Negyvo vandens fenomenas: kaip žuvo galingi Kleopatros laivai?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Anksčiau nepaaiškinamas visiškai veikiančių laivų stabdymas ir kratymas vadinamajame negyvajame vandenyje pagaliau gavo mokslinį paaiškinimą.

Laivui įplaukus į negyvą vandenį, kelionė pristabdoma. Geriausiu atveju laivas su pilnai veikiančiais varikliais sulėtės, blogiausiu – sustos. Užpakalinis vėjas gali padėti jūreiviams, tačiau net ir pilnomis burėmis laivas judės lėčiau nei turėtų.

Negyvo vandens fenomeną pirmasis pastebėjo norvegų tyrinėtojas Fridtjofas Nansenas 1983 m. Vykdamas į Sibiro šiaurę, keliautojas atsidūrė zonoje, kur jo laivas taip sulėtėjo, kad jam tapo sunku suvaldyti. Nansenas greitai nesulaukė reikiamo greičio ir nesuprato, kas atsitiko.

1904 metais švedų fizikas ir okeanografas Wagn Walfried Ekman aprašė panašų reiškinį. Savo laboratorijoje mokslininkas surengė eksperimentą su įvairaus druskingumo vandeniu, kaip toje Arkties vandenyno dalyje, kur anksčiau Nansenas „užstojo“. Ekmanas atrado, kad mechaninės bangos susidaro sąsajoje tarp sluoksnių. Kai laivo dugnas sąveikauja su šiomis bangomis, jos sukuria papildomą pasipriešinimą.

Po Ekmano atradimo mokslininkai suprato, kad negyvo vandens reiškinį sukelia skirtingas skystų sluoksnių tankis. Tankis gali skirtis dėl skirtingo druskingumo ar vandens temperatūros. Tačiau bet kuriuo atveju laivo kapitonas turi tik dvi galimybes. Jis gali su nerimu stebėti, kaip laivas velka nuolatiniu neįprastai mažu greičiu, ką kadaise pajuto Nansenas; arba stovėti ant tilto ir siūbuoti paskui laivą, patiriant staigų jaudulį, kurį laboratorijoje atrado Ekmanas.

Suprasdami negyvo vandens reiškinio priežastis ir tipus, mokslininkai nežinojo laivų gaudymo bangų nelaisvėje mechanizmo. Tik neseniai fizikai, skysčių mechanikai ir matematikai iš CNRS gamtos mokslų instituto ir Puatjė universiteto Matematikos ir taikomųjų mokslų laboratorijos pirmą kartą aprašė šį paslaptingą reiškinį. Pranešimą spaudai apie tyrimą galima rasti CNRS svetainėje.

Mokslininkų komanda suklasifikavo bangas, atsirandančias, kai skirtingo tankio skysčio sluoksniai liečiasi vienas su kitu, o paskui imitavo laivo judėjimą pagal matematiškai aprašytas bangas. Modeliavimas parodė, kad negyvo vandens efektas atsiranda, kai bangos sudaro kažką panašaus į konvejerio juostą. Šioje „juostoje“vos pastebimas laivo judėjimas pirmyn ar atgal, o tai iš šono atrodo kaip sulėtėjimas.

Eksperimentas taip pat parodė, kad tarp Nanseno 1983 m. ir Ekmano 1904 m. pastebėtų reiškinių esminių skirtumų nėra. Ekmano svyravimai palaipsniui drėgsta, laivas pradeda judėti lėtai ir pastoviu greičiu.

Mokslininkų darbai iš karto sukėlė naują hipotezę apie vieną seniausių žmonijos paslapčių. Iki šiol nežinoma, kodėl per Akcijaus mūšį (31 m. pr. Kr.) galingi Kleopatros laivai žuvo susidūrę su silpnu Oktaviano laivynu. Jei darytume prielaidą, kad Aktios įlanka, kurioje vyko mūšis, buvo užpildyta negyvų vandenų, paaiškėja, kodėl Kleopatros laivų galia nepadėjo valdovui. Trintis yra atvirkščiai proporcinga greičiui: kuo daugiau tempiate ant atsparaus paviršiaus, tuo labiau jis priešinasi. Tai reiškia, kad silpni Oktaviano laivai negyvuose vandenyse gali būti manevringesni ir greitesni už galingą Egipto karalienės laivyną.