Команда физиков из нескольких университетов США исследовала, что происходит под поверхностью земли в момент мощного удара — например, при взаимодействии с ракетой или метеоритом. Оказалось, в частности, что материалы вроде песка становятся устойчивее по мере увеличения силы удара. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко о результатах сообщается также в соответствующем пресс-релизе.
Ученые разработали технологию, которая позволила им в лаборатории создать симуляцию высокоскоростного воздействия на почву и посмотреть при помощи замедленной съемки, что происходит в результате такого удара.
Они запускали небольшой металлический снаряд со скоростью 6 м/с с высоты чуть более двух метров в яму, заполненную бисером. В момент воздействия кинетическая энергия снаряда передавалась отдельным бусинкам, каждая из них передавала дальше всем соседним и так далее, таким образом поглощая силу удара. Все действие записывалась высокоскоростной камерой.
Происходящее можно было наглядно увидеть на замедленной съемке, поскольку физики использовали прозрачные бусины, которые по-разному проводили свет, будучи по-разному сжатыми. Таким образом, можно было увидеть картинку, как удар снаряда трансформируется во взаимодействие между бусинами, куда приходится наибольшая сила воздействия и так далее.
Меняя плотность бусин, ученые моделировали удар разной силы и смотрели, что это меняет в картине распространения. Оказалось, что на высоких скоростях энергия удара распределяется гораздо быстрее и эффективнее, бусины сильнее прижимаются друг к другу, происходит более мощное сопротивление удару.
Авторы приводят простую метафору для понимания этой закономерности. Представьте, что вам надо пройти сквозь плотную толпу людей. Чем быстрее вы будете бежать, тем сложнее вам будет это сделать, тем большее сопротивление вы будете встречать на своем пути.
Эксперименты объяснили, в частности, почему ракету, проникающую в грунт, не удается создать посредством увеличения мощности и скорости их движения. Чем сильнее воздействует ракета, тем сильнее сопротивляется и слой почвы и песка. Собственно, финансировало исследование ведомство, занимающееся вопросами противодействия военной угрозе.
Источник: http://scientificrussia.ru/news/chto-proishodit-pod-zemlej-v-moment-udara-meteorita-ili-rakety