Geofysiker teams med matematikere for at beskrive, hvordan floden klipper rundt

En geofysiker fra University of Texas i Austin er gået sammen med matematikere ved University of Texas i Dallas og University of British Columbia for for første gang at beskrive matematisk, hvordan sten i en flod bliver runde.

Holdets resultater, offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Fluids, kaster lys over et af de mest fundamentale spørgsmål inden for geomorfologi:Hvordan får flodklipper deres karakteristiske glatte, runde form?

Svaret, viser det sig, ligger i samspillet mellem tre kræfter:kraften fra vandet, der flyder over klipperne, kraften fra klipperne, der kolliderer med hinanden, og kraften fra klipperne, der kværner mod flodlejet.

"Dette er et problem, der er blevet undersøgt i århundreder, men ingen har nogensinde været i stand til at komme med en komplet matematisk beskrivelse af, hvordan det virker," sagde Ian Walker, professor i geofysik ved University of Texas ved Austin's Jackson School of Geosciences og medforfatter til undersøgelsen. "Vi er glade for at være de første til at gøre det."

Holdets matematiske model er baseret på den observation, at flodklipper konstant bliver nedbrudt i mindre stykker af kraften fra vandet, der strømmer over dem. Disse mindre stykker kolliderer derefter med hinanden og med flodlejet og nedbryder dem yderligere i endnu mindre stykker. Over tid afrunder denne slid- og slidproces de skarpe kanter af klipperne og giver dem deres glatte, runde form.

Holdets model tager også højde for, at hastigheden, hvormed sten nedbrydes, afhænger af deres størrelse og form. Større sten er mere modstandsdygtige over for slid end mindre sten, og sten med skarpe kanter er mere tilbøjelige til at knække end sten med glatte kanter.

"Vores model er i stand til nøjagtigt at forudsige den hastighed, hvormed flodklipperne bliver runde," sagde Walker. "Dette er et væsentligt fremskridt i vores forståelse af de geomorfe processer, der former vores planets landskaber."

Holdets resultater kan have anvendelser inden for en række forskellige områder, herunder teknik, geologi og miljøvidenskab. For eksempel kunne modellen bruges til at designe mere effektive stenknusningsmaskiner eller til at forudsige erosionshastigheden i flodlejer.

"Vi er begejstrede for de potentielle anvendelser af vores forskning," sagde Walker. "Vi mener, at det kan have en betydelig indflydelse på en række forskellige områder."