Arcurile și podurile naturale, coloanele, bolțile și alte formațiuni exotice de gresie fascinează prin forma lor extraordinară și stabilitatea absolut de neînțeles. Au fost întotdeauna o sursă de surpriză și curiozitate pentru multe generații de oameni de știință, iar oamenii obișnuiți au luat uneori aceste statui pentru „salutări” de la civilizațiile antice sau chiar extratereștri. În general, era clar că arhitecții lor principali erau vântul, apa și soarele, dar până de curând, motivul formelor lor non-banale a rămas un mister.
Primul studiu experimental și teoretic solid al mecanismelor de eroziune care stau la baza formării arcurilor naturale a fost realizat acum trei ani de către matematicieni de la Universitatea Charles din Praga. Ei au descoperit că formele apar dintr-un proces unic de autoorganizare a boabelor de nisip din straturile de gresie. Oamenii de știință au emis ipoteza că eroziunea naturală îndepărtează în primul rând materialul neaccentuat, care este „ineficient” în ceea ce privește distribuția sarcinii. Motivul acestui comportament constă în legea fricțiunii uscate - cu cât particulele de material sunt mai puternice comprimate de straturi adiacente de material, cu atât este mai dificil să le separe.
Cercetătorii Skoltech au fost fascinați de ideea colegilor lor de la Praga și au continuat să studieze problema mecanismelor pentru formarea unor astfel de structuri. Au decis să privească fenomenul eroziunii ca un proces de optimizare a formei (optimizarea formei este acum utilizată pe scară largă în industria modernă, când inginerii și arhitecții îmbunătățesc forma și structura structurilor pe care le ridică, unde sunt necesare atât rezistență, cât și greutate redusă). Și apoi, pentru a-și testa ideea, oamenii de știință au creat un program matematic care descrie procesul de eroziune a vântului și, cu ajutorul acestuia, au construit un arc folosind un model computerizat al stratului de gresie. Modelul de gresie consta din multe cuburi aproape nelegate, care acționează asupra vecinilor cu o anumită forță. Dacă această forță a depășit o anumită valoare, atunci vântul nu ar putea muta „cubul” din locul său,în caz contrar, a dispărut din rezervor după o anumită perioadă de timp, relatează RIA Novosti.
Experimentând cu acest model, oamenii de știință ruși au confirmat ideea colegilor lor cehi și au dezvăluit câteva principii fizice care explică modul în care se nasc coloanele și arcurile. În forma lor cea mai generală, au arătat că vântul joacă rolul unui fel de „computer” care încearcă să modeleze stratul de gresie într-o astfel de formă încât o cantitate minimă de energie de deformare elastică se acumulează în interiorul acestuia, eliminând treptat și accidental cele mai slabe elemente din structură.
Inițial, acest proces se desfășoară rapid, dar după câteva sute de ani, când forma unei coloane sau arcade se apropie deja de ideal, eroziunea încetinește brusc, deoarece aproape toate „cuburile” încep să se agațe una de cealaltă cu mare forță. Datorită acestui fapt, pot exista arcuri și coloane montane reale de milioane de ani într-o formă aproape intactă.
Astfel de concluzii sunt importante nu numai pentru ingineri și geologi, ci și pentru oamenii care caută urme de viață extraterestră. Acum, așa cum subliniază matematicienii ruși, astfel de structuri, care, de exemplu, pot fi descoperite pe Marte, în principiu nu pot fi considerate urme ale civilizațiilor extraterestre.
