Füüsikud: liivaluited suhtlevad omavahel
Nii maismaal kui veepõhjas esinevad luited enamasti hulgakaupa, kuid kuigi need looduslikud struktuurid mõnikord omavahel lähedalt kokku puutuvad, vajavad nad aeg-ajalt ka „isiklikku ruumi“.
Füüsikud on avastanud, et kui kaks ühesugust luidet läbivad pikki vahemaid, muudavad nad ootamatult enda liikumise tempot selleks, et levida ühetasaselt. Taoline nähtus on tõstatanud küsimuse, kuidas saavad liivakuhilad omavahel „suhelda“.
„Kahtlemata on tegemist kommunikatsiooniga,“ leiab Ühendkuningriigis tegutseva Cambridge’i ülikooli füüsik Nathalie Vriend. „Kui ma müksan enda ees seisvat inimest, siis on see miski, mida mina teen. Meie ei räägi siin aga ajudega inimestest, vaid liivaluidetest, mis omavahel suhtlevad — elututest objektidest, mis vahetavad vastastikku informatsiooni.“
Mõistagi ei saa liivaluited omavahel kõnelda. Uurijad aga väidavad, et see, kuidas luited suhestuvad jõududega, mis neid liigutavad — nt tuule või veevooluga —, muutub vastavalt sellele, kuidas needsamad jõud mõjutavad teisi, ümbritsevaid luiteid. Sellisel moel „edastavad“ need ainelised struktuurid „informatsiooni“ enda asukoha kohta.
Taoline tõlgendus satub vastuollu hulga teoreetiliste mudelitega, mille najal on püütud luidete liikumist matkida. Paraku liiguvad looduslikud luited enamasti nii aeglaselt ja läbivad nii pikki vahemaid, et nende uurimine on äärmiselt keeruline.
Reeglina käsitletakse neid moodustisi iseliikuvate autonoomsete toimijatena (ingl self-propelling autonomous agents), mis võivad mõnikord omavahel kokku põrgata või üksteist n-ö alla neelata, kuid ei pruugi toimida omavahel koostöös.
„Teise teooria kohaselt võivad luited kokku põrgata ja vahetada massi, umbes nagu omavahel põrkuvad piljardikuulid, kuni nende mõõtmed ja liikumise kiirus võrdsustuvad,“ selgitas Cambridge’i ülikooli teoreetiline füüsik Karol Bacik.
Uute andmete valguses tunduvad mõlemad selgitused ebapiisavad. Üldiselt liiguvad väiksemad luited kiiremini ja suuremad aeglasemalt, mis annab mõista, et sama suured luited võiksid liikuda sama kiirusega. Värske uurimuse tulemuste kohaselt ei ole see aga alati nii.
Selle asemel võivad sarnase mahu ja kujuga luited „tegutseda“ vastavalt omavahel vahetatud „teabele“, kiirendades või aeglustades tempot vastastikuse vahemaa suurendamiseks ilma selle protsessi käigus olulisel määral masse vahetamata. „Me oleme avastanud füüsika, mida pole varem mudelitesse hõlmatud,“ kinnitas Vriend.
Ülikooli töörühm konstrueeris pöörleva, veega täidetud kanali, milles neil õnnestus korraga mitme tunni vältel kaht ühesugust tehisluidet ringliikumises hoida. Algses tempos liikumise asemel hakkas eespool liikuv luide katse käigus liikuma kiiremini.
Pärast 180 kraadi võrra liikumist ringikujulise kanali teise serva aeglustus juhtiva luite tempo ja võrdustus teise luite kiirusega.
„Juhtiva luite voolustruktuur meenutab paadi taga levivat kiiluvett e järellainetust,“ kommenteeris Vriend, „ja see mõjutab järgneva luite omadusi.“
Veevoolus turbulentsust tekitades tõukab ees liikuv luide endale järgnevat. Teisisõnu — juhtiv struktuur on allavoolu liikuva kaaslasega vastastikuses suhtes ja pidurdab tolle liikumist, „pidades sidet“ järellainetuse vahendusel ja loovutades protsessi käigus väga vähe oma massist.
Seesugust lähedalasuvate luidete tõukumist looduslikus keskkonnas on varem täheldatud satelliitülesvõtetel, kuid toda protsessi suunavaid jõude pole seni täielikult mõistetud.
Isegi pärast seda, kui uurijad otsustasid muutujaid moduleerida ja paigutasid katsekanalisse kaks veidi erineva suurusega luidet, täheldasid nad samasugust mõju. Suurem eespoolne luide kiirendas algul liikumistempot, kuid sedamööda, kuidas luidete vaheline vahemaa vähenes ja juhtiva luite järellainetus nõrgenes, hakkas allavoolu paiknev väiksem luide kiiremini liikuma.
Lõpuks tasakaalustas kirjeldatud mõju struktuuride dünaamika omavahel nii, et need liikusid ühesuguses tempos ja vältisid kõiki võimalikke kokkupõrkeid.
Kui samasugune protsess mõjutab ka maismaal liikuvaid luiteid, võib selle põhjalikum tundmaõppimine olla uskumatult oluline kliimamuutuse mõjudeks valmistumise juures. Aastate vältel on globaalne soojenemine kiirendanud luidete liikumist mõnedes maailma piirkondades, sh USA-s, Aafrikas ja Antarktikas.
See, kui inimkond suudab välja nuputada, kuhu need massiivsed moodustised liiguvad — ja millised jõud nende liikumist mõjutavad —, võimaldab eelseisvateks kokkupõrgeteks paremini ette valmistada põllumajanduspiirkondi, taristut ja elatise teenimise võimalusi.
