Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hromady písku se často uvádějí jako příklad ve skutečnosti komplexních systémů, kde se uplatňují různé fázové přechody, teorie chaosu, sebeorganizace apod., kdy přidání jediného zrnka může způsobit přeuspořádání celého systému. Jak se ukazuje, nekončí to ale na úrovní jediné hromady. Zajímavým způsobem spolu interagují i různé duny, opět jde o proces se sebeorganizací.
Účinkem větru nebo vodních vln se písek samovolně uspořádá do podoby dun, které se pak mohou dále pohybovat jako celek. Písečné duny, ať už v pouštích nebo na říčním či mořském dně, se navíc málokdy vyskytují izolovaně, většinou jich víc pohromadě vytváří dunová pole. Aktivní duny se obvykle dále přesouvají, přičemž rychlost pohybu je (jak lze čekat) nepřímo úměrná jejich velikosti. Až dosud se ale nevědělo, zda se během pohybu nějak ovlivňují i navzájem, tedy zda pohyb izolované duny a duny ve skupině se za jinak stejných podmínek bude lišit.
Na University of Cambridge si výzkumníci připravili něco na způsob kruhové závodní dráhy. Když pak nechali dvě duny pohybovat se za sebou jedním směrem a vše sledovali pomocí vysokorychlostní kamery, ukázala se jejich provázanost – obě duny se od sebe začaly vzdalovat. Má se to dít v důsledku turbulentního víření, které obě duny odtlačuje dál od sebe. Vše se realizovalo tak, že žlábek s dunami se otáčel v jinak nehybné vodě. To má oproti obvykle prováděným simulacím s podélným prouděním tu výhodu, že délka experimentu není omezena velikostí nádrže, ale otáčení lze nechat běžet klidně celé hodiny a sledovat i pomalé děje.
Pro upřesnění, rozdíl ve vzdálenosti obou dun začal růst hned na začátku pokusu, když se první vlna pohybovala rychleji, vznikaly za ní víry, které tu druhou zpomalovaly/odtlačovaly. Rovnováha nastala až v okamžiku, kdy byly obě duny od sebe vzdáleny stejně oběma směry – tj. nacházely se vůči sobě o polovinu obvodu kruhu a nebylo už jasné, které z nich je přední a která zadní.
Je co dalšího zkoumat – mohou např. duny pohybující se proti sobě splynout do jediné? Nebo se od sebe nějak odrazí jako kulečníkové koule? Nebo přitom navíc dojde k výměně materiálu tak, že se vyrovná hmotnost/velikost obou dun či se alespoň větší duna trochu zmenší? Kupodivu to nevíme, v přírodě tyto jevy nikdo nepozoroval, naštěstí nebude problém dále různě upravovat příslušný simulátor/trenažér. Jinou možností je zkusit další zákonitosti zjišťovat analýzou časových řad satelitních snímků pouštních oblastí. Netřeba se také omezovat na interakce dvou dun, nejzajímavější chování a vznik uspořádanosti by se dal čekat na úrovni celého dunového pole.
Ač pořádání a sledování závodů hromad písku na první pohled vypadá jako nadějný kandidát ceny Ig Nobel, ve skutečnosti mohou mít výsledky i praktický význam. Někde duny ohrožují dálnice, jinde zanášejí plavební kanály, eventuálně jejich pohyb provází také šíření pouští, takže se těmto přesunům běžně pokoušíme různými prostředky bránit.
Wake induced long range repulsion of aqueous dunes, Physical Review Letters (2020). https://journals.aps.org/prl/accepted/1b07dY9bS141bb7a214c989362b45368045733790
Zdroj: University of Cambridge/Eurekalert.org
