Jūreivių pasakojimai, kad audringoje jūroje bangas galima „nuraminti“ į vandenį pilant aliejų, skamba kaip prietaras. Tačiau vienas 1883 metų gelbėjimo atvejis parodė, kad tai galėjo būti labai praktiškas sprendimas.
1883 metų lapkričio 15 dieną laivas „Grecian“ skendo per smarkią audrą, o netoliese buvęs „Martha Cobb“ negalėjo saugiai nuleisti gelbėjimo valties dėl laužančių bangų. Tuomet kapitonas Thomas Greenbank į jūrą supylė maždaug 19 litrų žuvų taukų.
Liudijimuose rašoma, kad maždaug po 20 minučių bangos išliko didelės, bet ties abiem laivais tarsi dingo jų laužančios keteros – susidarė keistas ramesnio vandens „lopas“, o už jo jūra toliau šėlo. Galiausiai gelbėjimo valtis buvo nuleista, ir visi 10 „Grecian“ įgulos vyrų buvo išgelbėti.
Nors tokios istorijos dažnai nurašomos jūreiviškoms legendoms, pati praktika buvo žinoma šimtmečius, o vėliau ją ėmė aiškinti ir mokslas. Paaiškėjo, kad plonytė aliejaus plėvelė gali paveikti ne „milžiniškas“ bangas, o smulkesnius procesus jų paviršiuje.
Nuo romėnų laikų iki Benjamino Franklino
Senovės autoriai šią idėją minėjo dar mūsų eros pradžioje: romėnų gamtininkas Plinijus Vyresnysis rašė, kad narai išleisdavo aliejų, kad vandens paviršius taptų lygesnis ir geriau praleistų šviesą. Logika paprasta – kuo ramesnis paviršius, tuo mažiau šviesa išsklaidoma ir lūžta įvairiomis kryptimis.
Visgi klausimas, ar aliejus gali padėti audroje, ilgam liko „jūrininkų gudrybe“. Tuo susidomėjo ir Benjaminas Franklinas: 1757 metais kelionėje per Atlantą jis pastebėjo, kad už kai kurių laivų vanduo atrodo neįprastai lygus.
1773 metais Londone, Klapham Common tvenkinyje, Franklinas pabandė eksperimentą pats – į vandenį įpylė alyvuogių aliejaus. Iš pradžių vėjas aliejų nunešė į krantą, todėl jis persikėlė į kitą pusę ir pabandė dar kartą, šįkart vėjo pusėje.
Tuomet jis stebėjo, kaip nedidelis aliejaus kiekis pasklinda ir išlygina vandens paviršių. Franklinas vertino, kad arbatinis šaukštelis galėjo padengti maždaug pusę akro – apie 2 000 kvadratinių metrų – plotą, o paviršių apibūdino kaip „lygų kaip veidrodis“.
Kaip plona plėvelė veikia bangas
Intuityviai atrodo neįtikėtina, kad kelių molekulių storio plėvelė galėtų turėti įtakos jūros bangoms, kurios neša milžinišką energiją. Tačiau poveikis prasideda nuo smulkiausių bangelių – kapiliarinių raibulių, kuriuos stipriai veikia paviršiaus įtempimas.
Jūroje vienu metu egzistuoja skirtingų mastelių bangos: didžiuliai tolimų audrų sukelti gūbriai, vietinio vėjo „užkurtos“ bangos ir paviršiniai raibuliai. Būtent tie maži raibuliai prisideda prie vandens paviršiaus šiurkštumo ir lemia, kaip efektyviai vėjas perduoda energiją vandeniui.
Kai kai kurie gyvūniniai ar augaliniai aliejai pasklinda vandens paviršiuje, susiformuoja labai plona plėvelė su savybėmis, besiskiriančiomis nuo švaraus vandens. Bangelėms judant, plėvelės molekulės tai susispaudžia, tai vėl išsisklaido, o dėl to vietomis kinta paviršiaus įtempimas.
Tokie netolygumai sukuria vadinamuosius Marangoni įtempius – jėgas, kurios priešinasi daliai paviršiaus judesių ir skatina energijos išsisklaidymą. Rezultatas: smulkios bangelės gali būti reikšmingai nuslopintos, o kartu pasikeičia ir vėjo bei vandens sąveika virš paviršiaus.
Šiuolaikiniai bandymai ir kodėl ši praktika išnyko
Praktikos realumu susidomėję mokslininkai ją tikrino ir moderniais metodais. 2019 metais žurnale „Ocean Science“ publikuotas eksperimentas parodė, kad plona žuvų taukų plėvelė gali smarkiai slopinti vėjo sukeltas bangas dideliame bandymų baseine.
Tyrėjai naudojo vėjo greitį, kurio atskaitinė reikšmė buvo 6 metrai per sekundę (apie 22 kilometrai per valandą). Be aliejaus vandens paviršiuje formavosi bangos, o su plona žuvų taukų plėvele įprastas vėjo bangų formavimasis buvo beveik visiškai nuslopintas; likę paviršiaus svyravimai siekė milimetrus, o vėjo sukeliamas aerodinaminis poveikis sumažėjo 95 proc.
Dar vienas – 2023 metais žurnale „Journal of Fluid Mechanics“ paskelbtas – tyrimas laboratorijoje nagrinėjo laužančias bangas, kurių keteros užsiriečia ir sminga žemyn. Įvedus nedidelius kiekius paviršiuje aktyvių medžiagų, pasikeitė lūžtančių bangų forma ir procesai, susiję su oro „įkalinimu“ vandenyje.
Nors laboratorinis baseinas nėra Šiaurės Atlantas per uraganą, rezultatai palaiko idėją, kad aliejus gali paveikti būtent bangų laužymąsi ir vėjo „maitinamas“ paviršines struktūras. Vis dėlto šiandien sąmoningai leisti aliejų į jūrą nebelaikoma tinkama audros išgyvenimo priemone – ypač dėl aplinkosauginių pasekmių.
Įdomu tai, kad istorijoje „audros aliejus“ buvo net įtvirtintas kaip praktinė saugos priemonė: 1894 metų Didžiosios Britanijos Merchant Shipping Act numatė, kad tarp gelbėjimo atsargų gali būti reikalaujama turėti „aliejų naudojimui audringu oru“, o JAV taisyklėse 1952 metais kai kurioms gelbėjimo valtims buvo privalomas 3,8 litro „audros aliejaus“ kiekis.
Šis reikalavimas JAV panaikintas tik 1983 metais, kai modernesnės uždaros gelbėjimo valtys sumažino tokios priemonės poreikį. Tačiau pats principas liko puikus pavyzdys, kaip sena jūreivių praktika ilgainiui įgavo aiškų fizikinį paaiškinimą.