Математика сталагмитов: учёные раскрыли секрет форм пещерных образований

Сталагмиты — это природные образования в пещерах, возникающие из капель воды, насыщенной минералами. Они не только радуют глаз своими причудливыми формами, но и служат ценными архивами климатических изменений, записывая историю в своих слоях, подобно годовым кольцам деревьев.

Сталагмиты — это природные образования в пещерах, возникающие из капель воды, насыщенной минералами. Они не только радуют глаз своими причудливыми формами, но и служат ценными архивами климатических изменений, записывая историю в своих слоях, подобно годовым кольцам деревьев.

Международная группа исследователей из Варшавского университета, Университета Флориды и научных учреждений Словении представила первое полное математическое описание роста сталагмитов. Их работа, опубликованная в авторитетном научном журнале, даёт ответ на давний вопрос: почему эти образования принимают различные очертания — от остроконечных конусов до массивных колонн и плоских пьедесталов.

Учёным удалось аналитически решить 60-летнюю математическую модель формирования сталагмитов. Ключевым открытием стало определение единственного параметра, управляющего разнообразием форм — числа Дамкелера, которое отражает баланс между скоростью осаждения кальцита и потоком воды.

Концентрированное и устойчивое капание приводит к образованию колонн, тогда как распределённое капание формирует плоские вершины. Высокая скорость потока или прямое падение капель с потолка создаёт конические формы с острыми верхушками.

Для проверки теории исследователи использовали рентгеновскую томографию сталагмитов из знаменитой пещеры Постойна в Словении. Результаты показали поразительное совпадение с предсказаниями модели, включая тонкие детали переходов между формами.

Это открытие имеет важное значение для палеоклиматологии. Поскольку сталагмиты используются для реконструкции климатических условий по изотопным сигналам, новая модель показывает, что геометрия образования влияет на запись этих сигналов.

Сталагмиты предстают не просто природными диковинками, а сложными лабораториями, где переплетаются физика, химия и геология. Математический подход открывает возможность 'чтения' их форм как кода, написанного тысячелетиями.