Kaliforniya’daki Vefat Vadisi’nin Racetrack Playa bölgesinde yıllardır gözlemlenen farklı bir tabiat olayı, bilim insanlarının ilgisini çekmeye devam ediyor. “Yarışan kayalar” ya da “yelkenli taşlar” olarak anılan bu gizemli hareketler, vakitle pek çok farklı açıklamayla gündeme geldi. Lakin yaklaşık on yıl evvel, bu fenomenin gerisinde yatan sistem bilimsel olarak aydınlatıldı.
Şimdi ise birebir tabiat olayı, değişik bir deneysel çalışmaya ilham kaynağı olmuş durumda. Racetrack Playa, yılın büyük kısmında kupkuru olan, dümdüz bir göl yatağı. Lakin araziyi değişik kılan, yüzlerce taşın gerisinde bıraktığı uzun ve kıvrımlı izler. Birtakım taşlar birkaç yüz kilogramı buluyor ve buna karşın, güya biri tarafından itilmiş üzere izler eşliğinde yer değiştirmiş oluyor. Bu ağır taşların rüzgarla hareket etmesi fizikî olarak pek mümkün görünmese de, 2014 yılında yapılan bir saha çalışması bu soruya net bir cevap getirdi.
Söz konusu çalışmada, Profesör Richard Norris, taşların buzla kaplı sığ su katmanlarında, rüzgarla itilen ince buz levhaları sayesinde hareket ettiğini ortaya koydu. Bu hareket, yalnızca muhakkak şartlar sağlandığında gerçekleşiyor: Sert tabanlı göl yatağı, ender gelen yağmurlar sonrası suyla kaplanıyor, akabinde geceleri oluşan buz katmanları gündüz güneşinde çatlayarak yavaşça kayıyor ve üzerindeki taşları da birlikte sürüklüyor. Bu olay, lakin birkaç yılda bir gözlemlenebilecek kadar az yaşanıyor.
Bu fikirden ilham alan Virginia Tech doktora öğrencisi Jack Tapocik, laboratuvar ortamında emsal lakin farklı bir deney gerçekleştirdi. Deneyde birebir tabiat şartlarını taklit etmek yerine, alüminyum bir yüzey üzerine buz diskleri yerleştirdi. Bu yüzey, taraflı su akışını sağlayan ince kanallarla balıksırtı deseninde tasarlanmıştı. Buz diskleri erimeye başladığında, altında oluşan su katmanı sayesinde istikametli bir hareket gerçekleşti. Üstelik bu hareket, tabiattaki örneğin bilakis, rüzgar üzere harici bir itici güce gereksinim duymuyordu.
Bir botun ırmak akıntısıyla sürüklenmesi gibi
Tapocik bu süreci, bir botun ırmak akıntısıyla sürüklenmesine benzetiyor. Lakin burada akıntıyı yaratan ne yerçekimi ne de dış bir kuvvet; yüzeydeki oyuklar. Eriyen buzun oluşturduğu su, bu kanallar boyunca hareket ederek buz diskini de peşinden sürüklüyor.
Araştırma beklenmeyen bir müşahedeyle daha da dikkat cazibeli hale geldi. Metal yüzey su itici bir unsurla kaplandığında, buz diskinin daha kolay hareket etmesi bekleniyordu. Lakin tersine, disk bir müddet sabit kaldıktan sonra aniden yüksek süratle fırladı. Takım bu ani hareketi “sapan etkisi” olarak tanımladı. Deneye nazaran, yüzeyin suyu itmesi nedeniyle fazla eriyik su buzun altından süratle dışarı akıyor, buz ise yüzeye süreksiz olarak yapışıyordu. Fakat su birikintisi muhakkak bir noktada dengeyi bozduğunda, buz yerinden kopuyor ve süratle ileri hakikat atılıyordu. Bu, Racetrack Playa’daki taşlardan çok daha süratli bir harekete neden oldu.
Bu müşahede, tabiattaki taş hareketinden çok, Leidenfrost tesiri olarak bilinen diğer bir fizikî olayı andırıyor. Bu tesir, su damlalarının sıcak yüzeyde buhar katmanı üzerinde kayarak hareket etmesiyle oluşuyor. Tapocik’in deneyinde ise buhar değil, eriyen buz ve sıvı akış devreye giriyor. Ayrıyeten deneyde kullanılan diskler, Leidenfrost damlalarından çok daha büyük boyutlarda ve büsbütün katıdan sıvıya geçişe dayanıyor.
Elde edilen sonuçlar, yalnızca bir tabiat olayını taklit etmenin ötesinde, kimi potansiyel teknolojik uygulamaları da gündeme getiriyor. Araştırma grubundan Doçent Jonathan Boreyko, bu sistemin güç üretimi üzere alanlarda değişik sonuçlar doğurabileceğini düşünüyor. Örneğin, yüzey deseni dairesel biçimde tasarlanırsa buz diski eridikçe daima dönebilir. Üzerine yerleştirilecek mıknatıslarla bu dönme hareketinden elektrik üretmek teorik olarak mümkün. Fakat bu senaryoda bir mahzur var: Buzun erimesiyle oluşan hareket, bir sefer tamamlandıktan sonra sona eriyor. Devamlılık için sistemin tekrar soğutulup buzun tekrar dondurulması gerekiyor. Yani kelam konusu olan bir “sonsuz döngü” değil.
Araştırmacılar, bu düzeneğin pratikte daha uygulanabilir olduğu alanlara dikkat çekiyor: Buz çözülmesini hızlandıran sistemler, kendi kendini temizleyen yüzeyler yahut güç harcamadan sıvı taşıyabilen mikro yapılar üzere…
