Трясина — зыбкое, топкое болотистое место, в котором под покровом мхов, травы и торфа имеется слой воды или жидкого ила. В переносном смысле — среда, обстановка, порождающая косность, застой, деградацию (трясина пьянства, трясина нищеты).
Как образовывается трясина
Трясина есть не во всех болотах. Она редко встречается в преобладающих на территории России верховых болотах, которые образуются при застаивании поверхностных вод и питаются в основном атмосферными осадками.
Трясинные же болота образуются, как правило, из . Сначала появляются кувшинки, лилии и камыш (тростник), которые со временем разрастаются и образуют живой ковер на поверхности воды. Одновременно с этим разрастаются водоросли и мхи на дне озера. Через некоторое время этот донный покров отрывается и поднимается к поверхности, закрывая всю озерную гладь. По мере гниения (без доступа кислорода) остатков мха, водорослей и т.п. образуется трясина, которая представляет собой взвесь органических остатков в воде.
Почему трясина засасывает
Свойства трясины весьма коварны. Трясина по-разному реагирует на попадающие в нее живые и неживые объекты: не трогает мертвое, но засасывает все живое. Это свойство трясины заслуживает особого внимания. Трясина считается жидкостью, поэтому нужно подробнее остановиться на некоторых ее физических свойствах.
Обычные жидности, такие как вода, бензин, спирт, глицерин и многие другие, называют ньютоновскими. Поведение погруженного в них тела полностью определяется соотношением действующих на него силы тяжести и силы Архимеда. Если поместить на поверхность воды тело, плотность которого меньше ее плотности, то через некоторое время установится состояние равновесия: тело будет погружено до такого уровня, при котором архимедова выталкивающая сила в точности равна весу тела. Это состояние равновесия является устойчивым — если на тело подействовать внешней силой и утопить его глубже (или наоборот, приподнять вверх), то после прекращения действия силы оно вернется в прежнее положение. Уровень погружения, при котором архимедова сила равна, весу, мы будем называть уровнем нормального погружении.
Уровень нормального погружения определяется только соотношением плотностей и не зависит от вязкости жидкости. Если бы болотная трясина была просто ньютоновской жидкостью с большой вязкостью, она была бы не очень опасна. При разумном поведении на ее поверхности можно было бы держаться довольно долго. Как ведут себя уставшие пловцы, если они хотят отдохнуть прямо в воде? Они переворачиваются на спину, раскидывают руки и лежат не двигаясь столько, сколько хотят. Поскольку плотность воды меньше плотности трясины, то аналогичным образом можно было бы долго лежать на поверхности трясины, и вязкость этому особо не мешала бы. Можно было бы не торопясь обдумать ситуацию, принять наилучшее решение, попытаться осторожно грести руками, стараясь попасть к твердому месту (вот тут вязкость была бы помехой), наконец, просто ждать помощи. Выталкивающая сила надежно держала бы человека на поверхности болота: если в результате неосторожного движения человек погрузился бы ниже уровня нормального погружения, архимедова сила все равно вытолкнула бы его обратно.
К сожалению, трясина является неньютоновской жидкостью. Она относится к классу так называемых бингамовских жидкостей, свойства которых описываются уравнением Бингама-Шведова. Отличительная особенность бингамовских жидкостей состоит в том, что под воздействием небольшого внешнего усилия они ведут себя как твердые тела, но если порог сопротивления превышен, то начинают проявлять свойства вязкой жидкости. К бингамовским жидкостям относятся масляные краски, некоторые смолы, лаки, суспензии типа глинистых паст и буровых растворов, а также некоторые типы болотных почв.
Если тело, опущенное на поверхность бингамовской жидкости, достаточно легкое, и оказываемое им давление мало, то может возникающие в жидкости напряжения будут меньше порога текучести и жидкость будет вести себя как твердое тело, то есть предмет может стоять на поверхности жидкости и не погружаться. Именно благодаря этому свойству вездеходы с малым давлением на грунт легко преодолевают непроходимые для человека болота. Да и человек с помощью специальных «болотных лыж» или мокроступов может снизить давление на почву и чувствовать себя на болоте в относительной безопасности.
Но у этого явления есть и другая сторона. Уже сам факт того, что погружение тела прекращается при наличии неравенства веса и архимедовой силы, настораживает — все происходит не так, как обычно. Допустим, вес тела достаточно велик, и оно начнет погружаться. До каких пор будет происходить это погружение? Ясно, что не до тех, когда архимедова сила сравняется с весом. При погружении тела архимедова сила будет частично компенсировать вес, давление на почву будет уменьшаться и наступит момент, когда напряжения вновь станут меньше. При этом бингамовская жидкость перестанет течь и тело остановится раньше, чем архимедова сила станет равна весу. Такое состояние, когда архимедова сила меньше веса, но дальше тело не погружается, называется состоянием недопогружения.
А теперь — самое главное. Если в жидкости возможны состояния недопогружения, то по тем же причинам возможны и состояния перепогружения, в которых архимедова сила больше веса, но тело не всплывает. Помните, что происходило в ньютоновской жидкости? Если в результате каких-либо действий человек опускался ниже уровня нормального погружения, то архимедова сила становилась больше веса и возвращала его обратно. В бингамовской жидкости ничего аналогичного не происходит. Погрузившись в результате каких-либо неосторожных действии, вы уже не всплывете обратно, а будете находиться в перепогруженном состоянии. Процесс утопания в трясине оказывается необратимым. Теперь можно придать более точный смысл слову засасывание. Оно означает стремление трясины перевести живые объекты ниже уровня нормального погружения — в перепогруженное состояние.
Причины перепогружения
Живые объекты перепогружаются потому, что, попав в трясину, они движутся, т.е. изменяют взаимное расположение частей своего тела. Это ведет к перепогружению по четырем причинам.
Причина первая. Представьте, что у вас в руках тяжелый груз и вы начинаете его поднимать. Чтобы сообщить ему ускорение вверх, вы должны подействовать на него с силой, превосходящей вес этого тела. В соответствии с третьим законом Ньютона сила, действующая на ваши руки со стороны груза, тоже будет больше его веса. Поэтому сила, с которой ваши ноги давят на опору, увеличится. Если вы стоите в трясине, то попытка поднять груз, который вы держите в руках, приведет к тому, что ноги утонут в трясине глубже.
А если груза в руках нет? Принципиально это дела не меняет — рука имеет массу, и поэтому сама является грузом. Если человек находится на уровне нормального погружения, то попытка просто поднять руку приведет к перепогружению. В данном случае перепогружение будет очень незначительным, но оно будет необратимым, и многократные движения могут привести к перепогружению на большую величину.
Причина вторая. Трясина имеет большую липкость, и чтобы оторвать, например, руку от поверхности трясины, нужно приложить силу. При этом давление на опору возрастает и будет происходить перепогружение.
Причина третья. Трясина является вязкой средой и оказывает сопротивление движущимся в ней предметам. Если вы попытаетесь вытащить увязшую руку, то при ее движении вы должны будете преодолеть силы вязкости, и давление на опору возрастает. Снова произойдет перепогружение.
Причина четвертая. Все хорошо знают, что при выдергивании ноги из грязи слышен характерный хлюпающий звук — это атмосферный воздух заполняет оставленный ногой след. Почему такого звука не слышно при вытаскивании ноги из воды? Ответ достаточно очевиден — вода имеет малую вязкость, течет быстро и успевает заполнять пространство под движущейся вверх ногой. Грязь имеет гораздо большую вязкость и силы, препятствующие перемещению одних слоев относительно других, для нее больше. Поэтому грязь течет медленно и не успевает заполнять пространство под ногой. Там образуется пустота — область пониженного давления, не занятая почвой. При вытаскивании ноги из грязи эта область сообщается с атмосферой, в нее врывается воздух и в результате слышен тот самый звук, о котором мы говорили раньше.
Таким образом, наличие хлюпающего звука говорит о том, что при попытке освободить увязшую в грязи ногу приходится преодолевать не только силы, обусловленные липкостью и вязкостью, но и силы, связанные с атмосферным давлением.
При резких движениях человека, попавшего в трясину, под перемещающимися в трясине частями тела будут возникать области пониженного давления, и атмосферное давление будет с большой силой давить на человека вниз, заталкивая его в перепогруженное состояние.
Совместное действие всех четырех причин приводит к следующему эффекту: изменение формы попавшего в трясину тела ведет к его перепогружению.
Теперь многое стало ясным. Неживые тела при попадании в трясину не изменяют своей формы и причины для их перепогружения отсутствуют. Такие тела трясина не засасывает, они, попав в трясину, останутся в состоянии недопогружения. А живые существа, попав в трясину, начинают бороться за свою жизнь, барахтаться, что сразу приводит к их перепогружению. Это и есть засасывание.
Что делать если попал в трясину
Казалось бы, что если человек будет стараться вести себя, как неживой предмет (совершенно перестанет двигаться), то он сможет держаться на поверхности трясины сколь угодно долго. Такая надежда не оправдывается по одной простой причине: при всем своем желании человек не двигаться не может. Он должен дышать. Эта потребность приводит к необходимости изменять форму тела (при вдохе грудная клетка расширяется), поэтому состояние полной неподвижности оказывается невозможным.
И человек, попавший в трясину, оказывается в исключительно сложном положении. Не двигаться невозможно, а любое движение приводит к опусканию в перепогруженное состояние, из которого назад дороги нет. Если учесть, что из-за все тех же бингамовских свойств плавать в трясине, как правило, нельзя, то для спасения остается только один путь — дотянуться до какой-нибудь твердой опоры: куста, дерева, твердой кочки, крепкого травяного покрова. Никаких других способов предотвратить засасывание не существует.
Разумеется, можно дать некоторые самые общие рекомендации, которые позволят замедлить процесс погружения в трясину.
- Старайтесь не испугаться и не делайте резких хаотических движений.
- Хладнокровно оцените ситуацию и выберите ближайшую точку, которую можно использовать как опору.
- Помните, что всякое движение ведет к перепогружению и поэтому двигаться надо осторожно и целенаправленно.
- Старайтесь меньше шевелить ногами.
Попытка следовать этим советам может только замедлить процесс погружения, но не может предотвратить его. Поэтому лучший совет, который можно дать, — избегайте болот. Если же по каким-то причинам возникла необходимость пересечь болото, то не ходите в одиночку. Идите с напарником. Вырубите себе шест — им удобно проверять надежность почвы на своем пути, а кроме того, он может сыграть роль твердой опоры, если вы неожиданно провалитесь.
Источники информации:
Дополнительно на Геноне: