Глубоко в пещере известняка, сказочный пейзаж блестит. Солома содовой, драпировки, попкорн и flowstone подражают предметам повседневного пользования, которых они названы по имени, в то время как сталагмиты растут вверх от пола полости, и сталактиты свисают с потолка как клыки некоторого troglodytic монстра.
Теперь, группа spelunking исследователей придумала математическое уравнение, объясняющее, как сталагмиты растут.Формирования полости осуществляют в пещерах известняка более чем тысячи лет, поскольку вода медленно сочится из камня и вносит твердый карбонат кальция в своем пути.
Разнообразные формы этих объектов зависят от геометрии камня и суммы проточной воды. До недавнего времени никто не был в состоянии количественно объяснить, почему депонированный карбонат кальция формирует изящные формы вместо больших шариков белого материала.В Physical Review Letters 14 января бригада физиков делает первый шаг. По словам аспиранта Мартина Шорта и коллег в Аризонском университете и Национальном парке Пещер Kartchner, скорость роста сталагмита зависит от толщины воды, текущей по нему.
Водный слой имеет тенденцию быть самым толстым в наконечнике сталагмита, где капля воды первоначально приземляется и утончается, поскольку капелька распространяется вниз к широкой основе. Чем более толстый водный слой, тем больше карбоната кальция, депонированного, и быстрее сталагмит, растет в том направлении. Любопытно, математика, которую придумали физики, предсказывает сталагмиты, и сталактиты должны иметь «идеальную форму», форма конуса, варьирующаяся только по размеру, никогда по углу склона конуса.
Для проверки этого исследователи перешли к Пещерам Аризоны Kartchner, сфотографированным сталагмитам, и сравнили их с виртуальными сталагмитами, сгенерированными от уравнения. Результаты подобраны красиво.
Группа «изящно» объясняет явление, знакомое многим, но плохо понятое, говорит Говард Стоун, физик в Гарвардском университете. Между тем Аризонская группа спешит для объяснения другого, более сложных форм полости.