Модель объяснила, как формриуются природные арки и колонны
С помощью компьютерной модели математики воспроизвели процесс формирования своеобразных галерей из природных арок и колонн, которые можно встретить в горах Чехии, Иордании и американского штата Юта. Об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий со ссылкой на статью в научном журнале Geomorphology. "Наша модель показывает, как ряды арок и колонн могут возникать внутри пласта горных пород спонтанно, под действием неоднородностей в распределении нагрузки. Единственным необходимым условием для их появления были трещины или тонкие слои других минералов в породах, из-за которых возникает избыток нагрузки и запускается процесс роста арок", – пишут ученые.
В горах часто можно увидеть структуры, похожие на колонны, арки и другие рукотворные объекты, которые, тем не менее, создала природа. Пять лет назад математики из Чехии показали, что эти колонны и арки возникают благодаря своеобразной самоорганизации зерен песка внутри пластов песчаника. Под действием ветра эти пласты постепенно разрушаются, из-за чего и образуются такие арки и колонны. Как тогда показали расчеты ученых, эти частицы крепче "цепляются" друг за друга из-за эрозии. Позже чешские исследователи и их российские коллеги смогли воспроизвести этот процесс, создав детальную математическую модель "роста" одиночной арки.
Опираясь на эти расчеты, математики под руководством профессора Сколтеха Александра Сафонова попытались решить более сложную задачу – узнать,как именно формируются длинные природные колоннады или галереи из арок, примеры которых можно часто увидеть в горах Чехии, Иордании и США. Их расчеты показали, что природа "строит" подобные структуры фактически по тем же принципам, что и одиночные арки и колонны. Для того, чтобы они появились, нужны лишь структуры, которые геологи называют зонами неоднородности. Они могут быть связаны с трещинами или тонкими слоями более мягкой породы.
"При эрозии горной породы в зоне неоднородности происходит перераспределение нагрузок от одной части скалы на другую. [В результате образуются] регулярные области с наибольшим давлением. При дальнейшей эрозии вдоль поверхности скалы возникают арки, соединяющие соседние зоны с большим давлением. Так появляются аркады, которые состоят из последовательности арок", – объяснил Сафонов.
Созданная математическая модель, как предполагают ученые, не только объясняет существование так называемых "горных городов", сложных систем из множества природных арок, колонн и прочих структур на территории Чехии и США, но и сводов внутри скал на берегах морей и океанов во всех уголках мира. Их изучение, как считают исследователи, поможет инженерам и архитекторам усовершенствовать рукотворные аналоги этих природных объектов.
