Kas libisev liiv aitas egiptlastel püramiide ehitada?

Vana-Egiptuse kolossaalsete monumentide ehitajad võisid lisada kõrbeliivadele vett, et suurte kelkude vedamist kergemaks teha. Selline on rahvusvahelise füüsikute töögrupi järeldus, milleni jõuti erinevat tüüpi liivades oleva vee koguse ning hõõrdumise vahelist seost uurides. Uurimusest selgus, et Egiptuse kõrbetes leiduv liivatüüp muutub veega niisutamisel eriti livedaks – fakt, mis võis püramiidide ehitamiseks kasutatud suurte kivimürakate liigutamise kergemaks muuta.

Uurimuse viisid läbi Saksamaal asuva Saarlandi Ülikooli teadlane Christian Wagner ja kolleegid koostöös teadlastega Hollandist, Iraanist ja Prantsusmaalt. Oma idee said nad iidselt (ca 1800 eKr) Egiptuse seinamaalingult, millel kujutatakse kelguga liival transporditavat suurt skulptuuri. Maaling sisaldab detaili, mis on egüptolooge juba kaua painanud: kelgu ees seisev töötaja paistab liivale vett valavat, samas kui teised töölised vajaminevat veekogust täiendavad.

Rituaal või määre?

Kuigi mitmed ajaloolased usuvad veevalamise mingit sorti rituaali olevat, mõtisklesid Wagner ja kolleegid selle üle, kas vee liivale valamisel võis olla ka praktiline mõõde – vähendada liiva ja kelgu vahelist hõõrdumist. Seda mõtet inspireeris ka Wagneri ja tema kolleegi Jorge Fiscina poolt 2007. aastal sooritatud uurimus, milles leiti, et vaid väike kogus vett käitub määrdena, mis vähendab läbi toru surutava liiva hõõrdumist. (vt. “Wet sand flows better than dry“).

Oma uue teooria proovilepanekuks mõõtsid Wagner, Fiscina ja kolleegid erinevatel liivatüüpidel libisevale kelgule mõjuvat takistust. Katses kasutatud kelk suurusega 11 x 7,5 cm oli valmistatud PVCst ning omas lihvitud servi, sarnanedes nii Vana-Egiptuses kasutatud kelkudele. Kelgule asetati raske koorem, mistõttu avaldas kelk liivale allapoole suunatud jõudu suurusega 250 kg/m2, olles võrreldav täiskoormaga Egiptuse kelguga. Kelgu vedamiseks kasutati eksperimendis tõmbetugevuse mõõtmiseks mõeldud seadet, mis mõõtis kelgu liigutamiseks vajaminevat jõudu. See võimaldas teadlastel arvutada dünaamilise hõõrdeteguri. Kuigi teadlased leidsid, et vee kasutamine tõepoolest vähendas hõõrdumist, polnud see seetõttu, et vesi võimaldas liival vabamalt liikuda. Tegu oli hoopiski vastupidise efektiga.

Betooni-sarnane pind

Teadlased mõistsid kiiresti, et kelgu ette kuhjuval liival oli suur osakaal kelgule mõjuvale hõõrdumisele. Kui liiv on kuiv või veidi niiske, liiguvad liivaterad üksteisest mööda ning kuhjuvad kergesti, mistõttu on kelgu liigutamine raske. Liivale vee lisamisel kipuvad liivaterad aga üksteise külge kleepuma ning moodustavad lõpuks tahkema betooni-sarnase pinna, millel kelgu liigutamine on palju lihtsam kui kuival liival. Seda teradevahelist kleepumist täheldas Wagner ka oma 2007. aasta uurimuses, kus see takistas liiva voolamist.

Ühe konkreetse testitud liivatüübi puhul oli dünaamiline hõõrdetegur 5% veekoguse juures peaaegu poole väiksem. Antud liiv on sarnane Egiptuse kõrbetes leiduva liivatüübiga, viidates faktile, et liiva märgamine oleks iidsetele monumendiehitajatele suureks kasuks olnud. Katse tulemused näitavad ka seda, et püramiidiehitajatel vedas – Egiptuse liiv on polüdispersiivne ehk sisaldab erinev suurusega liivaterasid. Kui Wagner ja kolleegid kasutasid ühtlase suurusega liivatüüpe, oli kahanes hõõrdetegur vähem kui Egiptuse tüüpi liiva puhul. Antud nähtust võib põhjustada see, et erinevat tüüpi liivaterad võimaldavad liival rohkem kokku pakkuda kui olukord, kus liivaterad on ühtlase suurusega.

Suurem kogus vett pole kasulik

Töörühma teiseks oluliseks leiuks on fakt, et kui veekogus liivas on suurem kui 5%, hõõrdumine suureneb. Mõnel juhul oli 10% vee koguse juures hõõrdumine liival isegi suurem kui kuiva liiva puhul. Wagneri sõnul on selle põhjus ebaselge, sest kelgu ees ei tekkinud liivakuhjasid. Ta pakkus aga, et märjem liiv on pehmem kui betooni-sarnane liiv, mistõttu kipub kelk liiva sisse vajuma. ,,Võib-olla on see sarnane erinevusega, mida näeme betoonil ja kummist pinnasel libisemise vahel,“ lausus Wagner. ,,Igal juhul tuleb seda edasistes katsetes uurida.“

Rutgersi Ülikooli teadlane Troy Shinbrot nimetas eksperimenti paeluvaks, kuid leidis ka, et hõõrdumise ja liiva tahkuse vaheliste seoste mõistmiseks tuleb sooritada edasisi uurimusi. Kui rääkida aga praktilistest rakendustest peale püramiidide ehitamise, pakkus Shinbrot ka välja, et antud uurimus võib meil aidata mõista niiskuse mõju teraliste ainete töötlemisele nii ravimitööstuses kui ka tööstussegudes.

Allikas: “Did slippery sand help Egyptians build the pyramids?“