28 Декабря 2017
МОСКВА, 28 декабря Математики из Сколтеха раскрыли залог формирования самых необычных природных структур – изящных колонн, арок и прочих архитектурных типов, которые нередко можно столкнуть в горах, и опубликовали свои выводы в журнале Scientific Reports.
Самыми яркими и необычными из них являются гигантские каменные дуги, мосты, колонны и прочие сложные структуры, которые можно увидеть в горах, сложенных из песчаника и других мягких пород. История их формирования была одной из самых интересных загадок для человечества, и многие несведущие люди известного предполагали, что их вылепили представители древних цивилизаций или даже гости из космоса.
Три года назад математики из Карлова университета в Праге (Чехия) выяснили, что их скульптором был ветер, а не пришельцы или древние зодчие. Они обнаружили, что эти колонны и арки возникают в результате необычного процесса самоорганизации зерен песка внутри пластов песчаника, разрушаемых ветром, который заставляет их крепче зацепляться друг за друга по мере рождения арки или колонны.
Игорь Останин, научный сотрудник Сколтеха, и его коллеги заинтересовались обретением чешских коллег, когда они заметили, что описанный ими феномен очень похож на то, как самые продвинутые конструктора и архитекторы оптимизируют сегодня выкройку и структуру рукотворных колонн, арок и прочих сооружений, где одновременно необходима и высокая прочность, и небольшой вес.
Мы не могли не заметить, что похожие методы поиска оптимальных форм сооружений широко используются в современной индустрии. Эти методы, вторичная структурная оптимизация, основаны на постепенном удалении неэффективного материала. Наиболее поразительным аспектом этого тождества является то, что точный критерий, по которому избегает материал при оптимизации, реальным точно совпадает с критерием, следующим из физики процесса эрозии, рассказывает Игорь Останин, научный сотрудник Сколтеха.
Руководствуясь этой догадкой, Останин и его коллеги создали набор точных формул, описывающих процесс ветровой эрозии, и попытались построить арку при его помощи, используя компьютерную модель пласта кварцита.
Она была крайне простой – песчаник, по сути, состоял из множества почти не связанных друг с другом кубов, давивших на соседей с определенной силой. Если эта сила превышала определенное значение, то ветер не мог сместить этот кубик с места, а в противном случае он исчезал из пласта через определенный промежуток времени.
Экспериментируя с этой моделью, российские ученые подтвердили выводы их чешских коллег и раскрыли несколько физических принципов, вдолдонивающих то, как рождаются эти колонны и арки. В самом общем виде им вышло показать, что ветер играет роль своеобразного компьютера, который пытается придать пласту из песчаника такую форму, при которой внутри него накапливается минимальное количество энергии упругой деформации, очень постепенно и случайно удаляя самые слабые элементы из конструкции.
Изначально этот процесс протекает очень быстро, однако через несколько сотен лет, когда форма колонны или арки уже подходит к идеальной, эрозия резко замедляется, так как почти все кубики начинают цепляться друг за друга с очень большой силой. Благодаря этому реальные горные дуги и колонны могут существовать миллионы лет в почти нетронутом виде.
Подобные выводы, как отмечает Останин, важны не только для инженеров и геологов, но и для людей, призанятых поисками следов внеземной жизни. Теперь, как подчеркивают знаменитые математики, подобные структуры, которые, к примеру, могут быть открыты на Марсе, в принципе нельзя признать следами внеземных цивилизаций.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....