Het dode waterfenomeen: hoe stierven de krachtige schepen van Cleopatra?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Het voorheen onverklaarbare remmen en schudden van volledig operationele schepen in het zogenaamde dode water kreeg eindelijk een wetenschappelijke verklaring.

Wanneer het schip in dood water komt, wordt de reis gepauzeerd. In het beste geval zal een schip met volledig werkende motoren vertragen, in het slechtste geval stoppen. Een wind in de rug kan zeilers helpen, maar zelfs met volle zeilen zal het schip langzamer bewegen dan zou moeten.

Het fenomeen dood water werd voor het eerst opgemerkt door de Noorse onderzoeker Fridtjof Nansen in 1983. Toen hij naar het noorden van Siberië ging, bevond de reiziger zich in een zone waar zijn schip zo veel vertraagde dat het moeilijk voor hem werd om te controleren. Nansen haalde niet snel de nodige snelheid op, en begreep niet wat er was gebeurd.

In 1904 beschreef de Zweedse natuurkundige en oceanograaf Wagn Walfried Ekman een soortgelijk fenomeen. In zijn laboratorium zette de wetenschapper een experiment op met water van verschillende zoutgehaltes, zoals in dat deel van de Noordelijke IJszee, waar Nansen eerder was "vastgelopen". Ekman ontdekte dat mechanische golven worden gevormd op het grensvlak tussen de lagen. Wanneer de bodem van het schip in wisselwerking staat met deze golven, creëren ze extra weerstand.

Na de ontdekking van Ekman realiseerden wetenschappers zich dat het fenomeen van dood water wordt veroorzaakt door verschillende dichtheden van vloeistoflagen. Verschillen in dichtheid kunnen optreden als gevolg van verschillende zoutgehaltes of watertemperaturen. Maar in ieder geval heeft de kapitein van het schip maar twee opties. Hij kan met ergernis kijken hoe het schip sleept met een constante abnormaal lage snelheid, die ooit werd gevoeld door Nansen; of om op de brug te gaan staan en achter het schip aan te slingeren, terwijl je de abrupte opwinding ervaart die door Ekman in het laboratorium is ontdekt.

Omdat ze de oorzaak en soorten van het fenomeen van dood water begrepen, kenden wetenschappers het mechanisme van het vangen van schepen in golfgevangenschap niet. Het was pas onlangs dat natuurkundigen, vloeistofmechanica en wiskundigen van het CNRS Instituut voor Natuurwetenschappen en het Laboratorium voor Wiskunde en Toegepaste Wetenschappen van de Universiteit van Poitiers dit mysterieuze fenomeen voor het eerst beschreven. Een persbericht voor het onderzoek is beschikbaar op de CNRS-website.

Het team van wetenschappers classificeerde de golven die optreden wanneer lagen vloeistof van verschillende dichtheid met elkaar in contact komen, en simuleerde vervolgens de beweging van het schip langs wiskundig beschreven golven. Simulaties hebben aangetoond dat het dode water-effect optreedt wanneer golven zoiets als een transportband vormen. Op deze "tape" is het schip nauwelijks merkbaar vooruit of achteruit te bewegen, wat vanaf de zijkant lijkt op een vertraging.

Het experiment toonde ook aan dat er geen fundamentele verschillen zijn tussen de verschijnselen die werden waargenomen door Nansen in 1983 en Ekman in 1904. Ekman's oscillaties dempen geleidelijk en het schip begint langzaam en met een constante snelheid te bewegen.

Het werk van wetenschappers leidde onmiddellijk tot een nieuwe hypothese over een van de oudste mysteries van de mensheid. Het is nog steeds niet bekend waarom tijdens de Slag bij Actium (31 v. Chr.) Cleopatra's krachtige schepen werden gedood toen ze in aanvaring kwamen met de zwakke vloot van Octavianus. Als we aannemen dat de baai van Aktia, waar de strijd plaatsvond, gevuld was met dood water, wordt duidelijk waarom de kracht van Cleopatra's schepen de heerser niet hielp. Wrijving is omgekeerd evenredig met de snelheid: hoe meer je op een weerstandsoppervlak sleept, hoe meer weerstand het biedt. Dit betekent dat de zwakke schepen van Octavianus in de dode wateren wendbaarder en sneller zouden kunnen zijn dan de machtige vloot van de koningin van Egypte.