmiset seisovat sen päällä, ne vajoavat siihen. Ihminen ei kuitenkaan huku juoksuhiekkaan. Ihminen tai eläin ei uppoa kokonaan juoksuhiekkaan nesteen suuremman tiheyden vuoksi. Siitä voi olla vaikea päästä pois: se on todellinen ongelma. Juoksuhiekasta voi päästä pois liikuttamalla jalkoja hitaasti nesteen viskositeetin vähentämiseksi ja kääntämällä vartaloa niin, että ihminen kelluu selällään (selinmakuulla).
Veden kierto maan alla voi keskittyä alueelle, jossa on juuri oikea sekoitus hienoa hiekkaa ja muita materiaaleja, kuten savea. Vesi liikkuu hitaasti ylöspäin ja sitten alaspäin konvektiomaisesti hiekkapatsaassa, ja hiekka pysyy yleensä kiinteänä massana. Tämä voitelee hiekkahiukkaset eivätkä ne pysty kantamaan merkittävää painoa, koska ne liikkuvat hyvin pienellä kitkalla. Ne käyttäytyvät enemmän kuin neste, kun ne altistuvat rasitukselle. Koska vesi ei tavallisesti mene hiekan läpi kokonaan ylöspäin, yläpuolella oleva hiekka ei näytä liikkuvan lainkaan, ja se voi kantaa lehtiä ja muita pieniä roskia. Tämän vuoksi juoksuhiekkaa on vaikea erottaa ympäröivästä ympäristöstä.
Juoksuhiekka ja varoitusmerkki soranottopaikalla.
Juoksuhiekan varoitusmerkki Tanskassa
Ominaisuudet
Juoksuhiekka on ei-newtonilainen neste: häiriöttömässä tilassa se näyttää usein kiinteältä ("geelimäiseltä"), mutta pieni (alle 1 %) muutos juoksuhiekkaan kohdistuvassa jännityksessä saa sen muuttumaan nestemäiseksi ("sol-muoto"). Sen viskositeetti pienenee äkillisesti. Henkilö vajoaa painonsa alla soliin (nesteytettyyn hiekkaan).
Jos joku astuu siihen, se alkaa upota. Henkilön ympärille muodostuu tiheitä hiekka- ja sedimenttialueita, jotka tarttuvat henkilöön. Juoksuhiekan viskositeetti näyttää yhtäkkiä kasvavan. Se on nyt geeliä. Jotta ihminen tai esine voi liikkua juoksuhiekassa, sen on painettava tiivistettyä hiekkaa riittävästi, jotta siihen saadaan takaisin riittävästi vettä nesteyttämään se. Tähän vaadittavat voimat ovat melko suuria: jalan irrottaminen juoksuhiekasta yhden senttimetrin sekuntinopeudella vaatisi saman verran voimaa kuin "keskikokoisen auton nostamiseen tarvittava voima".
Yleisesti uskottiin, että juoksuhiekan käyttäytyminen johtui yksinomaan vedessä olevien rakeiden kyllästyneistä tai ylikyllästyneistä suspensioista. Maanalaisista vesilähteistä tuleva paine erottaa ja suspendoi rakeiset hiukkaset toisistaan ja vähentää niiden välistä kitkaa. Vuonna 2005 osoitettiin, että suolan läsnäololla on merkitystä. Suolan läsnäolo muuttaa kolloidisen juoksuhiekan vakautta. Se lisää sedimentin korkean viskositeetin alueita, jotka ovat vastuussa juoksuhiekan "vangitsevasta" voimasta. Toinen havainto oli, että ihmistä ei voida vetää täysin suolaisen veden juoksuhiekkaan.
Prevalenssi
Juoksuhiekkaa voi esiintyä sisämaassa (jokien rannoilla, järvien tai soiden läheisyydessä) tai rannikon läheisyydessä.
Yksi juoksuhiekastaan tunnettu alue on Morecambe Bay, Yorkshire. Koska lahti on hyvin leveä ja matala, juoksuhiekkaan jäänyt henkilö olisi alttiina vaaralle, joka aiheutuisi nopeasti nousevasta nousuvedestä.
Morecambe Bayn hiekat
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mitä on juoksuhiekka?
V: Juoksuhiekka on veden ja hiekan tai siltin seos, jolla on tiksotrooppinen ominaisuus.
K: Mitä tapahtuu, kun juoksuhiekkaan kohdistetaan painetta?
V: Kun juoksuhiekkaan kohdistetaan painetta, se nesteytyy ja käyttäytyy kuin neste.
K: Voivatko ihmiset hukkua juoksuhiekkaan?
V: Ei, ihmiset tai eläimet eivät huku juoksuhiekkaan, koska nesteen tiheys on suurempi.
K: Miten ihminen voi paeta juoksuhiekasta?
V: Henkilö voi paeta juoksuhiekasta liikuttamalla jalkojaan hitaasti nesteen viskositeetin vähentämiseksi ja kääntämällä vartaloaan niin, että hän kelluu selällään (selinmakuulla).
K: Miksi juoksuhiekkaa on vaikea erottaa ympäröivästä ympäristöstä?
V: Juoksuhiekkaa on vaikea erottaa ympäröivästä ympäristöstä, koska yläpuolella oleva hiekka ei näytä liikkuvan ja se voi kantaa lehtiä ja pieniä roskia.
K: Miten veden kierto maan alla vaikuttaa juoksuhiekan muodostumiseen?
V: Veden kierto maan alla keskittyy alueelle, jossa on hienon hiekan ja muiden materiaalien seosta. Vesi liikkuu ylös- ja alaspäin, mikä voitelee hiekkahiukkaset ja tekee niistä kyvyttömiä kannattelemaan merkittävää painoa, jolloin ne käyttäytyvät nesteen tavoin, kun niitä rasitetaan.
K: Mikä on juoksuhiekan todellinen ongelma?
V: Juoksuhiekan todellinen ongelma on se, että siitä on vaikea päästä pois.
