A. 當海邊堆的沙堡旋轉起來就變成了小行星
夏令時節的海邊,人們總能看到嬉笑的孩童們在海灘上堆建著沙堡(圖1)。在浩瀚的太陽系中也散布著這樣一種類似沙堡結構的天體,就是我們常說的小行星。
大部分小行星位於火星和木星之間的「小行星主帶」上。其蘊含著豐富的稀有礦物資源,並保存著太陽系形成初期的原始成分,這是研究太陽系起源和演化歷史的「活化石」,具有極大的科學價值。隨著近幾年小行星探測熱潮的興起,人們對小行星的認知已經從它們的軌道、形狀、旋轉速率和光譜類型擴展到對其結構演化機制和外力響應特性的研究。
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B. 海壇島上巨大沙丘的形成過程
海壇島上巨大沙丘的形成過程:
在因地殼台升形成高原、岩石裸露、氣候乾燥少雨、晝夜溫差大等惡劣自然環境中,裸露岩石不斷受到熱脹冷縮的影響,不斷產生物理風化。
使岩石破碎成碎裂、大塊碎屑、小塊碎屑、粗砂、中砂、細砂,並在強風的作用下搬運、分選和再破碎,在風力減緩的地方停止運移並堆積下來形成沙丘。
沙粒運動方向大體自東北向西南運動,與河流流向相反,沙粒在兩村中間穿過,受地形阻擋的風力沉積量和流水侵蝕量平衡,看上去沙丘從不移動。番薯植株伏地生長,適應性強,受大風天氣影響小。
福建海壇島東北部的沙地底村北部分布著一座巨大沙丘,沙丘雖與村莊近在咫尺,但沙丘從不移動,形成「沙不襲村,村不毀沙,人沙和平共處」的獨特現象。沙丘上長有稀疏的植被,覆蓋著一些黑色碎石。海壇島常年盛行東北風,風力達六七級。
一般自然界的沙丘是由風堆積而成的小丘或小脊,常見於海岸,某些河谷以及旱季時的某些乾燥沙地表面。沙丘屬於風積地貌,形成的主要外力作用是風力沉積作用。
沙丘的形成原因:
沙丘的存在是風吹移未固結的物質所致。沙丘通常與風吹沙占據大片面積的沙漠地區有關。例如在撒哈拉沙漠,沙的沉積約佔700萬平方公里。
乾旱和風。沙漠裡面總是會有主導風向的,沙子在風力推動下,迎風面的沙子在風力推動下,不斷的越過沙丘頂部並向下滑落,這樣沙子源源不斷的移動,就等於沙丘向前推移,成為移動沙丘。
加上人們濫伐森林樹木,破壞草原,令土地表面我去了植物的覆蓋,沙漠便因而形成。
沙漠的形成,除了乾旱氣候條件與濫伐森林樹木,破壞草原外,還要有豐富的沙漠物質來源,它們多分布在沉積物豐厚的內陸山間盆地和剝蝕高原面上的窪地和低平地上。
沙源有來自古代或現代的各種沉積物中的細粒物質。
如中國的塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠的沙源於古河流沖積物;騰格里沙漠、毛烏素沙漠和小騰格里沙漠的大部分沙源於古代與現代的沖積物和湖積物;塔里木河中游和庫爾勒西南滑干河下游的沙漠都來自現代河流沖積物。
沙丘的類型:
沙丘的類型可以根據含沙氣流結構、風力方向和含沙量的不同進行分類,也可以按照風力作用的方向和沙丘形態分布之間的關系進行分類。
新月形沙丘,又稱橫向沙丘。新月形沙丘是沙丘常見的形態,其形成過程可分為,餅狀沙堆階段、盾狀沙丘階段、雛形新月形沙丘階段和新月形沙丘形成階段。新月形沙丘常常成群出現,形成沙丘鏈和復合沙丘鏈。
風沙流流經沙堆產生不同的風速和不同的氣壓。沙堆頂風速大,氣壓小,背風坡風速小、氣壓大,沙堆背風坡形成渦流,將沙子堆於沙堆背風坡的兩側,並形成背風坡兩尖角之間的馬蹄形小凹地,凹地繼續擴大,新月形沙丘形成。
迎風坡平緩而背風坡陡峭,風是從緩的一面吹過來。迎風坡為凸坡 ,較平緩 , 坡度約5°-20°;背風坡為凹坡,較陡,坡度約28°-34°。
縱向沙壟。沙丘形態的走向與起沙風合成風的方向基本一致(一般小於30°)。長條狀展布,最長達數十千米,高約數十米,寬數百米。沙源豐富時形成復合型縱向沙壟。
長時期的多風向風沙流的作用下,在山前或地形較復雜的地區可形成金字塔沙丘,蜂窩狀沙丘等。
沙丘的移動:
沙丘沙的移動有兩種方式。
第一種,通過跳躍的過程,風把沙粒颳起,吹移一段距離後再落下。沙子在刮過多石的表面時,沙粒可能彈起幾米高,否則它們在地表面上移動只有幾厘米高。
第二種,跳躍的沙粒再一次碰撞地面,並藉助沖擊力將別的沙粒推向前進。這種運動稱作表層蠕動。
形成沙丘最簡單的方式是,一個障礙物,如石頭、植物,阻止了氣流,使沙子在順風一側堆積起來。沙丘逐漸增大,對風攜帶的沙所起的阻擋作用就更大,在下風隱蔽處截住跳躍的沙粒。沙丘增大後,開始順風緩慢移動,呈更不對稱的形狀。
沙丘對氣流的干擾越來越大。這時在沙丘向風的一面風速加大,跳躍沙粒被吹動向上,並越過丘峰,下落到下風丘坡的上部,造成比較陡峭的滑面。沙丘沙粒的直徑往往小於1毫米,可使沙粒停住的休止角約為35度。
當滑面更為陡峭的上段達到或超過這個角度時,丘坡變得不再穩定。沙子最終滑下滑面,於是沙丘便向前推進。這就是沙丘會移動的原因。
由障礙物導致形成沙丘的看法不能解釋沙丘如何在平滑、水平的表面上形成,並構成由許多大小形狀相等的沙堆組成的沙海。
有一種看法是,這種沙丘是由空氣和地面的摩擦阻力造成的,而且這種沙丘形成的方式與沙波紋在河床或海灘上形成的方式很相似。新月形沙丘是一種典型的沙漠地形。
新月形沙丘的高度可超過27米。長條形沙丘是長長的沙埂。一般來說,它們沿盛行風的方向成一條線。這種沙丘的滑面很可能由漩渦形成。長條形沙丘的沙埂之間的凹處的沙子已被風颳走。沙埂延伸很長的距離,有時達幾公里。
沙丘主要為新月形和長條形兩種。在某些地方有一種星形或角錐狀沙丘,在平面圖上呈多角星形。人們認為這種沙丘並不移動,所以成為沙漠旅行者的路標。