תופעת המים המתים: כיצד מתו הספינות החזקות של קליאופטרה?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

הבלימה והטלטול הבלתי מוסברים בעבר של ספינות בפעילות מלאה במים המתים כביכול קיבלו סוף סוף הסבר מדעי.

כאשר הספינה נכנסת למים מתים, המסע מושהה. במקרה הטוב, כלי עם מנועים פעילים במלואם יאט, במקרה הרע הוא ייעצר. רוח גב יכולה לעזור למלחים, אבל גם עם מפרשים מלאים, הספינה תנוע לאט יותר ממה שהיא צריכה.

תופעת המים המתים הבחינה לראשונה על ידי החוקר הנורבגי Fridtjof Nansen ב-1983. בהגיעו לצפון סיביר, הנוסע מצא את עצמו באזור שבו ספינתו האטה כל כך עד שהתקשה לשלוט בו. ננסן לא תפס במהירות את המהירות הדרושה, ולא הבין מה קרה.

בשנת 1904 תיאר הפיזיקאי והאוקיאנוגרף השוודי וואן וולפריד אקמן תופעה דומה. במעבדתו הקים המדען ניסוי במים בעלי מליחות שונות, כמו בחלק ההוא של האוקיינוס הארקטי, שבו ננסן "נעצר" קודם לכן. אקמן גילה שגלים מכניים נוצרים בממשק בין השכבות. כאשר תחתית הספינה מקיימת אינטראקציה עם הגלים הללו, הם יוצרים גרור נוסף.

לאחר גילויו של אקמן, מדענים הבינו שתופעת המים המתים נגרמת מצפיפות שונה של שכבות נוזל. הבדלים בצפיפות יכולים להתרחש עקב מליחות או טמפרטורות מים שונות. אבל בכל מקרה, לקברניט הספינה יש רק שתי אפשרויות. הוא יכול להתבונן ברוגז כיצד הספינה נגררת במהירות נמוכה וחריגה קבועה, שפעם הרגיש נאנסן; או לעמוד על הגשר ולהתנדנד אחרי הספינה, לחוות את ההתרגשות הפתאומית שהתגלתה במעבדה על ידי אקמן.

מתוך הבנת הגורם והסוגים של תופעת המים המתים, מדענים לא הכירו את המנגנון של לכידת ספינות בשבי גל. רק לאחרונה, פיזיקאים, מכניקת נוזלים ומתמטיקאים ממכון CNRS למדעי הטבע ומהמעבדה למתמטיקה ומדעים שימושיים של אוניברסיטת פואטייה תיארו לראשונה את התופעה המסתורית הזו. הודעה לעיתונות עבור המחקר זמינה באתר CNRS.

צוות המדענים סיווג את הגלים המתרחשים כאשר שכבות של נוזל בצפיפות שונה באות במגע זו עם זו, ולאחר מכן דימה את תנועת הספינה לאורך גלים המתוארים. סימולציות הראו שאפקט המים המתים מתרחש כאשר גלים יוצרים משהו כמו מסוע. ב"טייפ" הזה הספינה בקושי מורגשת בתנועה קדימה או אחורה, מה שנראה כמו האטה מהצד.

הניסוי גם הראה שאין הבדלים מהותיים בין התופעות שנצפתה על ידי נאנסן ב-1983 לאקמן ב-1904. התנודות של אקמן נרטבות בהדרגה, והספינה מתחילה לנוע באיטיות ובמהירות קבועה.

עבודתם של מדענים הולידה מיד השערה חדשה על אחת התעלומות העתיקות ביותר של האנושות. עדיין לא ידוע מדוע במהלך קרב אקטיום (31 לפנה ס) נהרגו ספינותיה החזקות של קליאופטרה כשהתנגשו בצי החלש של אוקטביאנוס. אם נניח שמפרץ אקטיה, שבו התרחש הקרב, היה מלא במים מתים, מתברר מדוע כוחן של ספינותיה של קליאופטרה לא עזר לשליט. החיכוך הוא ביחס הפוך למהירות: ככל שאתה גורר יותר על משטח מתנגד, כך הוא מתנגד יותר. משמעות הדבר היא שהספינות החלשות של אוקטביאן במים המתים יכולות להיות ניתנות לתמרון ומהירות יותר מהצי החזק של מלכת מצרים.