Tubettaja Steve Mould tunnetaan tiedettä popularisoivista videoistaan, joita on välillä noteerattu Tekniikan Maailman sivuillakin. Hänen uransa lähti lentoon kymmenisen vuotta sitten, kun hän esitteli videolla omituista ilmiötä, joka tunnetaan nykyisin myös Mouldin ilmiönä.
Kyseessä on erikoinen kuulaketjuihin liittyvä ilmiö. Kun ketjua vedetään nopeasti ulos astiasta, se ei vain valu reunalta, vaan muodostaa ylöspäin kohoavan kaaren. Ilmiön fysiikka on kiehtonut tutkijoita ja kannustanut etsimään sille selityksiä.
Tuoreella videollaan Mould on taas kiehtovan ketjufysiikan äärellä. Hän sai apua ystäviltään korkeissa paikoissa – Kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) – vastatakseen yhteen Mouldin ilmiöön liittyvään olettamukseen, johon selitys ilmiön fysiikasta perustui.
Painottomassa tilassa liikkuvan ketjun täytyy pysyä muodossaan, jotta selitykseni ketjulähteestä pitää paikkansa, Mould sanoo videolla.
Mould jatkaa kertomalla, että ISS:llä vallitsevassa mikropainovoimassa ketjun pitäisi matematiikan mukaan pitää sille annettu muoto. Muodon pitäisi pysyä myös, jos ketjun toista päätä vedetään.
Videolla käy ilmi, että ketju käyttäytyy painottomassa tilassa oudommin kuin Mould olisi odottanut. Avaruusasemalla testejä suoritti Nasa-astronautti Don Pettit, jonka kehittämistä härskeistä avaruusmukeista TM kertoi muutama viikko sitten.
Ensimmäinen yllätys oli se, että ketjua on lähes mahdoton saada pysymään paikallaan mikropainovoimassa. Pettit vertaa ketjun jatkuvaa liikettä molekyylien liikkeeseen, joka on mikroskooppikuvassa väsymätöntä. ”Painottomuudessa energialla ei ole mitään paikkaa, minne hävitä”, Mould sanoo.
Kansainvälisellä avaruusasemalla puhutaan mikropainovoimasta erotuksena painottomuuteen, sillä Maan vetovoima vaikuttaa avaruusasemaan. Se on ikään kuin jatkuvassa pudotusliikkeessä Maata kohti noin 90 minuuttia kestävällä kierroksellaan Maan ympäri.
Koska Mouldilla ja Pettitillä oli videopuhelulle vain 25 minuuttia aikaa (ennen kuin ISS katosi Maan toiselle puolelle), testit jäivät hieman kesken, koska ketju ei käyttäytynyt miesten haluamalla tavalla. ”Maassa asiat on helppo saada pysähtymään. Lasket ne vain alas”, Mould toteaa.
Varasuunnitelmana oli osoittaa hypoteesin olevan oikeassa laittamalla ketju neliön muotoon ja antamalla sille vauhtia kahdelta sivulta. Lopulta ketjun muodolla ei enää ollut edes niin väliä, vaan sillä, mitä muodolle tapahtui ajan myötä.
Hetken aikaa näytti jo siltä, että Mouldin hypoteesi oli väärässä, sillä ketju vaikutti hiljalleen omaksuvan pyöreän muodon. Miehet kuitenkin keksivät, että ilmiön selitti nivelten välinen kitka. Ilman kitkaa ketju todennäköisesti siis pitäisi muotonsa.
Tosielämässä kitkaa esiintyy tietenkin aina jonkin verran. Ja vaikka täydellistä kokeellista vahvistusta ei saatu, havainnot tukivat pitkälti Mouldin teoriaa – kunhan kitka otetaan huomioon.
Videolla testataan myös, kuinka jykevämpi ketju käyttäytyy mikropainovoimassa. Lisäksi Pettit havainnollistaa, kuinka lanka käyttäytyy ketjuun verrattuna täysin eri tavalla.