Несмотря на сыпучую природу песка, одним из главных пляжных развлечений является построение песочых скульптур, а рекорды высоты замков из песка обновляются едва ли не каждый год. Так, в 2021 году в Дании построили 21,16-метровый песочный замок с 30-метровым основанием, на сооружение которого ушло более 6400 тонн песка. После сооружения он простоял почти полгода. Впрочем, песок – это не единственный ингредиент песочных скульптур: чтобы сооружение выстояло, необходимо придерживаться идеального «рецепта», о котором мы расскажем вам в нашей статье.

 Песок состоит из мириад минеральных частиц диаметром от 0,075 до 4,75 мм. Более мелкие частицы классифицируют как ил, а более крупные – как гравий. Хотя структуру песочной скульптуры формирует песок, именно вода удерживает её на месте. При смешении песка с водой она связывается с поверхностью песчинок, формируя крошечные перемычки между гранулами. Сила этих перемычек регулируется поверхностным натяжением воды – тем же параметром, который придаёт каплям жидкости шарообразную форму, уменьшая площадь их поверхности.

Молекулы жидкостей образуют между собой гораздо более сильную и плотную связь, чем с молекулами других веществ, благодаря чему поверхность жидкости может вести себя как неожиданно устойчивая гибкая мембрана. Когда между частичками песка остаётся достаточно пространства, вода заполняет эти воздушные поры, заставляя песчинки буквально присасываться друг к другу за счёт силы поверхностного натяжения. Если воды слишком мало, песочный замок не сохранит форму из-за недостатка перемычек между песчинками, а избыток воды нарушает пористую структуру конструкции, тем самым препятствуя образованию перемычек.

По словам седиментолога Мэттью Беннета, замок получится только в том случае, если придерживаться идеального рецепта песочной скульптуры. В ходе серии экспериментов, проведённых ещё в 2004 году, учёные выяснили, что образцовым соотношением ингредиентов является 1 часть воды на 8 частей песка. На пляже такое соотношение можно встретить в приливной зоне, которая остаётся визуально влажной даже во время отлива. Не менее существенным аспектом песочного замкостроения является форма песчинок. Лучше всего форму удерживает песок в горах и на берегу рек, частички которого имеют больше граней и углов, чем отшлифованный волной морской песок. Песочный замок из речного песка будет более устойчивым, поскольку от количества граней зависит количество воздушных пор и водяных перемычек между песчинками.

Ещё один секрет «профессиональных строителей песочных замков» заключается в использовании мелкодисперсных примесей – ила или глины. За счёт меньшего диаметра частиц такие примеси заполняют поры между песчинками, образуя подобие строительных лесов для формирования устойчивых водяных перемычек. По той же причине стабильности конструкции способствует трамбование песка, которое заставляет песчинки сцепляться между собой, усиливая общую структуру скульптуры. Рано или поздно даже наиболее правильно увлажнённый песок высыхает, однако ещё какое-то время замок может удерживаться на месте благодаря солёным примесям в составе воды: по мере испарения жидкости они образуют кристаллы, которые отчасти стабилизируют конструкцию. Тем не менее в таком состоянии песочный замок становится чрезвычайно хрупким и может разрушиться даже от дуновения ветра.