Οι κύριοι των φυσικών καταστροφών

Παλιρροιακό κύμα - FloWave, Εδιμβούργο

Με δυνατότητα δημιουργίας κυμάτων ύψους 28 μέτρων, το FloWave του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου είναι η μεγαλύτερη δεξαμενή κυκλικών κυμάτων και παλιρροϊκών κυμάτων στον κόσμο.

Η πισίνα πλάτους 25 μέτρων και βάθους 5 μέτρων κατασκευάστηκε για να δοκιμάσει μηχανές κυματικής και παλιρροιακής ενέργειας (που μετατρέπουν την ενέργεια του ωκεανού σε ηλεκτρική ενέργεια), καθώς και για βασική έρευνα σχετικά με το πώς δημιουργούνται τα κύματα στη θάλασσα.

Χρησιμοποιώντας 168 κουπιά ελεγχόμενα από υπολογιστή, ορατά εδώ γύρω από την άκρη, το FloWave μπορεί να παράγει κύματα και παλιρροιακά ρεύματα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Πρόσφατα, ερευνητές του Εδιμβούργου συνεργάστηκαν με ακαδημαϊκούς του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης για να κατανοήσουν καλύτερα πώς μπορούν να σχηματιστούν «φρικτά κύματα» ύψους 25 μέτρων, όταν τα κύματα που ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις διασταυρώνονται. Αυτά τα γιγάντια κύματα πιστεύεται ότι έχουν βυθίσει πολλά πλοία κατά τη διάρκεια των αιώνων.

Το νέφος του νερού σε αυτή τη φωτογραφία, ωστόσο, είναι ένα «κόλπο για πάρτι» και δεν θα συνέβαινε φυσικά. Σαν ανάποδη ρίψη, οι κυματισμοί που δημιουργούνται στην άκρη της δεξαμενής ταξιδεύουν προς το κέντρο, όπου συγκλίνουν και εκτοξεύουν δύο τόνους νερού κατευθείαν στον αέρα.

Σεισμοί - Εγκατάσταση ηλεκτρονικής άμυνας, Ιαπωνία

Το "shake table" στην εγκατάσταση E-Defense (το "E" σημαίνει "Earth") κοντά στο Κόμπε της Ιαπωνίας, είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο.

Η πλατφόρμα 20m x 15m κρύβει μια σειρά από 24 πνευματικά έμβολα, τα οποία ελέγχονται από μηχανικούς για να ανακινούν κτίρια πλήρους κλίμακας σε τρεις κατευθύνσεις, σε εντάσεις σε επίπεδο σεισμού.

Όταν η μηχανικός του Πανεπιστημίου Texas A&M Dr Maria Koliou επισκέφτηκε τον Φεβρουάριο του 2019, περιπλανήθηκε σε αυτά τα πλήρως επιπλωμένα, ξύλινα σπίτια και στη συνέχεια παρακολούθησε τους Ιάπωνες συναδέλφους της να εκτελούν τα προγράμματα shake τους - ένα από τα οποία προσομοίωσε τον σεισμό των 6,9 Ρίχτερ στο Κόμπε που κατέστρεψε 150.000 κτίρια το 1995.

«Ήταν αρκετά εντυπωσιακό», λέει η Κολιού. "Δεν είχα ξαναδεί δοκιμή πλήρους κλίμακας."

Το δεξιό κτίριο ήταν ακόμη και γειωμένο σε χώμα με σωλήνες να περνούν μέσα από αυτό, για να πλησιάσει τις πραγματικές συνθήκες.

Οι Ιάπωνες επιστήμονες εξέτασαν τις δομικές ζημιές που προκλήθηκαν στα σπίτια, με στόχο να μάθουν πώς οι κατασκευαστικές εταιρείες μπορούν να προστατεύσουν καλύτερα τα σπίτια των ανθρώπων κατά τη διάρκεια σεισμών.

Wildfires - Wildfire simulator, Νότια Καρολίνα

Η πυρκαγιά εξαπλώνεται σαν... λοιπόν, πυρκαγιά, σε αυτήν την ειδικά σχεδιασμένη αεροδυναμική σήραγγα στην κομητεία Τσέστερ της Νότιας Καρολίνας.

Αυτό είναι μέρος μιας εξαώροφης ερευνητικής εγκατάστασης που ανήκει στο Insurance Institute for Business and Home Safety (IBHS).

Η σήραγγα χρησιμοποιείται για την προσομοίωση του τι συμβαίνει όταν η καμένη χόβολη οδηγείται από τον άνεμο για να δημιουργήσει τις «θύελλες κάρβουνου» που παρατηρούνται συχνά στις πυρκαγιές, οι οποίες μπορεί να είναι καταστροφικές για τα κοντινά κτίρια.

Στα δεξιά της εικόνας, χόβολα – κατασκευασμένα σε θαλάμους γεμάτες με σάπια φύλλα και ξύλο – φυσούνται στον χώρο δοκιμής από μεταλλικούς αγωγούς. Το κτίριο βρίσκεται σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα έτσι ώστε η χόβολη να μπορεί να φυσηθεί από διαφορετικές κατευθύνσεις.

Οι ερευνητές εξετάζουν πώς η χόβολη εισέρχεται στα κτίρια μέσω των αεραγωγών και εξετάζουν πώς τα καταστρώματα και τα συντρίμμια μπορούν να βοηθήσουν στην εξάπλωση των πυρκαγιών.

Σε αυτήν την εικόνα, τα φυτά κάτω από τα μπροστινά παράθυρα λειτουργούν ως ανάφλεξη, ενώ το ξύλινο σκαλοπάτι έξω από την μπροστινή πόρτα προσθέτει επίσης καύσιμο στις φλόγες.

Tornadoes - Debris Impact Facility, Τέξας

Δεν μπορείτε να πυροβολήσετε μια σφαίρα μέσα από έναν τοίχο από τούβλα, αλλά πυροβολήστε ένα κομμάτι ξύλο σε αυτόν αρκετά δυνατά και ίσως έχετε περισσότερη τύχη.

Εδώ, η λωρίδα του ξύλου θρυμματίζεται, αλλά δεν κινείται αρκετά γρήγορα για να σπάσει τα τούβλα. Ωστόσο, στα 160 χλμ./ώρα, σκίζει ακριβώς, όπως έδειξαν ερευνητές στο Debris Impact Facility στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Τέξας εκτοξεύοντας ένα κομμάτι ξύλο από το πνευματικό τους κανόνι.

Παρόλο που μια σφαίρα από ένα όπλο κινείται πιο γρήγορα, μια λωρίδα ξύλου είναι πιο βαριά, επομένως η πρόσκρουση είναι μεγαλύτερη. Αυτό εξηγεί γιατί τα συντρίμμια που ρίχνονται με μεγάλη ταχύτητα από έναν ανεμοστρόβιλο μπορούν να προκαλέσουν τόση μεγάλη ζημιά.

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν το κανόνι τους για να προσομοιώσουν τις επιπτώσεις των ιπτάμενων συντριμμιών σε ανεμοστρόβιλους που ταξιδεύουν με ταχύτητα έως και 400 km/h, δοκιμάζοντας καταφύγια καταιγίδας, ασφαλή δωμάτια, πόρτες και παράθυρα στα όριά τους.

Ακραίες θερμοκρασίες - Δοκιμαστική εγκατάσταση Scania, Σουηδία

Σε αυτήν την εκλεπτυσμένη κλιματική εγκατάσταση στο Södertälje της Σουηδίας, μπορείτε να ελέγξετε τον καιρό.

Αναπτύχθηκε από τον κατασκευαστή φορτηγών Scania με κόστος 33 εκατομμύρια £, χρειάστηκε τρία χρόνια για να κατασκευαστεί και προορίζεται για τη δοκιμή βαρέων οχημάτων στις πιο σκληρές καιρικές συνθήκες.

Οι χιονοστιβάδες σε αυτήν την εικόνα παράγονται από κανόνια χιονιού όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στα χιονοδρομικά κέντρα, ενώ ένας ανεμιστήρας ύψους 3,75 μέτρων παρέχει τον άνεμο για χιονοθύελλες.

Μια άλλη μέρα, οι συνθήκες θα μπορούσαν να μοιάζουν περισσότερο με καύσωνα στην έρημο, χάρη σε ένα σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας που φτάνει έως τους -35°C και έως τους 50°C.

Η υγρασία μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 5 και 95 τοις εκατό και ακόμη και το μέγεθος των σταγονιδίων της προσομοιωμένης βροχής είναι ρυθμιζόμενο.

Οι κύλινδροι κάτω από τα σταθμευμένα οχήματα επιτρέπουν στους ερευνητές να μιμούνται ταχύτητες έως και 100 km/h καθώς μελετούν μεταβλητές όπως η ορατότητα του οδηγού, η λειτουργία υαλοκαθαριστήρα και η αντίδραση διαφορετικών εξαρτημάτων.

Η Scania ελπίζει ότι οι εγκαταστάσεις της θα συμβάλουν στη βελτίωση της απόδοσης καυσίμου σε απαιτητικές συνθήκες, περιορίζοντας τις εκπομπές των οχημάτων.

Ηφαίστεια - Πανεπιστήμιο στο Μπάφαλο, Νέα Υόρκη

Πώς μαγειρεύετε την ηφαιστειακή λάβα στο εργαστήριο; Μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο στη Νέα Υόρκη έχει τη συνταγή:πάρτε 45 λίτρα βασαλτικού βράχου, βάλτε το σε φούρνο, ψήστε για τέσσερις ώρες μέχρι να φτάσει τους 1.316°C και μετά ρίξτε το σε ένα μονωμένο ατσάλινο κουτί.

Σε αυτή τη φωτογραφία, ο ηφαιστειολόγος Dr Ingo Sonder ανακατεύει τη λάβα.

Τα πειράματά του εξετάζουν "τη βασική φυσική του τι συμβαίνει όταν το νερό παγιδεύεται μέσα σε λιωμένο βράχο".

Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να μάθουν περισσότερα για εκρήξεις όπως αυτή που πυροδότησε το σύννεφο τέφρας της Ισλανδίας το 2010, όταν το λιωμένο νερό από έναν παγετώνα έρεε στο εκρηκτικό ηφαίστειο Eyjafjallajökull και πέταξε στάχτη 9 χιλιόμετρα στον αέρα, οδηγώντας στην ακύρωση σχεδόν όλων των ευρωπαϊκών πτήσεων για πέντε ημέρες.

Με την έγχυση νερού στη λάβα DIY, η ομάδα του Sonder ανακάλυψε ότι οι αυθόρμητες εκρήξεις είναι πιο πιθανό να συμβούν όταν το νερό συναντά τη λάβα σε βάθος κάτω από την επιφάνεια που υπερβαίνει τα 30 εκατοστά. Σε μικρότερα βάθη, το νερό μπορεί να διαφύγει ως ατμός πριν προκαλέσει έκρηξη

Πυρκαγιά - Το Εθνικό Εργαστήριο Έρευνας Πυρκαγιάς, Μέριλαντ

Αν και δεν είναι φυσικές καταστροφές όπως οι πυρκαγιές που καταστρέφουν σπίτια και κτίρια από το εξωτερικό, οι πυρκαγιές που ξεκινούν από το εσωτερικό μπορεί να είναι εξίσου καταστροφικές.

Για να κατανοήσουμε πώς μπορούμε να χτίσουμε καλύτερα κτίρια και ασφαλέστερες κατασκευές, το Εθνικό Εργαστήριο Ερευνών Πυρκαγιάς έχει κατασκευάσει μια τεράστια εγκατάσταση με 3.000m² πειραματικού χώρου που μπορεί να δημιουργήσει ελεγχόμενες πυρκαγιές μεγέθους έως 20 μεγαβάτ, τέσσερις φορές μεγαλύτερες από ένα αυτοκίνητο που φλέγεται πλήρως.

Με τη δυνατότητα συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τη δομική ακεραιότητα ενός νέου υλικού κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, οι επιστήμονες είναι σε θέση να ελέγξουν εάν είναι κατάλληλα για κατασκευή και μπορούν να αναπαράγουν φλόγες σε κτίρια και δωμάτια ύψους έως και εννέα ορόφων.

Σαν να χρειαζόσασταν αποδείξεις για το πόσο σημαντικές είναι αυτές οι μελέτες, θα πρέπει να δείτε τη διαφορά μεταξύ του τι συνέβη όταν άναψαν ένα ποτισμένο χριστουγεννιάτικο δέντρο και ένα ξερό

Δείτε περισσότερες φωτογραφίες

Εμφάνιση στοιχείου 1 από 15

• Αυτό το άρθρο δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στο BBC Science Focus τον Απρίλιο του 2019, με πρόσθετες αναφορές από τον Alexander McNamara για το sciencefocus.com – εγγραφείτε εδώ

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard