Падение метеорита на планету приводит к разного рода разрушениям. Но что происходит под землей? Ученые разработали новые методы моделирования высокоскоростных столкновений ракет и метеоритов с почвой и песком.
Чтобы смоделировать удар, исследователи сбросили металлический снаряд с закругленным наконечником с высоты двух метров в емкость с шариками. Во время столкновения кинетическая энергия снаряда передавалась шарикам, которые сталкивались друг с другом под поверхностью, поглощая силу удара.
Чтобы визуализировать силы, действующие по мере удаления от точки удара, исследователи использовали бусины из прозрачного пластика, которые по-разному пропускают свет при сжатии. При просмотре через поляризационные фильтры области наибольшего напряжения выглядели как разветвленные цепочки света, так называемые «силовые цепочки», которые во время удара распространяются от одной бусины к другой.
Каждое столкновение происходило слишком быстро, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом, поэтому исследователи снимали его на высокоскоростную видеокамеру, которая делала до 40 000 кадров в секунду. Просмотрев запись в замедленном режиме, ученые обнаружили, что разветвленная сеть силовых цепочек, образующихся в шариках, зависит от скорости столкновения.
«Представьте, что вы пытаетесь протиснуться в переполненную людьми комнату, — сказал Абрам Кларк, соавтор нового исследования, в пресс-релизе. — Если вы попытаетесь бежать и проталкиваться сквозь толпу быстрее, чем люди успевают расступиться, вы окажетесь в эпицентре давки и столкнетесь с множеством разъяренных людей».
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.