Kum tepeleri birbirleriyle ‘iletişim’ kuruyor
Cansız nesneler olmalarına karşın, kum tepelerinin birbirleriyle ‘iletişim kurabildikleri' keşfedildi. Cambridge Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, kum tepelerinin hareket ettikçe akıntı yönündeki komşularıyla etkileşime girdiğini ve onları kendilerinden uzaklaştırdıklarını gözlemledi.
Sarah Collins
Araştırmacılar deneysel bir ‘yarış pisti’ kullanarak, iki özdeş kumulun birbirine yakın bir şekilde ilerlemeye başladığını gözlemlediler; fakat zaman geçtikçe birbirlerinden ayrıldılar. Bu etkileşim, aşağıda kalan kumulu iterek kendinden uzaklaştıran yukarıdaki kumuldan yayılan türbülanslı girdaplar tarafından kontrol ediliyordu. Physical Review Letters dergisinde paylaşılan araştırma sonuçları, gemilerin kullandığı ulaşım kanallarını tehdit eden, çölleşmeyi genişleten ve karayolları gibi altyapıları toprak altına gömebilen uzun vadeli kumul göçlerinin incelenmesi için bir anahtar niteliği taşıyor.
‘SOSYAL BİR GRUP’ GİBİ HAREKET EDİYORLAR
Bir kum yığını rüzgâra ya da su akışına maruz kaldığında, bir kumul şekli oluşturur ve akıntıyla birlikte aşağı doğru hareket etmeye başlar. Kum tepeleri, ister çöllerde ister nehir dipleri veya deniz yataklarında olsun, nadiren etrafından yalıtılmış biçimde oluşur ve bunun yerine genellikle ‘kumul alanları’ veya ‘koridorlar’ diye bilinen çarpıcı desenler oluşturarak büyük gruplar halinde ortaya çıkarlar.
Aktif kum tepelerinin göç ettiği uzun zamandır bilinen bir olgu. Genel olarak ifade edersek, bir kumulun hızı boyutuyla ters orantılıdır: yani, daha küçük kumullar daha hızlı hareket ederken büyük kumullar daha yavaş hareket ederler. Bu noktada anlaşılamayan şey, bir alandaki kumulların birbirleriyle etkileşip etkileşmediği ve cevap ‘evet’ ise nasıl etkileştiği.
Cambridge Üniversitesi Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik Bölümü’nde doktora adayı ve araştırmanın başyazarı olan Karol Bacik, “Kumul etkileşimi konusunda farklı teoriler söz konusu: Biri, farklı boyutlardaki kumulların birbiriyle çarpışması ve devasa bir kumul oluşturana dek çarpışmaya devam etmesidir; ancak bu olgu şimdiye dek doğada gözlemlenmedi” diyor. “Bir diğer teori, aynı boyutlara ulaşana ve aynı hızda hareket edene kadar, kumulların –tıpkı sıçrayıp duran bilardo topları gibi- birbirleriyle çarpışabileceği ve kütle alışverişi yapabileceği yönünde; fakat bu teorileri deneysel olarak doğrulamamız gerekiyor.”
BİR İHTİMAL DAHA VAR
Şimdiyse, Bacik ve Cambridge’de görevli meslektaşları bu açıklamaları sorgulayan sonuçlar ortaya koydular. Araştırmayı yürüten Dr. Nathalie Vriend, “Daha önceki modelin parçası olmayan fiziksel bir durum keşfettik” diyor.
Kum tepeciklerinin davranışlarını modelleme çalışmalarının büyük kısmı sayısal ortamda yapılıyor; fakat Vriend ve laboratuardaki arkadaşları, kumulların uzun vadeli davranışlarını izlemelerini sağlayacak benzersiz bir deneysel tesis tasarladı ve inşa ettiler. Su dolu oluklar, bir laboratuvar ortamında kum tepelerinin hareketlerini incelemek için yaygın biçimde kullanılan araçlardır; bununla birlikte, bu ortamda kum tepeleri yalnızca tankın sonuna ulaşana dek gözlemlenebiliyor.
Cambridge araştırmacıları, bunun yerine dairesel bir kanal inşa ettiler; böylece kum tepeleri oluk içerisinde dönüşlerini gerçekleştirirken saatler boyunca gözlemlenebiliyor ve ayrıca yüksek hızlı kameralar kum tepelerindeki tekil parçacıkların akışını izlemelerine de olanak sağlıyor.
Bacik, başlangıçta iki kumul arasındaki etkileşimi inceleme niyetinde değildi: “Aslında, yalnızca veri toplama işini hızlandırmak için tanka birden fazla kumul koyduk ve birbirleriyle etkileşime girmeye başladıklarını görmeyi beklemiyorduk” diyor.
BİRBİRLERİNE GÖRE KONUMLANIYORLAR
İki kumul, hareket etmeye aynı hacimde ve aynı şekilde başladı. Akıntı iki kum tepesi boyunca ilerlemeye başladığında, kumullar da hareket etmeye başladılar. BP Institute for Multiphase Flow’da (BP Çok Evreli Akış Enstitüsü) çalışan Vriend, “Bir kumulun hızının yüksekliğiyle bağlantılı olduğunu bildiğimizden, iki kumulun aynı hızda hareket etmesini bekliyorduk” diyor. “Buna karşın, gözlemlerimiz bu yönde gerçekleşmedi.”
Başlangıçta, öndeki kumul arkadaki kumuldan daha hızlı hareket etti; fakat deney devam ettikçe, iki kumul neredeyse aynı hızda hareket edene dek öndeki kumul yavaşlamaya başladı.
En önemlisi, iki kumul boyunca gerçekleşen akış modelinin farklı olduğu gözlemlendi: Akıntı öndeki kumul tarafından saptırılarak arkadaki kumulda ‘girdaplar’ üretti ve onu kendinden uzaklaştırdı. Vriend, “Ön kumul, arka kumulda gördüğümüz türbülans modelini oluşturuyor” diyor. “Ön kumulun arkasındaki akış yapısı bir teknenin arkasındaki çalkantıya benziyor ve arkadaki kumulun özelliklerini etkiliyor.”
Deney sürdükçe, kum tepeleri, dairesel kanalların karşıt taraflarında 180 derecelik ayrışmaya sahip bir denge oluşturana dek birbirlerinden uzaklaşmaya devam ettiler.
Araştırmanın bir sonraki adımı, yapılan gözlemleri ve uydu görüntülerini kullanarak çöllerde büyük ölçekli ve karmaşık kumul göçlerinin niceliksel kanıtlarını kayda geçmek olacak. Kumulları uzun süreler boyunca takip ederek, kum tepelerinin göçünü yönlendirecek önlemlerin etkili olup olmadığını gözlemleyebileceğiz.
Yazının aslı University of Cambridge sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)