Surnud vee fenomen: kuidas surid Kleopatra võimsad laevad?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Täiesti töökorras laevade seni seletamatu pidurdamine ja raputamine nn surnud vees sai lõpuks teadusliku seletuse.

Kui laev siseneb surnud vetesse, peatub sõit. Paremal juhul võtab täistöötavate mootoritega alus hoo maha, halvimal juhul peatub. Taganttuul võib meremehi aidata, kuid isegi täispurjedega liigub laev aeglasemalt, kui peaks.

Surnud vee fenomeni märkas esmakordselt Norra teadlane Fridtjof Nansen 1983. aastal. Siberist põhja poole liikudes sattus rändur tsooni, kus tema laev aeglustas nii palju, et tal muutus raskesti juhitav. Nansen ei saavutanud kiiresti vajalikku kiirust ega saanud juhtunust aru.

1904. aastal kirjeldas Rootsi füüsik ja okeanograaf Wagn Walfried Ekman sarnast nähtust. Teadlane korraldas oma laboris katse erineva soolsusega veega, nagu Põhja-Jäämere selles osas, kus Nansen oli varem "seiskunud". Ekman avastas, et kihtidevahelisel liidesel tekivad mehaanilised lained. Kui laeva põhi nende lainetega suhtleb, tekitavad need täiendavat takistust.

Pärast Ekmani avastust mõistsid teadlased, et surnud vee nähtuse põhjuseks on vedelate kihtide erinev tihedus. Tiheduse erinevused võivad tekkida erineva soolsuse või vee temperatuuri tõttu. Kuid igal juhul on laeva kaptenil ainult kaks võimalust. Ta võib nördinult jälgida, kuidas laev lohiseb pidevalt ebaharilikult väikese kiirusega, mida Nansen kunagi tundis; või seista sillal ja õõtsuda laeva järel, kogedes seda järsku elevust, mille Ekman laboris avastas.

Mõistes surnud vee nähtuse põhjuseid ja tüüpe, ei teadnud teadlased lainevangistuses olevate laevade püüdmise mehhanismi. Alles hiljuti kirjeldasid CNRSi loodusteaduste instituudi ning Poitiersi ülikooli matemaatika ja rakendusteaduste labori füüsikud, vedelikumehaanikud ja matemaatikud seda salapärast nähtust esimest korda. Uuringu pressiteade on saadaval CNRS-i veebisaidil.

Teadlaste meeskond klassifitseeris lained, mis tekivad erineva tihedusega vedelikukihtide kokkupuutel, ning simuleeris seejärel laeva liikumist mööda matemaatiliselt kirjeldatud laineid. Simulatsioonid on näidanud, et surnud vee efekt tekib siis, kui lained moodustavad midagi konveierilindi taolist. Sellel "lindil" on laev vaevumärgatav edasi-tagasi liikumine, mis näeb külje pealt välja nagu aeglustumine.

Eksperiment näitas ka, et Nanseni 1983. aastal ja 1904. aastal Ekmani vaadeldud nähtuste vahel pole põhimõttelisi erinevusi. Ekmani võnkumised muutuvad järk-järgult niiskeks ning laev hakkab liikuma aeglaselt ja ühtlase kiirusega.

Teadlaste töö tekitas kohe uue hüpoteesi inimkonna ühe vanema saladuse kohta. Siiani pole teada, miks Actiumi lahingus (31 eKr) hukkusid Cleopatra võimsad laevad, kui nad põrkasid kokku Octavianuse nõrga laevastikuga. Kui oletada, et Aktia laht, kus lahing toimus, oli täis surnud vett, saab selgeks, miks Kleopatra laevade jõud ei aidanud valitsejat. Hõõrdumine on pöördvõrdeline kiirusega: mida rohkem lohistad vastupanu pinnal, seda rohkem see vastu peab. See tähendab, et surnud vetes olevad nõrgad Octavianuse laevad võivad olla manööverdusvõimelisemad ja kiiremad kui Egiptuse kuninganna võimas laevastik.