ظاهرة المياه الميتة: كيف ماتت سفن كليوباترا القوية؟

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

أخيرًا ، تلقى الكبح الذي لا يمكن تفسيره والاهتزاز للسفن التي تعمل بكامل طاقتها في ما يسمى بالمياه الميتة تفسيرًا علميًا.

عندما تدخل السفينة المياه الميتة ، تتوقف الرحلة مؤقتًا. في أفضل الأحوال ، سوف تتباطأ السفينة ذات المحركات التي تعمل بكامل طاقتها ، وفي أسوأ الأحوال ستتوقف. يمكن أن تساعد الرياح الخلفية البحارة ، ولكن حتى مع وجود أشرعة كاملة ، فإن السفينة ستتحرك أبطأ مما ينبغي.

لاحظ الباحث النرويجي فريدجوف نانسن ظاهرة المياه الميتة لأول مرة في عام 1983. متجهًا إلى شمال سيبيريا ، وجد المسافر نفسه في منطقة تباطأت فيها سفينته كثيرًا بحيث أصبح من الصعب عليه السيطرة عليها. لم يلتقط نانسن السرعة اللازمة بسرعة ، ولم يفهم ما حدث.

في عام 1904 ، وصف الفيزيائي السويدي وعالم المحيطات واغن والفريد إكمان ظاهرة مماثلة. في مختبره ، أجرى العالم تجربة على المياه ذات الملوحة المختلفة ، كما هو الحال في ذلك الجزء من المحيط المتجمد الشمالي ، حيث "توقف" نانسن في وقت سابق. اكتشف إيكمان أن الموجات الميكانيكية تتشكل عند السطح البيني بين الطبقات. عندما يتفاعل قاع السفينة مع هذه الموجات ، فإنها تخلق سحبًا إضافيًا.

بعد اكتشاف إيكمان ، أدرك العلماء أن ظاهرة الماء الميت ناتجة عن كثافات مختلفة من الطبقات السائلة. يمكن أن تحدث الاختلافات في الكثافة بسبب اختلاف الملوحة أو درجات حرارة الماء. لكن على أي حال ، فإن قبطان السفينة لديه خياران فقط. يمكنه أن يشاهد بانزعاج كيف تسحب السفينة بسرعة منخفضة بشكل غير طبيعي ، وهو ما شعر به نانسن ذات مرة ؛ أو الوقوف على الجسر والتأرجح بعد السفينة ، مختبرين الإثارة المفاجئة التي اكتشفها إيكمان في المختبر.

من خلال فهم سبب وأنواع ظاهرة المياه الميتة ، لم يعرف العلماء آلية احتجاز السفن في أسر الأمواج. في الآونة الأخيرة فقط وصف الفيزيائيون وميكانيكا الموائع وعلماء الرياضيات من معهد CNRS للعلوم الطبيعية ومختبر الرياضيات والعلوم التطبيقية بجامعة بواتييه هذه الظاهرة الغامضة لأول مرة. بيان صحفي للدراسة متاح على موقع CNRS.

صنف فريق العلماء الموجات التي تحدث عندما تتلامس طبقات السوائل ذات الكثافة المختلفة مع بعضها البعض ، ثم قاموا بمحاكاة حركة السفينة على طول الموجات الموصوفة رياضيًا. أظهرت المحاكاة أن تأثير الماء الميت يحدث عندما تشكل الأمواج شيئًا مثل الحزام الناقل. على هذا "الشريط" ، بالكاد تكون السفينة تتحرك للأمام أو للخلف ، والتي تبدو وكأنها تباطؤ من جانبها.

كما أظهرت التجربة أنه لا توجد فروق جوهرية بين الظواهر التي لاحظها نانسن في عام 1983 وإيكمان في عام 1904. تذبذبات إكمان رطبة تدريجياً ، وتبدأ السفينة في التحرك ببطء وبسرعة ثابتة.

أدى عمل العلماء على الفور إلى ظهور فرضية جديدة حول أحد أقدم ألغاز البشرية. لا يزال من غير المعروف لماذا قُتلت سفن كليوباترا القوية أثناء معركة أكتيوم (31 قبل الميلاد) عندما اصطدمت بأسطول أوكتافيان الضعيف. إذا افترضنا أن خليج أكتيا ، حيث دارت المعركة ، كان مليئًا بالمياه الميتة ، يصبح من الواضح لماذا لم تساعد قوة سفن كليوباترا الحاكم. يتناسب الاحتكاك عكسياً مع السرعة: فكلما سحبت على سطح مقاوم ، زادت مقاومته. هذا يعني أن سفن أوكتافيان الضعيفة في المياه الميتة يمكن أن تكون أكثر قدرة على المناورة وأسرع من الأسطول القوي لملكة مصر.