Nejprve je třeba zdůraznit, že na základě jednoho videa je těžké s naprostou jistotou říct, co za jevem stojí. Vědecký přístup by byl navrhnout možné vysvětlení a na jeho základě se pokusit jev zopakovat jinde. Ideálně by nám takové vysvětlení dalo matematický model toho, kdy k jevu dojde. Ten bychom pak mohli experimentálně ověřit a získat ve vysvětlení jistotu. Pravděpodobně se však jedná o příklad tzv. fázové změny [1], podobně jako třeba mrznutí vody.
Voda tekoucí přes jez má dva módy, jak může proudit. Zaprvé, pokud je proud pomalý, voda jen volně přepadává přes okraj jezu a má nízkou pohybovou energii. To je stav na začátku videa. Konstrukce jezu na vodu působí díky povrchovému napětí vody tak trochu jako lepidlo [2]. To známe dobře z každodenního života – kapka vody se může udržet na konci krápníku visícího ze stropu jeskyně poměrně dlouho, než ukápne.
Zadruhé, pokud je proud rychlý, tendence vody přilnout k povrchu jezu nestačí na zadržení rychle tekoucí vody. Ta se proto od jezu odlepí a padá po křivce vrhu na hladinu pod jezem, jako na konci videa. Křivku vrhu zná každý, kdo si někdy v životě házel míčem. Matematicky se (přibližně) jedná o takzvanou parabolu [3].
Podle rychlosti toku bude jeden, nebo oba tyto módy stabilní. Všechny ostatní křivky, po nichž by voda mohla téct, stabilní nejsou nikdy a tření rychle tok ustálí v jednom ze stabilních modů.
Představme si nyní jez v prvním módu. Voda plyne velmi pomalu a volně stéká po konstrukci. Náhle ale zaprší a proud vody zesílí. Je skoro dost silný na to, aby vodu od jezové konstrukce odlepil, ale ne docela. Kdyby jezová konstrukce vodu nepřitahovala, tok by se ustálil v přibližné parabole druhého módu, přilnavost povrchu tomu ale zabraňuje. To je situace ve videu. Nyní přijde člověk s větví a vodu trochu popostrčí. Na místě, kde k popostrčení došlo, tak vodu oprostí od přitažlivosti jezové konstrukce a přepne ji tak do druhého módu. Jenže vodu nepřitahuje jen jez – přitahuje ji i další voda. Díky tomu se náhle usnadní přechod do druhého módu i proudu těsně vedle. Spustí se tak řetězová reakce, která nakonec způsobí přepnutí do druhého módu celého jezu.
Z energetického hlediska malé pošťouchnutí dodalo proudu dostatek energie na opuštění jednoho stabilního stavu a přechod do druhého stabilního stavu, podobně jako když i malé postrčení sklenice na stole může způsobit, že se převrátí a spadne na zem – do dalšího stabilního stavu, který má nižší energii.
Pro Zeptej se vědce odpovídal Jonáš
Zdroje:
[1] https://www.web.stanford.edu/~peastman/statmech/phasetransitions.html