即使它們是無生命的物體，沙丘也可以相互“交流”。劍橋大學的一個研究小組發現，當沙丘移動時，它們會與下游的鄰居相互作用並排斥它們。

通過一個實驗沙丘“跑道”，研究人員觀察到兩個相同的沙丘開始時很近，但隨著時間的推移，它們變得越來越遠。這種相互作用是由上游沙丘的湍流漩渦控制的，它將下游沙丘推離。發表在《物理評論快報》雜誌上的研究結果，是研究長期沙丘遷移的關鍵。長期沙丘遷移會威脅航道，加劇荒漠化，並可能掩埋高速公路等基礎設施。

當一堆沙子暴露在風或水流中時，它就形成了沙丘的形狀，並開始隨著水流向下游移動。無論是在沙漠、河底還是海床上，沙丘很少單獨出現，通常成群出現，形成引人注目的圖案，這被稱為沙丘場。

眾所周知，活躍的沙丘會遷移。一般來說，沙丘的速度與其大小成反比：較小的沙丘移動速度較快，較大的沙丘移動速度較慢。目前還不清楚的是，一個區域內的沙丘是否會相互作用以及如何相互作用。

““關於沙丘相互作用有不同的理論：一種是不同大小的沙丘會相互碰撞，並不斷碰撞，直到形成一個巨大的沙丘，儘管這種現象在自然界中還沒有觀察到。”劍橋大學應用數學與理論物理系博士卡羅爾·巴西克說，“另一種理論認為，沙丘可能會碰撞並交換品質，有點像檯球互相碰撞，直到它們大小相同、移動速度相同，但我們需要通過實驗驗證這些理論。”

現在，巴西克和劍橋大學的同事們已經提出了對這些解釋質疑的結果。領導這項研究的納塔利·弗裡恩德博士說：“我們已經發現了以前模型中沒有的物理學。”

大部分沙丘行為的建模工作都是用數字來完成的，但弗裡恩德和她的實驗室成員設計並建造了一個獨特的實驗設施，使他們能夠觀察沙丘的長期行為。充水水槽是實驗室中研究沙丘運動的常用工具，但沙丘只有在到達水槽末端時才能被觀測到。為了克服這一困難，劍橋大學的研究人員建造了一個圓形的水槽，這樣當水槽旋轉時，沙丘可以被觀察數小時，而高速攝像機可以讓他們跟蹤沙丘中單個顆粒的流動。

巴西克原本並不打算研究兩個沙丘之間的相互作用，他說：“起初，我把多個沙丘放在這個容器裡只是為了加快資料收集的速度，但我們沒想到會看到它們是如何開始相互作用的。”

兩個沙丘以同樣的體積和形狀開始。當水流開始穿過兩個沙丘時，它們開始移動。“因為我們知道沙丘的速度與它的高度有關，所以我們預計兩個沙丘會以相同的速度移動，然而，這不是我們所觀察到的。”研究人員解釋道。

一開始，前沙丘的移動速度比後沙丘快，但隨著實驗的繼續，前沙丘開始減速，直到兩個沙丘幾乎以相同的速度移動。

至關重要的是，兩個沙丘的流動模式不同：流動被前沙丘偏轉，在後沙丘上產生“漩渦”，並將其推開。前面的沙丘產生了我們在後面沙丘上看到的湍流模式，前沙丘後面的流動結構就像船後的尾流，會影響下一個沙丘的性質。

隨著實驗的繼續，沙丘之間的距離越來越遠，直到它們在圓形水槽的兩邊形成平衡，彼此之間保持180度的距離。研究的下一步是利用觀測和衛星影象尋找大規模和複雜的沙丘遷移的定量證據。通過對沙丘群的長期跟蹤，我們可以觀察關於沙丘遷移的理論是否有效。