Поток водопада способен дробить твёрдую породу и при этом удерживать под собой тихий омут. Это кажущееся противоречие объясняется тем, как механика жидкости перераспределяет энергию в пространстве. Когда вода срывается через уступ, её потенциальная энергия превращается в кинетическую, и формируется узкая, высокоскоростная струя, которая ударяет в основание водопада почти как гидравлический бур.
В зоне удара сильные касательные напряжения и гидравлический сдвиг раскалывают и вырывают блоки из коренной породы, а увлекаемая галька действует как абразивный груз, всё глубже вытачивая чашу. Но та же струя создаёт тораидальную циркуляцию: вода обрушивается вниз, затем закручивается наружу и вверх, формируя всего в нескольких длинах тела области с резко различающимися скоростями потока. Во внешней зоне рециркуляции течение замедляется, турбулентная энергия рассеивается, и взвешенные частицы начинают двигаться медленнее своей скорости осаждения и выпадают из потока.
Так возникает самоорганизующаяся геоморфологическая система, где размыв и накопление осадков связаны обратной связью. Удар струи и кавитация всё сильнее выскабливают чашу, увеличивая глубину омута и гидростатическое давление у дна. Чем глубже омут, тем ниже скорость потока у ложа и тем лучше оно защищено от прямых ударов, поэтому спокойная зона расширяется и в ней накапливаются более мелкие частицы, даже когда водопад продолжает отступать вверх по течению.
loading...