Även om de är livlösa föremål, sanddyner kan "kommunicera" med varandra. Ett team från University of Cambridge har upptäckt att när de flyttar, sanddyner interagerar med och stöter bort sina nedströms grannar.

Med hjälp av en experimentell 'kapplöpningsbana', forskarna observerade att två identiska sanddyner börjar nära varandra, men med tiden kommer de längre och längre ifrån varandra. Denna interaktion styrs av turbulenta virvlar från uppströmsdynen, som trycker bort den nedströms dynen. Resultaten, redovisas i tidskriften Fysiska granskningsbrev , är nyckeln för studier av långvarig dynmigration, som hotar sjöfarten, ökar ökenspridningen, och kan gräva ner infrastruktur som motorvägar.

När en hög med sand utsätts för vind eller vattenflöde, den bildar en dynform och börjar röra sig nedströms med flödet. Sanddyner, oavsett om det är i öknar, på flodbottnar eller havsbottnar, förekommer sällan isolerat och i stället uppträder vanligtvis i stora grupper, bildar slående mönster som kallas dynfält eller korridorer.

Det är välkänt att aktiva sanddyner vandrar. Generellt, hastigheten på en dyn är omvänd till dess storlek:mindre dyner rör sig snabbare och större dyner rör sig långsammare. Vad man inte har förstått är om och hur sanddyner inom ett fält interagerar med varandra.

"Det finns olika teorier om dyninteraktion:en är att dyner av olika storlekar kommer att kollidera, och fortsätt kollidera, tills de bildar en gigantisk dyn, även om detta fenomen ännu inte har observerats i naturen, sa Karol Bacik, en Ph.D. kandidat vid Cambridges institution för tillämpad matematik och teoretisk fysik, och tidningens första författare. "En annan teori är att sanddyner kan kollidera och byta massa, ungefär som biljardbollar som studsar mot varandra, tills de är lika stora och rör sig med samma hastighet, men vi måste validera dessa teorier experimentellt."

Nu, Bacik och hans Cambridge-kollegor har visat resultat som ifrågasätter dessa förklaringar. "Vi har upptäckt fysik som inte har varit en del av modellen tidigare, " sa Dr. Nathalie Vriend, som ledde forskningen.

Det mesta av arbetet med att modellera beteendet hos sanddyner görs numeriskt, men Vriend och medlemmarna i hennes labb designade och konstruerade en unik experimentell anläggning som gör det möjligt för dem att observera sitt långsiktiga beteende. Vattenfyllda rännor är vanliga verktyg för att studera rörelsen av sanddyner i en labbmiljö, men sanddynerna kan bara observeras tills de når slutet av tanken. Istället, Cambridge-forskarna har byggt en cirkulär ränna så att sanddynerna kan observeras i timmar när rännan roterar, medan höghastighetskameror låter dem spåra flödet av enskilda partiklar i sanddynerna.

Bacik hade ursprungligen inte tänkt studera samspelet mellan två sanddyner:"Ursprungligen, Jag lägger flera sanddyner i tanken bara för att påskynda datainsamlingen, men vi förväntade oss inte att se hur de började interagera med varandra, " han sa.

De två sanddynerna började med samma volym och i samma form. När flödet började röra sig över de två sanddynerna, de började röra på sig. "Eftersom vi vet att hastigheten på en dyn är relaterad till dess höjd, vi förväntade oss att de två sanddynerna skulle röra sig i samma hastighet, sa vän, som är baserad på BP Institute for Multiphase Flow. "Dock, detta är inte vad vi observerade."

Initialt, den främre dynen rörde sig snabbare än den bakre dynen, men medan experimentet fortsatte, den främre dynen började sakta ner, tills de två sanddynerna rörde sig i nästan samma hastighet.

Avgörande, flödesmönstret över de två sanddynerna observerades vara olika:flödet avleds av den främre sanddynen, genererar "virvlar" på den bakre dynen och trycker bort den. "Den främre dynen genererar turbulensmönstret som vi ser på den bakre dynen, " sa Vriend. "Flödesstrukturen bakom den främre sanddynen är som en kölvatten bakom en båt, och påverkar egenskaperna hos nästa dyn."

När experimentet fortsatte, sanddynerna kom allt längre ifrån varandra, tills de bildar en jämvikt på motsatta sidor av den cirkulära rännan, återstående 180 graders mellanrum.

Nästa steg för forskningen är att hitta kvantitativa bevis för storskalig och komplex dynvandring i öknar, med hjälp av observationer och satellitbilder. Genom att spåra klungor av dyner under långa perioder, vi kan observera om åtgärder för att avleda vandring av dyner är effektiva eller inte.