Парусные камни

«Движущиеся камни» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Блуждающие скалы (значения) .

Парусный камень на Racetrack Playa.

Парусные камни (также называемые скользящими камнями , шагающими камнями , катящимися камнями и движущимися камнями ) являются частью геологического явления , при котором камни движутся и оставляют длинные следы вдоль гладкого дна долины без вмешательства животных. Движение скал происходит, когда большие тонкие пласты льда, плавающие на эфемерном зимнем пруду, разбиваются на солнце. Следы скользящих камней наблюдались и изучались в различных местах, в том числе в Литл-Бонни-Клэр-Плайя в Неваде. и наиболее известный из них - Racetrack Playa , национальный парк Долина Смерти , Калифорния, где количество и длина трасс примечательны.

Описание

Треки иногда бывают нелинейными.

Камни ипподрома испещряют пол пляжа, преимущественно в южной части. Исторические отчеты идентифицируют некоторые камни на расстоянии около 100 м (330 футов) от берега, однако большинство камней обнаружено относительно близко к соответствующим обнажениям, откуда они возникли. Выделены три литологических типа:

• сиенит , наиболее распространенный на западной стороне Плайи;
• доломит , окатанные сине-серые камни с белыми полосами;
• черный доломит, наиболее распространенный тип, почти всегда встречается в блоках с угловыми швами или полосах.

Этот доломит составляет почти все камни, найденные в южной половине Плайи, и берет свое начало на крутом мысе высотой 260 м (850 футов), параллельном восточному берегу в южной части Плайи. Интрузивные магматические породы возникают на прилегающих склонах (большинство из них представляют собой коричневый сиенит, богатый полевым шпатом ). Следы часто имеют длину до 330 футов (100 м), ширину от 8 до 30 см (от 3 до 12 дюймов) и глубину обычно намного меньше 2,5 см (1 дюйм). Большинство движущихся камней имеют диаметр от 15 до 46 см (от 6 до 18 дюймов).

Камни с шероховатым дном оставляют прямые бороздчатые следы, а камни с гладким дном склонны к блужданию. Камни иногда переворачиваются, обнажая землю другим краем и оставляя за собой другой след.

Маршруты различаются как по направлению, так и по длине. Камни, которые начинаются рядом друг с другом, могут какое-то время двигаться параллельно, прежде чем один из них резко изменит направление влево, вправо или даже обратно к тому направлению, откуда он пришел. Длина тропы также варьируется: два камня одинакового размера и формы могут двигаться равномерно, а затем один может двигаться вперед или остановиться на своем пути.

Считается, что для перемещения камней необходим баланс определенных условий:

• Затопленная поверхность
• Тонкий слой глины
• Ветер
• Льдины
• Потепление приведет к разрушению льда

История исследований

Две скалы на Racetrack Playa

В Racetrack Playa эти следы изучались с начала 1900-х годов, однако происхождение движения камней не было подтверждено. и остался предметом исследования, для которого было выдвинуто несколько гипотез. существовал. Однако по состоянию на август 2014 года были опубликованы замедленные видеозаписи движения камней, показывающие, как камни движутся с высокой скоростью ветра в потоке тонких тающих листов льда. Таким образом, учёные определили, что причиной движущихся камней является ледяной толчок .

Раннее расследование

Первое задокументированное сообщение о феномене скольжения камней датируется 1915 годом, когда старатель по имени Джозеф Крук из Фэллона, штат Невада, посетил участок Рейтрек Плайя. В последующие годы ипподром вызвал интерес со стороны геологов Джима Макаллистера и Аллена Агнью, которые нанесли на карту коренную породу этого района в 1948 году и опубликовали самый ранний отчет о скользящих камнях в Бюллетене Геологического общества Америки. В их публикации было дано краткое описание борозд и скребков Плайя, в котором утверждалось, что не было проведено никаких точных измерений, и предполагалось, что бороздки были остатками скребков, приводившихся в движение сильными порывами ветра – такими как переменные ветры, которые порождают пылевых дьяволов – над грязный пол пляжа. Споры по поводу происхождения борозд побудили к поиску случаев возникновения подобных явлений в других местах. Такое место было обнаружено в Little Bonnie Claire Playa в округе Най, штат Невада, и там же изучалось это явление.

Позже натуралисты из Службы национальных парков написали более подробные описания, а журнал Life опубликовал серию фотографий с ипподрома. В 1952 году рейнджер Службы национальных парков по имени Луис Дж. Кирк записал подробные наблюдения за длиной, шириной и общим направлением борозд. Он стремился просто исследовать и зафиксировать доказательства феномена движущихся камней, а не выдвигать гипотезы или создавать обширный научный отчет. В это время начались предположения о том, как движутся камни. На протяжении многих лет были выдвинуты различные, а иногда идиосинкразические возможные объяснения, от сверхъестественных до сложных. Большинство гипотез, поддерживаемых заинтересованными геологами, предполагают, что, по крайней мере частично, виноваты сильные ветры, когда грязь влажная. Некоторые камни весят столько же, сколько человек, и некоторые исследователи, такие как геолог Джордж М. Стэнли, опубликовавший статью на эту тему в 1955 году, считают, что они слишком тяжелы для того, чтобы их могли сдвинуть местные ветры. После обширного картирования следов и исследования вращения следов в зависимости от вращения льдины Стэнли утверждал, что ледяные щиты вокруг камней либо помогают поймать ветер, либо льдины инициируют движение камней.

Прогресс 1970-х годов

Боб Шарп и Дуайт Кэри начали программу мониторинга движения камней на ипподроме в мае 1968 года. В итоге 30 камней со свежими следами были помечены и для обозначения их местоположения использовались колышки. Каждому камню было присвоено имя, а изменения в положении камней фиксировались в течение семилетнего периода. Шарп и Кэри также проверили гипотезу о льдине, собирая избранные камни. Загон диаметром 1,7 м (5,5 футов) был построен вокруг камня для прокладывания дорожек шириной 8 см (3 дюйма) и весом 0,45 кг (1 фунт) с семью сегментами арматуры , расположенными на расстоянии от 64 до 76 см (от 25 до 30 дюймов) друг от друга. Если ледяной покров вокруг камней либо увеличивал площадь ветрозахватывающей поверхности, либо помогал перемещать камни, увлекая их за собой на льдинах, то арматура должна как минимум замедлять и отклонять движение. Ни того, ни другого, похоже, не произошло; камень едва не задел арматуру, когда в первую зиму он переместился на 8,5 м (28 футов) к северо-западу от загона. В загон одновременно положили два более тяжелых камня; один переехал пять лет спустя в том же направлении, что и первый, но его спутник не двигался за период исследования. Это указывало на то, что если лед играет роль в движении камней, то ледяные воротники вокруг камней должны быть небольшими.

Панорама . Млечного Пути со следами плывущих камней внизу: Обратите внимание на камень с правой стороны

Десять из первоначальных 30 камней переместились в первую зиму, причем Мэри Энн (камень А) преодолела самое большое расстояние - 65 м (212 футов). В две из следующих шести наблюдаемых зим также наблюдалось перемещение нескольких камней. Летом не было подтверждено, что камни сдвинулись с места, а в некоторые зимы не сдвинулось ни одного камня или сдвинулось лишь несколько камней. В конце концов, за семилетнее исследование все камни, за исключением двух, переместились. Нэнси (камень H) диаметром 6,4 см (2,5 дюйма) был самым маленьким из наблюдаемых камней. Он также преодолел самое большое совокупное расстояние - 260 м (860 футов) и самое большое зимнее перемещение - 201 м (659 футов). Самый большой камень, который нужно было переместить, составил 36 кг (80 фунтов).

Карен (камень J) представляет собой блок доломита размером 74 на 48 на 51 сантиметр (29 на 19 на 20 дюймов) и весит примерно 320 кг (700 фунтов). Карен не двигалась в течение периода наблюдения. Камень, возможно, образовал свой прямой и старый след длиной 170 метров (570 футов) из-за инерции, полученной в результате его первоначального падения на мокрый пляж. Однако Карен исчезла где-то до мая 1994 года, возможно, во время необычно дождливой зимы 1992–1993 годов. Удаление искусственным путем считается маловероятным из-за отсутствия сопутствующего ущерба плаю, который мог бы нанести грузовик и лебедка. Возможное появление Карен произошло в 1994 году. 800 м ( мили ) 1 ⁄ от пляжа. Карен была вновь открыта геологом из Сан-Хосе Паулой Мессиной в 1996 году.

Продолжение исследований в 1990-е годы

шести студентов из Хэмпширского колледжа и Массачусетского университета в Амхерсте. Профессор Джон Рид в 1995 году возглавил последующее исследование Они обнаружили очень совпадающие следы от камней, которые двигались в конце 1980-х и зимой 1992–1993 годов. По крайней мере, вне всяких разумных сомнений было доказано, что некоторые камни были перемещены на льдинах, высота которых может достигать Ширина 800 м ( 1 ⁄ 2 мили). Вещественные доказательства включали в себя ряды очерченных участков, которые могли образоваться только в результате перемещения тонких слоев льда. Следовательно, движущими силами считаются как ветер сам по себе, так и ветер в сочетании с льдинами.

Еще один парусный камень в Racetrack Playa.

Физики Бэкон и др. Изучая это явление в 1996 году на основе исследований в Оуэнсе Драй-Лейк-Плайя, было обнаружено, что ветры, дующие на поверхности пляжа, могут сжиматься и усиливаться из-за гладких, плоских поверхностей пляжа. Они также обнаружили, что пограничные слои (область чуть выше земли, где ветер медленнее из-за сопротивления грунта) на этих поверхностях могут иметь толщину всего 5 см (2 дюйма). В результате камни высотой всего в несколько сантиметров ощущают всю силу окружающего ветра и его порывы, которые во время зимних штормов могут достигать 140 км/ч (90 миль в час). Считается, что такие порывы являются инициирующей силой, в то время как инерция и устойчивый ветер заставляют камни двигаться, возможно, со скоростью умеренного бега.

Ветер и лед являются предпочтительными гипотезами для этих скользящих камней. В книге «Поверхностные процессы и формы рельефа» Дон Дж. Истербрук упоминает, что из-за отсутствия параллельных путей между некоторыми каменными тропами это может быть вызвано вырождением льдин, что приводит к появлению альтернативных маршрутов. Хотя лед распадается на более мелкие глыбы, камням все равно необходимо скользить.

События 21 века

Дальнейшее понимание геологических процессов, происходящих на Рэйтрек-Плайя, идет рука об руку с технологическим развитием. В 2009 году разработка недорогих цифровых камер замедленной съемки позволила снимать кратковременные метеорологические явления, включая пылевые вихри и наводнения на Плайя. Эти камеры были нацелены на то, чтобы запечатлеть различные стадии ранее упомянутых явлений, хотя после этого последовало обсуждение скольжения камней. Разработчики фототехнологий описывают сложность съемки скрытных камней на ипподроме, поскольку движения происходят только раз в три года и, по их мнению, длятся около 10 секунд. Следующим их достижением стали изображения, вызванные ветром, которые значительно сократили десять миллионов секунд непереходного времени, которое им пришлось просеять.

Было высказано предположение, что вокруг камней образуются небольшие плотики льда, и камни плавучестью отплывают от мягкого слоя, тем самым уменьшая силы реакции и трения на дне. Поскольку этот эффект зависит от уменьшения трения, а не от увеличения сопротивления ветра, эти ледяные корки не обязательно должны иметь особенно большую площадь поверхности, если лед достаточно толстый, поскольку минимальное трение позволяет камням перемещаться сколь угодно слабым ветром.

В подтверждение теории «ледяного плота» исследование выявило сужение троп, прерывистые источники и отсутствие камней на концах троп. Исследование показало, что вода стекала с возвышенностей в Плайю, в то время как лед покрыл прерывистое озеро. Это говорит о том, что эта вода плавучесть поднимает льдины с застрявшими камнями до тех пор, пока трение о дно плайи не уменьшится настолько, что ветер сможет сдвинуть их и вызвать наблюдаемые следы. В исследовании также анализируется искусственный ров, предназначенный для предотвращения движения посетителей по пляжу, и делается вывод, что он может препятствовать оползню камней.

В 2020 году НАСА исключило потенциальные причины перемещения камней, вызванные микробными матами и водными волнами, создаваемыми ветром, на основании окаменелостей следов динозавров.

Объяснение

Камень с GPS-приемником внутри полости, просверленной в его вершине.

В новостных статьях сообщалось, что загадка раскрыта, когда исследователи наблюдали движение горных пород с помощью GPS и покадровой фотографии. Самое крупное движение камней, свидетелем которого стала и задокументирована исследовательская группа, произошло 20 декабря 2013 года, в нем участвовало более 60 камней, при этом некоторые камни переместились на высоту до 224 метров (245 ярдов) в период с декабря 2013 года по январь 2014 года в ходе многочисленных движений. Эти наблюдения противоречили более ранним гипотезам о сильных ветрах или толстых ледяных камнях, плавающих с поверхности. Вместо этого камни движутся, когда большие ледяные щиты толщиной в несколько миллиметров, плавающие в эфемерном зимнем пруду, начинают разрушаться солнечным утром. Эти тонкие плавающие ледяные панели, замерзшие холодными зимними ночами, движутся легким ветром и толкают камни со скоростью до 5 м/мин (0,3 км/ч; 0,2 мили в час). Некоторые перемещения, измеренные с помощью GPS, длились до 16 минут, а несколько камней перемещались более пяти раз за время существования пруда Плайя зимой 2013–2014 годов.

Возможное влияние изменения климата

Поскольку движение камней зависит от редкого набора обстоятельств, затопление обычно сухой плайи и замерзание воды, более сухие зимы и более теплые зимние ночи могут привести к тому, что такие обстоятельства будут возникать реже. Статистическое исследование Ральфа Лоренца и Брайана Джексона Изучение опубликованных отчетов о движении горных пород позволило предположить (с вероятностью 4:1) очевидный спад между 1960–1990-ми годами и 21 веком.

Кража и вандализм камней

30 мая 2013 года газета Los Angeles Times сообщила, что чиновники парка расследуют кражу нескольких камней из национального парка Долина Смерти.

В августе 2016 года на пляже осталось около 16 км (10 миль) следов шин из-за того, что кто-то незаконно объезжал его. Фотограф, приехавший сюда в сентябре, также заметил инициалы «D» и «K», недавно вырезанные на одной из скал. Хотя в сообщениях того времени говорилось, что следователи идентифицировали подозреваемого, вандал не был идентифицирован в марте 2018 года, когда группа добровольцев очистила следы от шин на ипподроме, используя садовые инструменты и 2800 л (750 галлонов США) воды.

См. также

• Качающийся камень

Дальнейшее чтение

• Мессина, П., 1998, Скользящие камни на Рейптреке Плайя, Национальный парк Долина Смерти, Калифорния: физическое и пространственное влияние на поверхностные процессы . Опубликована докторская диссертация, факультет наук о Земле и окружающей среде, Городской университет Нью-Йорка, Нью-Йорк. Университетские микрофильмы, Incorporated, 1998.
• Мессина П., Стоффер П. и Кларк К.К. Составление карты блуждающих скал Долины Смерти. GPS мир , апрель 1997: стр. 34–44
• Рид, Джей Би младший; Баклин, ЕП; Копенэгл, Л.; Киддер, Дж.; Пак, СМ; Полиссар, П.Дж.; Уильямс, МЛ (1995). « Скользящие камни на ипподроме в Долине Смерти: что заставляет их двигаться? ». Геология . 23 (9): 819–822. Бибкод : 1995Geo....23..819R . doi : 10.1130/0091-7613(1995)023<0819:sratrd>2.3.co;2 .
• Шарп, Р.П. и А.Ф. Глазнер, 1997, Геология под ногами в Долине Смерти и долине Оуэнса . Издательская компания Mountain Press, Миссула. ISBN   0-87842-362-1
• Шарп, Р.П.; Кэри, Д.Л.; Рид, Джей Би младший; Полиссар, П.Дж.; Уильямс (1996). « Скользящие камни на ипподроме в Долине Смерти: что заставляет их двигаться? ; Обсуждение и ответ». Геология . 25 (8): 766–767. doi : 10.1130/0091-7613(1996)024<0766:sratrd>2.3.co;2 .
• Стэнли, генеральный менеджер (1955). «Происхождение каменных дорожек Плайя, Рейстрек Плайя, округ Иньо, Калифорния». Бюллетень Геологического общества Америки . 66 (11): 1329–1350. Бибкод : 1955GSAB...66.1329S . doi : 10.1130/0016-7606(1955)66[1329:oopstr]2.0.co;2 .

Внешние ссылки

• «Как «парусные камни» Долины Смерти перемещаются по пустыне?» Архивировано 13 июня 2013 г. в Wayback Machine , Smithsonian Magazine , июнь 2013 г.
• National Geographic: «Что движет бродячими камнями Долины Смерти?»
• Racetrackplaya.org: Блог Racetrack Playa - домашняя страница
• SJSU.edu: «Скользящие камни ипподрома Плайя» – Паула Мессина .
• Smith.edu: «Тайна скал на ипподроме в Долине Смерти» – Лена Флетчер и Энн Нестер .
• Physics Forums.com: «Феномен скользящей скалы» - онлайн-обсуждение .
• Обсуждение динамики земной поверхности: «Образование троп ледяными «парусными камнями» наблюдалось на гоночной трассе Плайя, национальный парк Долина Смерти»
• YouTube: Движущиеся камни на ипподроме Плайя в Долине Смерти – видео Брайана Даннинга .
• Fox News.com: Почему камни Долины Смерти движутся сами по себе? – Филип Шю .
• Plosone.org: «Скользящие камни на ипподроме Плайя, национальный парк Долина Смерти: первое наблюдение камней в движении»