Согласно Книге рекордов Гиннесса, несмотря на рассыпчатую природу песка, самый высокий на сегодняшний день замок из песка, построенный в Блокхусе, Дания, в 2021 году, имел ошеломляющую высоту 69 футов 5 дюймов (21,16 метра).
Но как замки из песка сохраняют свою структуру? Для этого требуется правильное сочетание песка, воды и воздуха.
По словам Джозефа Скалиа (Joseph Scalia), инженера-геотехника из Университета штата Колорадо, США, песок состоит из частиц минералов диаметром от 0,003 до 0,187 дюйма (от 0,075 до 4,75 миллиметра). Частицы меньшего размера известны как глина или ил, в то время как частицы большего размера классифицируются как гравий.
И хотя песок придаёт замку из песка его структуру, именно вода его скрепляет.
«Если вы добавите в сухой песок немного воды, она прилипнет к поверхности частиц и образует небольшие мостики воды там, где они соприкасаются», — рассказал Live Science Джим Бест (Jim Best), седиментолог из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне.
Прочность этих мостов определяется поверхностным натяжением воды — тем же свойством, которое заставляет капли воды собираться в максимально компактные формы. Молекулы в жидкостях могут прилипать друг к другу более плотно, чем к другим вещам, поэтому поверхности этих жидкостей действуют как гибкие мембраны, которые могут быть удивительно прочными.
Когда между частичками достаточно места для воздуха, в этих заполненных воздухом порах могут образовываться водяные мостики, удерживающие песок вместе за счёт всасывания.
«Песчинки в основном стягиваются под влиянием поверхностного натяжения», — сказал Бест.
Если воды будет слишком мало, замок из песка рухнет, потому что в нём будет недостаточно мостов, чтобы скрепить песчинки. Однако при слишком большом количестве воды поры — и, следовательно, мостики — исчезнут, а песок превратится в суспензию, сказал Бест.
Идеальный замок из песка имеет особый рецепт: одна часть воды на каждые восемь частей сухого песка, согласно экспериментам, которые Мэтью Беннетт (Matthew Bennett), седиментолог из Борнмутского университета в Англии, и его коллеги провели в 2004 году.
«На пляже песок с нужным количеством влаги обычно находится вблизи линии прилива, часто отмеченной линией морских водорослей и обломков, когда отлив и песок всё ещё заметно влажный», — отметил Беннетт.
Ещё один способ помочь замкам из песка выжить — использовать угловатые частицы с острыми углами.
«Представьте, что все песчинки были бы идеально сферическими — маленькими шариками размером с песочную частичку, — сказал Бест. — Они не смогли бы располагаться так близко друг к другу и были бы менее стабильны, чем более угловатые частицы.»
Плотное прилегание угловатых песчинок увеличивает влияние поверхностного натяжения воды. Кроме того, более угловатые частички сильнее сцепляются между собой, а возникающее в результате сопротивление трению помогает предотвратить разрушение замков из песка, сказал Бест.
Это означает, что лучший песок для замков из песка обычно не встречается на прибрежных пляжах, говорит Скалиа. Более угловатые частички можно найти в речном песке, смытом с гор, так как их углы ещё не были размыты ветром и водой.
Кроме того, «профессиональные строители замков из песка добавляют в песок небольшую долю глины, чтобы замки из песка простояли как можно дольше», — сказал Live Science Сюн Чжан (Xiong Zhang), инженер-геотехник из Миссурийского университета науки и технологий.
Благодаря тому, что частицы глины меньше песчинок песка, более мелкие из них могут помещаться в порах между более крупными. Это приводит к образованию большего количества водяных мостиков для более прочной конструкции, объяснил Скалиа.
Именно поэтому сжатие влажного песка вместе делает замки из песка более прочными, добавил Скалиа. Он отметил, что уплотнение также помогает угловатым частицам сцепляться друг с другом, повышая прочность песка в целом.
В конечном итоге замки из песка высыхает, но соль из морской воды может помогать им удерживать свою структуру, сказал Бест. Когда морская вода испаряется, соль может образовывать кристаллы, которые могут стабилизировать структуры. Однако при этом они будут хрупкими. Такой песок легко трескается, подчеркнул Бест.
