האם מים עלולים לזרום באופן טבעי?

כוח המשיכה של כדור הארץ הוא חזק, אך האם מים יכולים אי פעם לטפס נגדם באופן טבעי ולזרום במעלה הגבעה?

התשובה היא כן, אם הפרמטרים נכונים. לדוגמה, גל על ​​חוף ים יכול לזרום בעלייה, אפילו אם זה לרגע. מים בסיפון יכולים לזרום גם במעלה הגבעה, כמו גם שלולית מים אם היא נעה במעלה מגבת נייר יבשה טבולה בתוכה.

באופן מוזר עוד יותר, באנטארקטיקה יש נהר הזורם במעלה הגבעה מתחת לאחת מגליונות הקרח שלו. אז איך מדע מסביר את התנועות המימיות כלפי מעלה?

גלים וסיפונים

גלים (המונעים על ידי רוח), גאות ושפל (הנגרמת בעיקר מכוח הכבידה של הירח) וצונאמי (לרוב מופעלים על ידי רעידות אדמה ומפולות תת-מימיות או הרי געש) יכולים לגרום למים לצאת נגד כוח הכבידה. האנרגיה והכוחות המיוצרים על ידי תופעות טבע אלו יכולים לדחוף מים כלפי מעלה, ולאפשר להם לעלות באופן טבעי לגל או לרוץ במעלה קו החוף.

סיפון פועל בלחצים שונים. אנשים השתמשו בסיפונים מאז ימי קדם; הממצרים הקדמונים השתמשו בסיפונים להשקיה וייצור, על פי מחקר שפורסם בשנת 2014 בכתב העת Scientific Reports. בימינו, הגנבים עשויים להשתמש בסיפונים כדי לגנוב גז ממכוניות. עם זאת, עדיין יש ויכוח לגבי אופן הפעולה של סיפונים.

ניתן לדמיין סיפון על ידי מחשבה על שני כוסות המחוברות באמצעות צינור בצורת "U" הפוך. הספל המלא במים יושב על גרם מדרגות, וספל ריק יושב מתחתיו. אם ניסוי מכניס קצה אחד של הצינור לכוס המלאה במים ומוצץ ממנו את האוויר כמו שהיית עושה בעת שימוש בקש, יאפשר לזרום למים לתוך הצינור.

סיפון נוצר ברגע שהמים זורמים במעלה צד אחד של הצינור ומורד לצד השני, לתוך הספל הריק.

המחקר סיפון עובד גם בשואבים, כך שלא נראה כי לחץ אטמוספרי משחק, כך עולה ממחקר שפורסם בכתב העת Journal of Chemical Education. במקום זאת, נראה כי כוח הכבידה והלכידות המולקולרית מעורבים, כך עולה ממחקר שנערך בשנת 2015 בכתב העת Scientific Reports.

כוח המשיכה מאיץ את המים דרך החלק ה"מטה "של הצינור, אל הספל התחתון. מכיוון שלמים יש קשרים מלוכדים חזקים, מולקולות מים אלה יכולות למשוך את המים מאחוריהם דרך החלק העלי של הצינור, על פי וונדרופוליס, אתר בו מתקבלות תשובות לשאלות יומיומיות.

עם זאת, נוזלים רבים שאין להם קשרים מגובשים חזקים עדיין עובדים בסיפונים, כך שלא ברור בדיוק איך סיפונים עובדים במקרים שונים, לפי וונדרופוליס.

פעולה נימית

מה בדוגמת מגבת הנייר? פעולה זו, הנקראת פעולה נימית, מאפשרת לכמויות מים קטנות לזרום במעלה הגבעה, כנגד כוח הכבידה, כל עוד המים זורמים דרך חללים צרים וקטנים.

זרימה כלפי מעלה זו מתרחשת כאשר הדבקה של נוזל לדפנות החומר, כמו מגבת הנייר, חזקה יותר מכוחות המלכדים בין מולקולות הנוזל שלה, על פי הסקר הגיאולוגי האמריקני.

בצמחים מורכבות מולקולות מים נימים המכונים קסילם, ועוזרות לצמח לשאוב מים מהאדמה, אמרו USGS.

נהר אנטארקטיקה

ישנה נהר הזורם במעלה הגבעה מתחת לאחת מיריעות הקרח של אנטארקטיקה, לדברי רובין בל, פרופסור לגיאופיזיקה במצפה האדמה למונט-דוהרטי באוניברסיטת קולומביה בניו יורק.

מתחת לקרח היבשת יושבים הרי גמבורטצב, טווח מסיבי עם פסגות ועמקים שגודלם זהה לאלפים האירופיים, אמרה. "בעמקים יש מים", אמר בל בלייב מדע. "אנחנו יכולים לדעת כי כשאנחנו עפים עליו, ההד מהרדאר הרבה יותר חזק."

באופן מסקרן, החוקרים יכולים לדעת שהנהר זורם לאחור מכיוון שהקרח שמעליו מיושר ככיוון זרימת הקרח, כך דווח בעבר ב- Live Science. היישור הזה והלחץ העצום של יריעת הקרח שמעליו דוחפים את המים במעלה הגבעה, אמר בל.

"הבנו שהקרח מכריח את המים במעלה הגבעה וסוחט את המים לאחור", אמר בל.

ישנם מקרים אחרים שבהם מים זורמים באופן טבעי במעלה הגבעה. לדוגמה, רעידת אדמה בעוצמה 8.0 רעדה את דרום מזרח מיזורי כל כך חזק עד שנהר המיסיסיפי זרם באופן זמני אחורה, כך דווח בעבר Live Science. בנוסף, מחקר שנערך בשנת 2006 בכתב העת Physical Review Letters הראה שכמויות קטנות של מים שהונחו על משטח חם - למשל, מחבת נוזלת - יכולים "לטפס" במדרגות זעירות העשויות אדי אם המים חמים מספיק, Live Science דיווח.