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马路 “吞” 了汽车?原来是土壤液化在搞鬼

1692年6月7日,牙买加的皇家港(Port Royal)。这里曾是加勒比海最臭名昭著的“海盗之都”,被称为“世界上最邪

1692年6月7日,牙买加的皇家港(Port Royal)。

这里曾是加勒比海最臭名昭著的“海盗之都”,被称为“世界上最邪恶和罪恶的城市”。

这里聚集了无数的海盗、妓女和投机者,金银财宝堆积如山,朗姆酒像水一样流淌。

然而,就在那一天的上午11点43分,上帝似乎终于失去了耐心。

一场大地震突然袭来。紧接着,发生了令人毛骨悚然的一幕:坚硬的地面仿佛瞬间融化了,变成了吞噬一切的沼泽。

没有任何预兆,三分之二的城市,连同2000多名居民,就这样直直地沉入了海底。

我们之所以能精确知道灾难发生的时间是11:43,是因为后来考古学家在海底的废墟中,打捞出了一块随主人一同沉没的怀表,指针永远定格在了那一刻。

这听起来像是神话里的天谴,但在物理学中,它有一个更科学、也更恐怖的名字——“土壤液化”(Liquefaction)。

当大地变成了“液体”

要把坚硬的土地变成液体,并不需要魔法,只需要两个条件:饱含水分的沙土,和剧烈的震动。

如果你仔细观察过沙子,你会发现它们其实是一堆微小的岩石颗粒。因为形状不规则,颗粒之间会有空隙。当这些空隙被水填满时,我们就得到了“饱水沙土”。

平时,当我们站在湿润的沙滩上,重力会将沙粒挤压在一起,颗粒之间的摩擦力让它们紧紧“锁”住,形成坚固的地面,足以支撑起人和建筑。

但是,当大地震来袭,剧烈的晃动会打破这种平衡。

沙粒开始疯狂地来回推挤,导致间隙里的水压力骤增。正常情况下,水会流走以释放压力。但如果震动太快、太剧烈,水来不及逃跑,就会被困在沙粒之间,并承受所有的压力。

一旦水的压力超过了沙粒间的摩擦力,灾难的一幕就发生了:沙粒不再相互接触、不再有摩擦力,而是像悬浮在水中的尘埃一样漂浮起来。

在那一瞬间,原本坚固的固体地面,物理性质彻底改变,变成了一锅浓稠的液体——或者说,流沙。

被“吃掉”的城市

这就是为什么在皇家港,甚至在现代的地震中(如日本新潟地震、新西兰基督城地震),我们会看到那些匪夷所思的景象:

房子没有倒塌,而是像积木一样,整栋整栋地歪斜、下沉。

平坦的柏油马路,突然像波浪一样起伏,裂开大口子。

停在路边的汽车,像陷入泥潭一样,半个车身被马路“吃”了进去。

因为承载它们的不再是地基,而是一片液态的海洋。任何比这锅“泥汤”密度大的物体,都会无情地沉下去。

而最可怕的是,一旦震动停止,水压力消散,沙粒重新沉降、锁死。那锅液体瞬间又变回了坚硬的固体。

那些沉下去的建筑、车辆,甚至人,就会被死死地“冻结”在地下,再也无法拔出。

来自海边的“小实验”

这听起来离我们很远,但其实,你自己在海边就能体验一次微缩版的“土壤液化”。

下次去沙滩,站在刚退潮的湿沙上,你会觉得脚下很硬实。这时,试着快速跺脚或扭动你的脚趾。

你会发现,原本坚硬的沙地突然变软了,变成了像水一样的泥浆,你的脚会慢慢陷下去。而当你停下来,沙子又会迅速变硬,把你的脚紧紧裹住。

这就是物理学的力量,它既能是海边的一个小游戏,也能是吞噬一座罪恶之城的“上帝之手”。