Fenomen mrtve vode: Kako su Kleopatrini moćni brodovi umrli?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Dotad neobjašnjivo kočenje i podrhtavanje potpuno operativnih brodova u takozvanoj mrtvoj vodi konačno je dobilo znanstveno objašnjenje.

Kada brod uđe u mrtve vode, putovanje se zaustavlja. U najboljem slučaju, plovilo s potpuno ispravnim motorima će usporiti, u najgorem će se zaustaviti. Vjetar u leđa može pomoći nautičarima, 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 u kojoj je njegov brod toliko usporio da mu je postalo teško kontrolirati. Nansen nije brzo postigao potrebnu brzinu i nije razumio što se dogodilo.

1904. švedski fizičar i oceanograf Wagn Walfried Ekman opisao je sličan fenomen. Znanstvenik je u svom laboratoriju postavio pokus s vodom različite slanosti, kao u onom dijelu Arktičkog oceana, gdje je Nansen ranije "zastao". Ekman je otkrio da se mehanički valovi formiraju na sučelju između slojeva. Kada dno broda stupi u interakciju s tim valovima, oni stvaraju dodatni otpor.

Nakon Ekmanovog otkrića, znanstvenici su shvatili da je fenomen mrtve vode uzrokovan različitim gustoćama tekućih 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 u laboratoriju otkrio Ekman.

Shvaćajući uzrok i vrste fenomena mrtve vode, znanstvenici nisu poznavali mehanizam hvatanja brodova u zarobljeništvu valova. Tek nedavno su fizičari, mehanici fluida i matematičari s Instituta prirodnih znanosti CNRS i Laboratorija za matematiku i primijenjene znanosti Sveučilišta u Poitiersu prvi opisali ovaj misteriozni fenomen. Priopćenje za tisak za studiju dostupno je na web stranici CNRS-a.

Tim znanstvenika je klasificirao valove koji nastaju kada slojevi tekućine različite gustoće dođu jedan s drugim u dodir, a zatim simulirao kretanje broda po matematički opisanim valovima. Simulacije su pokazale da se efekt mrtve vode javlja kada valovi formiraju nešto poput pokretne trake. Na ovoj "traci" brod se jedva primjetno kreće naprijed ili nazad, što sa strane izgleda kao usporavanje.

Eksperiment je također pokazao da nema temeljnih razlika između pojava koje je promatrao Nansen 1983. i Ekman 1904. Ekmanove oscilacije postupno prigušuju, a brod se počinje kretati polako i konstantnom brzinom.

Rad znanstvenika odmah je dao povoda za novu hipotezu o jednoj od najstarijih misterija čovječanstva. Još uvijek je nepoznato zašto su tijekom bitke kod Actiuma (31. pr. Kr.) Kleopatrini moćni brodovi poginuli kada su se sudarili s Oktavijanovom slabom 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.