Løper ut i sanden

De fleste har en eller annen gang sittet på en sandstrand og drysset fin, tørr sand til en liten kjegle. De fleste vet også at det ikke er slik man bygger høye tårn til sandslottet sitt. Fenomenet har fellestrekk med jordskjelv og børssvingninger.

(Illustrasjonsfoto: iStockphoto)
(Illustrasjonsfoto: iStockphoto)

Når sandhaugen har nådd en viss høyde så vokser haugen ikke lenger bare i høyden, men også i bredden.

Helningen på sidene vil ikke bli brattere enn en viss vinkel. Forholdet mellom høyde og diameter på grunnflaten forblir konstant.

Den enkleste modellen

En matematiker, som Martin Wibe Rypdal ved Universitetet i Tromsø, vil kalle sandhaugen et system som har nådd en selvjusterende, kritisk likevekt.

Sandhaugen er for matematikeren en interessant modell fordi den er så enkel: Den lar seg håndtere av en datamaskin.

– Den statistiske fordelingen av ras på sidene av en slik sandhaug har fellestrekk med tilsvarende beskrivelser av andre fenomener, som jordskjelv, skogbranner, nordlys, børssvingninger og biologisk evolusjon, forklarer Rypdal.

Bruker nordlys som system

Målet med slik forskning er å forstå mekanismene bak de forskjellige prosessene. Forskerne velger ut enkelte parametre som de håper beskriver hovedtrekkene ved systemet og som dermed kan kalles systemets statistiske signatur.

Med kjennskap til systemets statistiske signatur kan forskeren si noe om hyppighet av ras på en sandhaug, og hva den kritiske tilstanden for systemet er.

I sandhaug-tilfellet bestemmes dette av størrelsen, formen og vekten på sandkornene, og hvor tørr sanden er. I andre systemer er det andre kritiske grenser.

– Jeg samarbeider tett med romfysikere og bruker data de registrerer i sine studier av nordlys i min teoretiske forskning, sier Rypdal.

Nordlys er magnetiske stormer som oppstår som følge av aktivitet på sola, men kan også være det vi kaller magnetiske substormer. Substormene kan sammenlignes med ras på sandhaugen – de oppstår av seg selv, uavhengig av spesifikke hendelser på sola.

I stedet er det selve magnetosfæren som har nådd en kritisk grense, og substormene er systemets innebygde justering for å gjenopprette likevekten.

Jordskjelvenes statistiske signatur

En sandhaug er en modell som brukes for å forstå mekanismene bak prosesser som jordskjelv, nordlys og børssvigninger.
En sandhaug er en modell som brukes for å forstå mekanismene bak prosesser som jordskjelv, nordlys og børssvigninger.

Det langsiktige målet med den typen forskning Rypdal driver er å kunne anvende den også på andre felt, for eksempel å kunne forutsi risiko eller sannsynlighet for katastrofer som jordskjelv.

Jordplatenes bevegelser fører til at det bygger seg opp spenninger i jordskorpen. Når terskelen for hva skorpen tåler er nådd vil jordskjelv oppstå.

– Med kjennskap til den statistiske signaturen til jordskjelv vil hyppighet og styrke på jordskjelv skal kunne beskrives statistisk på tilsvarende måte som rasene på sandhaugen eller de magnetiske substormene som gir nordlys.

– Hvert enkelt jordskjelv vil vi likevel ikke kunne forutsi, sier Rypdal.

Lenker:

Forskningsrådets program Fri prosjektstøtte (FRIPRO) 

Universitetet i Tromsø: Gruppe for Komplekse systemer

Powered by Labrador CMS