Fenomen mrtve vode: Kako su umrli Kleopatrini moćni brodovi?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Ranije neobjašnjivo kočenje i drhtanje potpuno operativnih brodova u takozvanoj mrtvoj vodi konačno je dobilo naučno objašnjenje.

Kada brod uđe u mrtve vode, putovanje se prekida. U najboljem slučaju, plovilo s potpuno ispravnim motorima će usporiti, u najgorem će se zaustaviti. Vjetar u leđa može pomoći mornarima, ali čak i s punim jedrima, brod će se kretati sporije nego što bi trebao.

Fenomen mrtve vode prvi je uočio norveški istraživač Fridtjof Nansen 1983. godine. Idući na sjever Sibira, putnik se našao u zoni gdje je njegov brod toliko usporio da mu je postalo teško kontrolisati. Nansen nije brzo postigao potrebnu brzinu i nije shvatio šta se dogodilo.

Godine 1904. švedski fizičar i okeanograf Wagn Walfried Ekman opisao je sličan fenomen. Naučnik je u svojoj laboratoriji postavio eksperiment sa vodom različitog saliniteta, kao u onom delu Arktičkog okeana, gde je Nansen ranije "zastao". Ekman je otkrio da se mehanički valovi formiraju na granici između slojeva. Kada dno broda stupi u interakciju s ovim valovima, oni stvaraju dodatni otpor.

Nakon Ekmanovog otkrića, naučnici su shvatili da je fenomen mrtve vode uzrokovan različitim gustinama tečnih slojeva. Razlike u gustoći mogu nastati zbog različitog saliniteta ili temperature vode. Ali u svakom slučaju, kapetan broda ima samo dvije mogućnosti. Može s ljutnjom gledati kako se brod vuče konstantnom nenormalno malom brzinom, što je jednom osjetio Nansen; ili stajati na mostu i ljuljati se za brodom, doživljavajući naglo uzbuđenje koje je Ekman otkrio u laboratoriji.

Razumijevajući uzrok i vrste fenomena mrtve vode, naučnici nisu poznavali mehanizam hvatanja brodova u zarobljeništvu u valovima. Tek nedavno su fizičari, mehanici fluida i matematičari sa Instituta prirodnih nauka CNRS i Laboratorije za matematiku i primijenjene nauke Univerziteta u Poitiersu prvi opisali ovaj misteriozni fenomen. Saopćenje za javnost za studiju dostupno je na web stranici CNRS.

Tim naučnika je klasifikovao talase koji nastaju kada slojevi tečnosti različite gustine dođu u kontakt jedan sa drugim, a zatim simulirao kretanje broda duž matematički opisanih talasa. Simulacije su pokazale da se efekat mrtve vode javlja kada valovi formiraju nešto poput pokretne trake. Na ovoj "traci" se brod jedva primjetno kreće naprijed ili nazad, što sa strane izgleda kao usporavanje.

Eksperiment je također pokazao da ne postoje fundamentalne razlike između fenomena koje je uočio Nansen 1983. i Ekman 1904. Ekmanove oscilacije postepeno prigušuju, a brod se počinje kretati sporo i konstantnom brzinom.

Rad naučnika odmah je doveo do nove hipoteze o jednoj od najstarijih misterija čovečanstva. Još uvijek je nepoznato zašto su tokom bitke kod Akcija (31. pne.) Kleopatrini moćni brodovi poginuli kada su se sudarili sa slabom Oktavijanovom flotom. Ako pretpostavimo da je zaljev Aktia, u kojem se odigrala bitka, bio ispunjen mrtvim vodama, postaje jasno zašto moć Kleopatrinih brodova nije pomogla vladaru. Trenje je obrnuto proporcionalno brzini: što više vučete po površini koja se opire, ona se više opire. To znači da bi slabi Oktavijanovi brodovi u mrtvim vodama mogli biti upravljiviji i brži od moćne flote egipatske kraljice.