خردمندان و محققانی که دل در گرو کسب دانش و درک پدیده‌های طبیعی مربوط به بیابان و ماسه‌های بادی دارند، همگی واقفند و اذعان دارند که پرچم‌دار و پیشاهنگ این علم و فضای تحقیق آن، سرتیپ رالف آلجر بگنولد می‌باشد. هر جا سخنی از مطالعه مسائل مربوط به ماسه‌های بادی به میان آید؛ نام او، بی‌تردید، اولین واژه‌ای است که در ذهن متبادر می‌شود. تا کنون کتابی در زمینه بیابان و ماسه‌های بادی نوشته نشده، جز این که نام او و تحقیقات و نوشته‌های او مورد استفاده و استناد قرار گرفته شده باشد. اغلب اصول بنیادی ارائه شده توسط ایشان، امروزه نیز همچنان معتبر است، لذا بنا بر اهمیت این کتاب و نقش غیرقابل‌انکار آن در راهبری طیف وسیعی از دانشمندان علوم بیابان، برآن شدیم که ترجمه‌ای درخور از کتاب وزین او با عنوان"The Physics of Blown Sand and Desert Dune" ارائه شود. سعی شده است که نهایت دقت و صرافت و باریک‌بینی در ترجمه اعمال شود تا حق مطالب و آنچه شایسته آن نام بزرگ است، ادا گردد.

پیشگفتار 7

مختصری از زندگی پروفسور بگنولد 9

مقدمه: ماهیت موضوع 27

فصل اول - ویژگی‌های فیزیکی حرکت ذرات 33

بخش اول: ماسه و غبار 35

1 - ترتیب اندازه در ذرات ریز - استفاده از مقیاس لگاریتمی 35

2 - تعریف اندازه ذرات 36

3 - تعلیق ذرات کوچک، تفکیک ماسه از غبار 39

4 - ترکیب ماسه‌های طبیعی، غالبیت کوارتز 40

5 - منشأ و تشکیل ذرات ماسه 42

منابع 43

بخش دوم: رفتار ذرات ماسه در هوا 45

1 - پدیده حرکت ماسه 45

2 - حساسیت ذرات به نیروی باد 47

3 - کاربرد محاسبات رفتار کره‌ی معادل برای ذرات واقعی 50

4 - مسیر حرکت ذرات ماسه در هوا 51

5 - آزمایش ویژگی‌های جهشی ذرات کوارتز 53

6 - خزش 55

پیوست شماره 1 56

پیوست شماره 2 58

منابع 60

بخش سوم: آزمایش‌های تونل باد 61

1 - طراحی یک تونل باد ویژه برای آزمایش‌های ماسه 61

2 – روش عملکرد 63

3 - مشاهده مسیر ذرات، روش آشکارسازی نوری 64

4 - جهش ذرات روی سطح سست ماسه‌ای، شروع فرایند به‌وسیله برخورد ذرات 67

5 - آغاز جهش دانه‌ها به‌وسیله فشار باد 69

6 - جهش ذرات در بادهایی با سرعت بیشتر 70

7 - خزش سطحی 70

8 - ریپلهای سطحی 72

9 - جهش بر روی زمین سخت 73

10- انواع حرکت ذرات: تعلیق، جهش، خزش سطحی 74

منابع 75

بخش چهارم: باد سطحی 77

1 - اندازه‌گیری سرعت باد 77

2 - کشش سطحی 81

3 - جریان‌های خطی و آشفته 83

4 – شرایط انتقال، عدد رینولدز 86

5 - توزیع سرعت باد نسبت به ارتفاع 88

6 - زبری سطح 90

7 - سرعت برشی V*. 91

8 - تغییر سرعت باد ناشی از تغییر بافت سطح 94

9 - لایه مرزی 96

منابع 97

بخش پنجم: اثر حرکت ماسه بر روی باد سطحی 99

1 - تغییرات در توزیع سرعت 99

2 - مسیر ویژه حرکت ذرات 105

3 - کشش ناشی از حرکت ماسه، رابطه بین گرادیان باد و نرخ حرکت ماسه 108

4 - رابطه بین سرعت باد و نرخ حرکت ماسه 112

5 - افزایش حرکت ماسه بر روی سطوحی حاوی ذرات بزرگ 117

6 - مقایسه حرکت ماسه در آب ‌و هوا 118

7 - تعلیق حقیقی ذرات ماسه در هوا 121

منابع 125

بخش ششم: اندازه‌گیری‌های تکمیلی در بیابان 127

1 - ابزار مورد استفاده 127

2 - اندازه‌گیری شدت حرکت ماسه‌ها 130

3 - نتایج 132

منابع 135

بخش هفتم: سرعت آستانه و اندازه ذره 137

1 - آستانه سیال ماسه یکنواخت 137

2 - آستانه سیال برای ذرات خیلی ریز 142

3 - غیرقابل حرکت بودن غبار و لسهای مستقرشده 143

4 - آستانه سیال برای ماسه طبیعی (شامل ذراتی با اندازه‌های مختلف) 145

5 - باد آستانه برخورد 148

منابع 150

بخش هشتم: خلاصه‌ای از فیزیک حرکت ذره در هوا 151

1 - نیروهای کنشگر بر روی ذرات منفرد 151

2 - اندازه ذرات طبیعی برحسب قطر کره معادل 152

3 - آشفتگی سیال 153

4 - تعلیق و حمل در امتداد کف بستر، تفکیک غبار (سیلت) از ماسه 153

5 - جریان آشفته در نزدیک بستر 154

6 - نیروی کشش τ و سرعت کشش V* 155

7 - جریان بر روی سطح صاف با بافت متغیر، لایه مرزی 155

8 - آستانه جریان سیال برای شروع حرکت ذرات روی سطح 156

9 - حرکت ماسه در هوا و آب، نیروی کشش جهش 158

10 - حرکت ماسه در هوا، توزیع سرعت باد 160

11 - آستانه برخورد 161

12 - جهش و خزش سطحی، جریان ماسه برحسب قدرت باد 162

13 - مسیر متوسط ذرات جهشکننده و طول‌موج ریپل‌های سطحی در سیال هوا 163

فصل دوم - اثرات ریز مقیاس،  توزیع اندازه ذرات. ریپل‌های سطحی و پشته‌ها 165

بخش نهم: نمودارهای دانه‌بندی 167

1 - تحلیل مکانیکی 167

2 - نمودار درصد-ریزتر 169

3 - نمودار ستونی 171

4 - نمودار دیفرانسیل 172

5 - نمودار لگاریتمی 174

6 - ماسه‌های دانه‌بندی شده متقارن، مقایسه با منحنی احتمال نرمال 178

7 - ماسه‌های منظم و مخلوط 180

8 - تعریف قطر ذره از طریق منافذ الک، روشی برای تطبیق 186

منابع 187

بخش دهم: تغییرات دانه‌بندی در ماسه‌های غیر یکنواخت 189

1 - چرخه حرکت ماسه‌ها: برداشت، حمل و رسوب‌گذاری 189

2 - آزمایش‌های دانه‌بندی و بیان نتایج 192

3 - تغییرات دانه‌بندی ناشی از عمل باد، در چرخه حمل ماسه 196

4 - خلاصه‌ای از تغییرات دانه‌بندی ناشی از فعالیت باد، ماسه‌های منظم 204

5 – تغییرات دانه‌بندی ناشی از حرکت مکانیکی ذرات به پایین دامنه پرشیب تپه ماسه‌ای 207

6 - چگونه ماسه‌های نامنظم، منظم می‌شوند؟ 210

7 - ماسه‌های ناقص 211

منابع 212

بخش یازدهم: اشکال ماسه‌ای کوچک‌مقیاس. ریپل‌ها و پشته‌های عرضی 213

1 – غیرقابل مقایسه بودن موج‌های ماسه‌ای و امواج آبی 213

2 – طبقه‌بندی ریپل‌ها و پشته‌های ماسه‌ای 213

3 – ناپایداری یک سطح ماسه‌ای صاف، تأثیر تغییر در زاویه برخورد ذرات سقوط‌کننده جهشی 215

4 – وابستگی خزش سطحی به زاویه برخورد ذرات جهشکننده 217

5 - ریپل‌هایی که تحت شرایط پایدار تشکیل‌شده‌اند 218

6 – ریپل‌ها در خلال رسوب‌گذاری 224

7 – ریپل‌ها و پشته‌ها در خلال برداشت ماسه 224

8 – ماسه‌های مخلوط بدون ریپل، سطوح یا پهنه‌های ماسه‌ای 231

9 – ترتیب عرضی ریپل‌های ماسه‌ای در هوا 235

10- مقایسه ریپل‌های ماسه‌ای در هوا و آب 237

11 – ریپل‌های برفی 240

12 – ریپل‌ها در ماسه‌های بسیار ریزدانه 241

منابع 242

فصل سوم: اثرات بزرگ‌مقیاس.  تجمعات ماسه‌ای، تپه‌های ماسه‌ای،  ساختارهای درونی 243

بخش دوازدهم: پدیده‌های بزرگ‌مقیاس، شرایط رشد یک سطح هموار ماسه‌ای 245

1 – محدودیت‌های موجود در مطالعه، چگونگی تشکیل تپه‌های ماسه‌ای 245

2 - تأمین مواد برای ایجاد تپه ماسه‌ای. ویژگی سطوح بیابان 246

3 – نگهداشت ماسه بر روی سطحی پوشیده از سنگریزه 247

4 – رسوب‌گذاری از طریق تجمع بر روی سطح ماسه‌ای 248

6 – تأثیر تغییرات جهت باد 256

7 - ناپایداری برداشت ماسه در طول مقطع عرضی یک سطح یکنواخت، تشکیل نوارهای طولی ماسه‌ای، ایجاد تپه‌های ماسه‌ای به‌وسیله باد یک جهته 258

8 – سطوح اطراف غیر ساکن، ممانعت از رشد تپه‌ها با پخش ذرات درشت‌دانه بر روی سطح ماسه‌ای 263

9 – نوسان در شدت حرکت ماسه بر روی یک سطح ماسه‌ای، حداقل اندازه تپه‌ها 264

10 – اثرات پوشش گیاهی 267

11 - باد غالب ناقل ماسه، دوره طولانی حرکت ماسه به‌عنوان مجموع حرکت ماسه‌ها در خلال بادهای شدید و آرام 268

منابع 272

بخش سیزدهم: عارضه‌های بزرگ‌مقیاس، ماسه‌های تجمعیافته در پشت موانع (ماسه پناه) و بین موانع، قواعد کلی در شکل تپه‌ها 273

1 – انواع توده‌های ماسه‌ای 273

2- ماسه‌های تجمعیافته در پشت موانع 277

3 - ماسه‌های تجمعیافته در بین موانع 280

4 - ماسه‌های تجمعیافته بین موانع در پای صخره‌ها 281

5 - اثر بادهای متقاطع بر روی شکل تپه‌ها بر مبنای رفتار ماسه‌های تجمعیافته بین موانع موجود در پای صخره‌ها 283

6 - تپه‌های واقعی به‌عنوان موانع انعطاف‌پذیر، ملاحظات کلی مؤثر بر شکل آن‌ها، نیمرخ طولی 285

7 - ناپایداری یک تپه عرضی طویل 296

بخش چهاردهم: بارخان‌ها 299

1 - تپه‌های هلالی شکل یا بارخان، مشاهده توزیع باد بر روی آن‌ها 299

2 - شکل و جایگاه دامنه پرشیب 301

3 - حداقل ارتفاع دامنه پرشیب 302

4 - نوک کشیده شده یال‌ها، حرکت جانبی ذرات ماسه نسبت به محور میانی، جدا شدن ماسه از تپه توسط دو جریان 304

5 - توزیع غیریکنواخت منابع ماسه، بارخان‌های مرکب، فولجیس 305

6 - اندازه و ارتفاع بارخان‌ها و نرخ پیشروی آن‌ها 307

7 - اثر بادهای معکوس 311

8 - کمربند بارخانی 311

9 - بارخان‌های یخی 318

منابع 319

بخش پانزدهم: تپه‌های طولی یا سیف، فرم‌های پشتهای (گرده‌ماهی) و غیره 321

1 - تبدیل بارخان به سیف 321

2 - تغییرات شکل سیف بر اساس رژیم‌های بادی غالب بلند مدت 323

3 - حرکت سیف‌ها 325

4 - رشد سیف، دانه‌بندی ماسه در مقطع عرضی سیف، تشکیل ستونی از ماسه‌های درشت‌دانه در پایه سیف 326

5 - زنجیره‌های سیف، اندازه، طول و مسیر صف‌بندی آن‌ها 330

6 - تشکیلات پشتهای (گرده‌ماهی) یا لوی، دریای ماسه‌ای مصر 331

7 - فواصل تکرار جانبی بین زنجیره‌های سیف 333

8 - تشکیل بارخان در گودی‌های بین زنجیره‌های چندگانه سیف و دور از تأثیر باد مورب 334

9 - سیستم‌های تپه ماسه‌ای و جهت باد 334

منابع 338

بخش شانزدهم: ساختمان داخلی رسوبات ماسه‌ای 339

1 - دوام و پایداری مواد رسوب‌گذاری شده 339

2 - تشخیص وجود ساختمان لایه‌ای با اختلاف نرخ نفوذپذیری آب به درون لایه‌هایی با دانه‌بندی متفاوت 342

3 - ساختمان بسترهای ناشی از فرایند تجمع، سفتی آن‌ها، تشابه با برف‌های تجمع یافته با باد 343

4 - تغییرات دانه‌بندی ناشی از برش لایه، ساختمان یک رسوب ناشی از بهمن ماسه‌ای 345

5 - ساختمان درونی یک بارخان 347

6 - ساختمان سیف‌ها و پشتهها 348

7 - ساختمان و رشد پهنه‌های (صفحات) ماسه‌ای 350

8 - نقش ساختمان داخلی در نگهداری آب و پوشش گیاهی 351

منابع 353

بخش هفدهم: ماسه‌های آوازخوان 355

1 - ماسه‌های ساحلی «سوتزن» 355

2 - «آواز» یا صدای غرش ماسه‌های بیابان 358

3 - چه عواملی نت صدای تولید شده را کنترل می‌کنند و چگونه این صدا بلند می‌شود؟ 362

منابع 367