Песок на пляже раздражает? А он может закончиться уже скоро

Песок, который набивается в обувь и одежду на пляже, — второй по потреблению природный ресурс на Земле после воды. Человечество использует около 50 миллиардов тонн песка в год — этого хватило бы, чтобы построить девятиэтажную стену вокруг всей планеты. При этом песок добывают из рек, побережий и морского дна быстрее, чем природа успевает его создавать, на что уходят сотни тысяч лет. Об этом сообщает портал Phys.org.

Не любой песок годится для строительства, объясняет материаловед Шу Янг из Пенсильванского университета. Пустынные дюны, покрытые ветром, почти бесполезны для бетона. Именно поэтому планету, покрытую песком, может ждать дефицит. А бетон, к слову, даёт до 9% глобальных выбросов парниковых газов.

Цвет и температура песка зависят от его состава. Тёмный песок поглощает больше солнечного излучения и становится горячее белого. Сухой песок нагревается быстро, влажный — медленнее за счёт испарения воды. При температуре воздуха 24°C песок может разогреться до 38°C, а в 32-градусную жару — до 49°C, что выше порога ожога кожи в 44°C. Ожоги стоп на пляже даже получили название «пляжные ступни».

Форма песчинок тоже различается. Песок возле вулканов и коралловых рифов грубее, а там, где волны постоянно перекатывают песок, он становится мельче и глаже. Цвет песка зависит от минералов: зелёный оттенок даёт оливин, чёрный — вулканический базальт, розовый — панцири фораминифер.

При постройке замков из песка ключевую роль играет вода. Сухой песок не держит форму, а с добавлением воды между зёрнами возникают капиллярные силы, скрепляющие структуру. Это явление физики называют «джемминг». Именно поэтому песок липнет к мокрой коже и легко стряхивается, когда кожа высыхает.

Песок используется не только в строительстве: из него делают стекло, фильтры для воды, он защищает побережья. Но самое важное применение — в микроэлектронике. Кремний, извлечённый из кварца, лежит в основе всех компьютерных чипов. Для полупроводников нужна чистота 99,9999999% — один атом примеси на миллиард. От 70% до 90% ультрачистого кварца в мире добывается в одном маленьком городке в Северной Каролине, где 380 миллионов лет назад тектоническое столкновение создало кварц исключительной чистоты. Как выразился профессор Уортонской школы Итан Моллик, «современная экономика покоится на одной дороге в Спрайс-Пайн, Северная Каролина».

Учёные уже умеют синтезировать кварц, но искусственный стоит в несколько раз дороже природного. А пока стройиндустрия дробит скалы, чтобы получить песок, но и это не решает проблему дефицита. Песок остаётся незаменимым, и его доступность напрямую влияет на то, как будут выглядеть города будущего.