إن النموذج الجديد للعلاقة المتأصلة بين الاحتكاك والكسور له آثار على فهم الزلازل
تظهر دراسة جديدة في معهد راكا للفيزياء التابع للجامعة العبرية في القدس وجود علاقة وثيقة بين "كيفية تنكسر الأشياء" و"كيفية انزلاق الأشياء على السطح". يقوض البحث الفصل المشترك بين هذه الأسئلة والذي يعود إلى أيام ليوناردو دافنشي.
منذ أكثر من 500 عام، وصف ليوناردو دافنشي كيف تنزلق الكتل الخشنة فوق بعضها البعض، مما وفر الأساس لفهم الاحتكاك حتى يومنا هذا. لقد تم دائمًا اعتبار ظاهرة الكسر شيئًا مختلفًا تمامًا ينتمي إلى مجال بحثي مختلف.
تثبت دراسة جديدة أجراها البروفيسور ج. فاينبرج وطالبه البحثي إيليا سفيتليتسكي، في معهد راكا للفيزياء في الجامعة العبرية، أن هاتين العمليتين المتميزتين للكسر والاحتكاك متشابكتان تمامًا في الواقع. وتخلق نتائج البحث، التي ظهرت في مجلة NATURE، نموذجًا جديدًا يمكن أن يوفر فهمًا جديدًا لحدوث الزلازل في العالم.
أنتج فاينبرج وسفيتليتسكي "زلازل في المختبر" وأظهرا أنه من أجل إحداث احتكاك بين كتلتين تنزلقان على بعضهما البعض، يجب أن يحدث "الكسر" أولاً في عملية منظمة تحدث بسرعة قريبة من سرعة الصوت.
كيف يحدث ذلك؟ عندما يتم وضع الكتل فوق بعضها البعض، وقبل أن تحدث أي حركة، يتم ربطها عن طريق نقاط اتصال متشابكة تحدد لغة المادة. ولكي تحدث الحركة، يجب أن تنكسر هذه الروابط المترابطة وتسمى هذه العملية الفيزيائية بعملية الكسر. يتم وصف هذه العملية من خلال نظرية انتشار الشقوق، والتي تنص على أن الضغوط (أو القوى) عند الحافة الأولية للصدع تزداد وتتكثف بشكل كبير مع انتشار الصدع، حتى لو كان إجمالي القوى المطبقة في البداية ضعيفة جدًا.
"توفر الأفكار المكتسبة في بحثنا نموذجًا جديدًا لفهم الاحتكاك وتعطينا وصفًا أساسيًا جديدًا للميكانيكا المسؤولة عن سلوك الزلازل - انزلاق الصفائح التكتونية فوق بعضها البعض في ظل الظروف الطبيعية." يقول فاينبرج. "وبهذه الطريقة، يمكننا الآن فهم العمليات المهمة التي غالبًا ما تحدث سرًا، على بعد كيلومترات تحت السطح."
