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历来水火不能相容，沙漠清泉难以共存。但在鸣沙山中却能看到沙漠与清泉相伴为邻的奇景，这就是天下沙漠第一泉月牙泉。月牙泉位于鸣沙山北麓，东西长300余米，南北宽50余米，水深约5 米，泉形酷似一弯新月，故有此名。
流沙填埋不住月牙泉被鸣沙山四面环抱，泉水清凉澄明，味美甘甜。虽常常受到狂风凶沙的袭击，却依然碧波荡漾，水声潺潺！风景十分优美。它的神奇之处就是流沙永远填埋不住清泉月牙泉最早的记载见于东汉《辛氏三秦记》：“河西有沙角山，峰慢危峻，逾于石山，有如千躇。又山之阳有一泉，云是沙井，绵历千古沙不填之。”这里所记“沙井”即今日月牙泉。自此之后，关于月牙泉的记载便屡见史籍，并与鸣沙山紧密地连在一起。据史书记载，鸣沙山与月牙泉成为沙漠奇观已有两千多年的历史了。
凡到过月牙泉的人，无不为泉不为风吹、不为沙填、纤尘不染的奇妙神秘的景观惊呼、赞叹。人们面对这一沙海奇观，始终感到奇怪，作为沙丘的鸣沙山为何千年不变?而在沙海之中的月牙泉又为何“泉映月而无尘”、“月泉晓澈，亘古沙不填泉，泉不涸竭”?这大自然创造的奇迹，古人百思不得其解，最后只好叹为“山之神异，泉之神秘”千年不粘沙暴发起怒来实在恐怖得很，深埋了关镇，吞食了大山，颠覆了大军，它却征服不了小小的月牙泉。月牙泉祖露着胸怀，无遮无拦，无忧无虑，安静地躺在沙山中间。无论沙暴多么疯狂，到了这里都得“绕泉而过”，能说这不神奇吗?
牙泉位于鸣沙山沙峰漠谷间的小盆地中，为沙山环抱，泉沿向南凹，向北凸，向东西两端逐渐变窄变尖，水面形状酷似一弯新月，泉水弓背的一面(北面) 距泉10多米处，是高耸200多米、峰峦陡峭的沙山主峰。南面是一片距水面几米高的沙土台地，台地上有寺院庙宇、殿堂道观百余所，楼阁亭台鳞次栉比，岸边沙枣树、榆树、杨树、红柳蔚然成林，景致壮观而幽雅，有些地方还种植庄稼，足见台地之广大。台地后面也是一座高大的沙山，与主峰遥遥相对，东西两面月牙尖岸则是逐渐高出水面的宽阔平缓之沙垄，起伏延伸。
教煌历来西南风较多，刮西南风时，由于泉附近比较潮湿且以前有植被，近处沙坡低缓起伏而较远又为高山所围，所以沙刮不起来，而远处的沙又吹不到泉边；起南风时，泉南边有广阔的高台及树木、建筑阻隔，沙子很难落入水中，同时还把北面山脚流泻下来的沙吹卷到鸣沙山上，从而防止了北山脚沙子堆积拥向月牙泉；起北风时，主峰另一面的沙子飞速地沿月牙形沙丘向山梁上滚动，沙子沿山梁上滚速度迅急，动能很大，因之吹到山背的沙子速度极快，而靠月牙泉边主峰坡度极陡，山脚距泉沿近而山高，因之沙子从山脊骤然飞起，凌空而过，飞越月牙泉，落到对岸。风越大，沙子落下距泉越远，而山下因有主峰为屏也有考证认为，月牙泉四面沙山高耸，山均随着泉的形状也成月牙形，吹进几乎无风。
这种环山洼地里的风根据空气动力学原理，会向上旋，于是月牙泉周围山上流下来的沙子又被送回四面的鸣沙山脊的另外一侧，这就是泉水不为黄沙掩盖的道理。两千多年来，正是因为这种独特的地形运动，使沙山和泉水保持着矛盾而又和谐的天然共生共存状态。尽管风沙肆虐，月牙泉依然碧水粼粼。
可近40年来，月牙泉水位出现了大幅度下降，由20世纪的五六十年代的平均7~8米降为目前的2~3米，水面也缩小了三分之二。为了保住月牙泉，近年来人们对其做了两次挖掏和多次渗水、注水，并在泉水附近修建了一座人工渗水池，可这些措施并没有根本控制住月牙泉日渐“消瘦”的身影。弯弯的月牙泉，像敦煌的眼睛，历经历史沧桑，却始终注视着这片土地，可如今，它却面临泪尽眼枯的危险。那么，是谁在伤害这只“眼睛”，专家的解释是：水枯和沙填。可以说，月牙泉是教煌地下水裸露部分，由于区域地下水位整体下降，自70 年代初至今20年间地下水位下降了20米，导致月牙泉存水日少近年来地下水位下降，月牙泉的水源要被截断了。党河口截流筑坝，导致旧河床断流，下渗水减少；党河水库以下敦煌绿洲的灌溉渠网全部改为砖石衬砌，加上节水意识的加强，农民不再漫灌，农田间下渗水减少；打井抽取的地下水严重超载。
敦煌研究院研究员、中国著名历史地理专家李正宇教授说，以往人们总是从自然、人为因素引起的蒸发加大、地下补水减少来解释月牙泉枯缩的原因，其实，这只是问题的一个方面，因月牙泉局域气流环境改变而导致的大量流沙随风坠入泉水，是另外一个重要原因李正宇说，月牙泉是流经敦煌地区古党河河道支汉的残留湖，它身处流沙之中，千古不能掩埋，除与稳定的地下水源补给有关外，还与它周边独特的地形以及由之形成的局域气流环境有着重要关系，“补水是对的，但不能忽略另外个重要因素—因气流改变而导致的沙填问题”。
20世纪70年代，为了防风和固沙，人们在月牙泉北沿着鸣沙山北麓的水渠栽植了一道东西向防护林，而这一人为活动却正好改变了月牙泉亘古未变的区域小环境。该防护林种植后，使月牙泉畔最多见的西北风风速和风向发生了改变，风中夹带的沙粒直接坠人泉水不说，还在月牙泉北(防护林的南侧)堆积了一个新沙山李正宇说，几年前尽管人们已经移走了这些林木，但这一新的沙山如果不搬除，仍旧无法恢复月牙泉畔原来螺旋上升、并能将沙粒带走的局域气流环境，从而也就无法根本上解决日益严重的沙填问题，再多注水和渗水也只能暂保其不消失可以说月牙泉得天独厚的地理环境，就是大自然赋予它的最好的保护带。
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