Neviditelné pláště, které vytvářejí cákance. Nebo jim spíš zabraňují. Zhruba tak vypadá myšlenka, která sice působí jako z oblíbených knížek o Harrym Potterovi, ale mohla by pomoci mimo jiné ochránit plavidla před účinky vlnobití.

Pozor na vlny

Přestože se námořní doprava neustále vyvíjí a moderní lodě jsou schopné zvládnout lecjaké nástrahy moře, nejsou rozbouřené vlny nijak příjemné pro pasažéry ani pro náklad. I z nedávné historie známe navíc případy obřích vln, schopných potopit i velké zaoceánské lodi. Jako byl třeba případ čtyřicetitunové německé lodi Mnichov, která zmizela v roce 1978, přičemž pozdější vyšetřování ukázalo, že ji s největší pravděpodobností "spláchla" právě obří vlna. Dobře známé jsou i případy zaoceánských lodí Caledonian Star a Bremen, které se obě setkaly s obří vlnou v dubnu 2005 v rozmezí jen několika dní.

Také v přístavech dokáže vlnobití způsobit na upoutaných lodích nemalé škody, které by lodní průmysl do budoucna rád eliminoval. Dva vědecké týmy nyní představily možnost, jak by to možná šlo.

Podívejte se, co dokáže například vlna tsunami:

Vlny se dají řídit

V obou případech se vědci zaměřili na to, jak usměrnit vlnění a proudění tekutiny (ale i světla nebo zvuku) kolem objektu, který je v ní umístěn, a případně ho i "zneviditelnit" tím, že zamaskují jeho reakci na okolní vodu. Navržené techniky mohou také snížit vliv vln na houpání objektu. Studie obou týmů byly zveřejněny v odborném časopisu Physical Review Letters.

Ať už jde o ochranu před světelnými, zvukovými nebo vodními vlnami, všechny "pláště" fungují na podobném principu: jde o takový způsob řízení vln, aby hladce propluly kolem objektu, ale nenarážely do něj ani se o něj nerozbíjely, takže vlastně nijak neodhalují jeho přítomnost. Plášť je místo toho nutí udělat kolem objektu "malou objížďku" a vrátit se do stejné konfigurace, v jaké byly, dokud se tam objekt nenacházel.

"Skutečně to realizovat je ale složité," sdělil serveru Science News fyzik John Pendry z Královské univerzity v Londýně, který ani na jedné ze studií nespolupracoval. 

Jak ochránit přístavy

Přestože obě studie docházejí k podobným závěrům, každý z týmů zvolil pro řešení problému vlastní cestu. Jeden tým umístil do středu speciální vlnové nádrže, představované dlouhým a úzkým kanálem, miniaturní model lodi, a poté vytvořil strukturu, která dokáže směrovat vlny pryč od středu nádrže, aby tak loď zůstala chráněna.

Co způsobily devítimetrové vlny v Itálii:

Vědci tohoto efektu dosáhli tím, že po obou stranách kanálu položili pohyblivé ocelové nosníky, s jejichž pomocí mohli měnit hloubku vody při jejích okrajích. Tím upravovali i rychlost a směr příchozích vln. Při pokusech se model lodi držel ve středu nádrže většinou nehybně, přestože dovnitř se valila zvlněná voda. Pokud by podobné nosníky fungovaly v přístavech, mohly by zabránit divokému rozhoupání člunů a lodí, což by ochránilo jejich náklad.

"Struktura se zdá být jednoduchá, ale v jednoduchosti je někdy velká síla. Když pochopíte, jak to teoreticky funguje, nemusíte používat složité metody," uvedl pro Science News inženýr Zhenyu Wang z univerzity Če-ťiang v čínském Chang-čou. Spolu se svým týmem věří, že se podaří otestovat tento vynález i ve skutečném přístavu v reálném světě. Podle čínského fyzika Huanyanga Chena Wanga z čínské univerzity Sia-men bude mít tento systém i další výhodu: "S jeho pomocí bude daleko jednodušší dát si na lodi kávu," vtipkuje Chen.

Lodím pomůže speciální materiál

V rámci druhé studie chránili vědci malý předmět v tekoucím proudu vody pomocí složitého, speciálně navrženého materiálu složeného z více než 500 malých sloupů, každém o šířce 50 mikrometrů, které tento objekt obklopovaly. Interakce vody se sloupy způsobila, že se tekutina začala chovat, jako by měla větší viskozitu, a změnil se její tok. Výsledkem bylo, že voda proudí, jako by na její cestě nebyla žádná překážka. Materiál navíc snížil podle simulací tažnou sílu, jakou proud působí na objekt.

"Tah nemůže proniknout do vnitřní oblasti chráněné materiálem," říká spoluautor studie Juhyuk Parks z MIT, který je odborníkem na materiály. Skutečnost, že daný typ materiálu snižuje odpor, by podle něj mohla vést například k vývoji úspornějších vozidel.