Компьютерная модель, созданная учеными Сколтеха и их чешскими коллегами показывает, как ряды арок и колонн могут возникать из-за перераспределения нагрузки внутри горных пород
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, сообщает ТАСС. 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.
Источник: nauka.tass.ru
Источник: scientificrussia.ru
