如何建造完美的沙堡——根据科学

以下文章经许可转载自The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。

无论我们喜欢水上运动还是悠闲地读书，不起眼的沙堡通常都是海边必不可少的。但是，建造一座能够经受时间考验的宏伟沙堡的秘诀是什么呢？幸运的是，这里有一个科学公式。

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这一切都始于 2004 年，当时一家假日公司要求我们调查这个问题。作为一名沉积学家，一个研究岩石碎片的人，我开始思考哪种海滩最适合建造城堡。为了找出答案，我比较了当时英国十个最受欢迎的海滩的沙子。虽然实际上任何沙滩都可以，但托基以其令人愉悦的红色沙子名列榜首，紧随其后的是布里德灵顿，伯恩茅斯、大雅茅斯和滕比并列第三。垫底的是瑞尔。

选择好海滩后，就必须找到完美的位置。现在，这是一个品味问题，而不是硬性规定。有些人可能更喜欢靠近停车场的地点，以便在下雨时轻松到达，而另一些人可能想待在咖啡馆旁边。还有一些人可能渴望海滩僻静的边缘，也许会受到天然岩石岬角的庇护，免受刺骨寒风的侵袭。

城堡应该是一个军事力量的象征，但要傲然屹立，就需要坚固的沙子。沙子的强度取决于其单个颗粒的特性以及它们之间的水。颗粒越棱角分明，它们就越能更好地锁在一起。颗粒被搬运的次数越多，它就变得越圆。微小的贝壳碎片在这方面效果很好。颗粒越细，它们保持的水分就越多。而水很重要。

水太多，你的沙子会流动；水太少，它会崩塌。你需要恰到好处，你的城堡才会傲然屹立并持久。这一切都归结于水的表面张力——正是这种张力赋予了一杯水“弯月面”或表皮，并将玻璃杯放在潮湿的吧台上时将其固定住。单个沙粒之间的水膜也赋予了沙子强度，太多会润滑一个颗粒超过另一个颗粒，但恰到好处会牢固地将它们结合在一起。

神奇公式

我们所做的实验表明，完美的沙堡需要一桶水兑八桶干沙。或者，如果您想要神奇公式：水 = 0.125 x 沙子。因此，假设您没有任何科学装备，那么您正在寻找靠近高潮线（通常以海藻和漂浮物的线条标记）和低潮线的位置，那里的沙子仍然明显潮湿，海浪就在附近。但请记住，随着潮汐在一天的过程中来来去去，这种情况会发生变化。

我的下一个技巧涉及工具的质量。以我的经验，建造者的年龄、铲子的大小和厌倦感开始出现的速度之间存在直接关联。成年助手发现最小的铲子只会令人沮丧，而年轻的助手可能渴望使用最大的铲子，但它通常太大而无法操作。选择各种工具将保持劳动力的和谐。水桶也必须是完美的尺寸和形状。最好的水桶是简单的圆形水桶——而不是那些带有花哨炮塔的水桶，这些水桶翻过来本身就会产生一座城堡。一个圆形水桶可以让您翻出无数的塔楼和建筑特色。一个水桶可以翻出几次，以创建一个大型土堆，您可以从中雕刻出一个令人惊叹的塔楼。

当您建造时，请思考故事，不仅是正在建造的城堡的故事，以及它的英勇事迹，还有沙子本身的故事。每一粒沙子都是岩石的碎片，都包含着关于遗迹山脉、古代河流、恐龙出没的沼泽和海洋、过去的气候和事件的故事，这些故事讲述了我们星球的惊人故事。托基的红色沙子曾经在巨大的沙尘暴中吹拂，因为该地区曾经是比撒哈拉沙漠更大的沙漠的一部分。布里德灵顿或大雅茅斯的沙子讲述了巨大的冰盖和沉没在北海下方的陆地的故事。

我的下一个技巧涉及尺寸。是的，尺寸很重要——至少在沙堡游戏中是这样。带有完美塔楼、城垛和护城河的朴素城堡还可以，但正是那些打破海滩地平线的巨大城堡激发了路人的敬畏和惊奇。往大了想！鹅卵石、贝壳、浮木碎片和羽毛都能增强城堡的效果。让我们面对现实：城堡就是要被人看到。虽然不起眼的沙堡背后可能有科学原理，但不要忘记享受建造它的乐趣。

本文最初发表于The Conversation。阅读原文。