Skirtingai nei gravitacijos subtilybės, lipnios juostos skleidžiamas garsas dabar jau turi aiškų paaiškinimą. Kinijos Mokslo ir technologijų universiteto fiziko Er Qiango Li vadovaujama tyrėjų komanda pasitelkė itin didelės spartos kameras ir jautrius mikrofonus, kad užfiksuotų, kas iš tiesų vyksta, kai įprasta permatoma „Scotch“ juosta yra lupama nuo stiklo.
Paaiškinimas pasirodė esąs netikėtai techninis: čaižus garsas atsiranda dėl virtinės mažyčių smūgio bangų, kurios susiformuoja tada, kai klijų sluoksnyje itin greitai judantys įtrūkiai pasiekia juostos kraštus.
Kitaip tariant, paprasta lipni juosta gali skleisti labai silpnus, bet realius „garsinius sprogimus“.
Šis reiškinys tiriamas jau ne vieną dešimtmetį. 2010 m. fizikai buvo pastebėję tampriąsias bangas, sklindančias atplėštoje juostos dalyje, ir spėjo, kad garsas gali būti susijęs būtent su jomis. 2014 m. publikacijoje garsas buvo susietas su įtrūkiais juostoje, tačiau tikslus mechanizmas iki galo taip ir nebuvo atskleistas.
E. Q. Li ir kolegos nusprendė išsiaiškinti, kas vyksta išsamiai. Jie suprojektavo eksperimentą, kuriame 19 milimetrų pločio „Scotch“ juostos juostelė buvo lupama nuo stiklo, o procesas fiksuojamas itin dideliu tikslumu.
Taip pat skaitykite:
Plėšiant juostą, ji neatsiklijuoja vientisu, lygiu judesiu. Dažniau tai vyksta trūkčiojančiai, chaotiškai, o fizikoje toks režimas vadinamas „prilimpa–praslysta“ (stick-slip). Klijai dar akimirką laikosi įsikibę paviršiaus – tai „prilimpa“ fazė. Kai traukimo jėga galiausiai įveikia sukibimą, ryšys staigiai nutrūksta – tai „praslysta“ fazė. Šis ciklas kartojasi vėl ir vėl, kol juosta visiškai atplėšiama.
Tačiau kiekvieno „praslydimo“ metu klijų sluoksnyje mikroskopiniu mastu vyksta kai kas dramatiško. Juosta neatsiklijuoja vienodai per visą plotį – ji plyšta siaurais ruožais, kurie dideliu greičiu bėga skersai juostos, nuo vieno krašto iki kito. Tokie plyšiai vadinami skersiniais įtrūkiais, ir būtent jie, kaip nustatė mokslininkai, yra raktas į „rėkiančios“ juostos paslaptį.
Tyrėjai naudojo du mikrofonus ir dvi didelės spartos kameras. Viena kamera filmavo iš apačios, per stiklą, stebėdama juostos apatinę pusę. Kita, įrengta viršuje, naudojo specialų vaizdinimo metodą, leidžiantį fiksuoti oro sutrikimus aplink juostą.
Paaiškėjo, kad skersiniai įtrūkiai yra neįprasti dėl savo greičio. Buvo užfiksuota, kad jie juda maždaug 250–600 metrų per sekundę greičiu. Palyginimui, garso greitis ore kambario temperatūroje yra apie 342 metrus per sekundę. Vadinasi, dalis įtrūkių klijų sluoksnyje skrieja greičiau už garsą.
Toks didelis greitis suformuoja menkutį tarpą tarp juostos ir stiklo – trumpalaikę dalinio vakuumo „kišenę“. Oras nespėja į ją įtekėti tuo metu, kai ji susidaro. Ši „kišenė“ juda kartu su įtrūkiu, kol šis pasiekia juostos kraštą. Tada oras staigiai įsiveržia, o ertmė akimirksniu subliūkšta.
Taip pat skaitykite:
Būtent toks staigus ertmės žlugimas paleidžia į orą silpną smūgio bangą. Ji sklinda šiek tiek greičiau nei garsas – maždaug 355 metrų per sekundę greičiu. Tai labiau „garsinis šnabždesys“ nei sprogimas, tačiau mechanizmas iš esmės panašus į viršgarsinius reiškinius.
Mokslininkai taip pat palygino, kada garsas pasiekia du mikrofonus, pastatytus skirtingose juostos pusėse. Tai leido patvirtinti, kad kiekviena smūgio banga kyla ties juostos kraštu, o ne išilgai plyšio.
„Tampriosios bangos, sklindančios atplėštoje juostos dalyje, taip pat gali sukelti tam tikrą garsą, tačiau mūsų vaizdinimo rezultatai aiškiai parodė, kad silpnų smūgio bangų virtinė užgožia bet kokį tokį indėlį“, – teigia tyrėjai.
Taigi, norint „pralaužti“ garso barjerą, nebūtina būti viršgarsinio lėktuvo pilotu – kartais pakanka tiesiog turėti lipnios juostos ritinėlį ir jį atplėšti.
