Flutwelle - FloWave, Edinburgh
Der FloWave der University of Edinburgh kann 28 m hohe Wellen erzeugen und ist das größte kreisförmige Wellen- und Gezeitenbecken der Welt.
Das 25 m breite, 5 m tiefe Becken wurde gebaut, um Wellen- und Gezeitenenergiemaschinen (die die Energie des Ozeans in Elektrizität umwandeln) zu testen und um Grundlagenforschung darüber zu betreiben, wie Wellen im Meer erzeugt werden.
Mit 168 computergesteuerten Paddeln, die hier am Rand zu sehen sind, kann FloWave Wellen und Gezeitenströmungen in jede Richtung erzeugen.
Kürzlich haben sich Forscher aus Edinburgh mit Wissenschaftlern der Universität Oxford zusammengetan, um besser zu verstehen, wie sich über 25 Meter große „Freak Waves“ bilden können, wenn sich Wellen in verschiedene Richtungen kreuzen. Diese riesigen Wellen sollen im Laufe der Jahrhunderte viele Schiffe versenkt haben.
Die Wassersäule auf diesem Foto ist jedoch ein „Partytrick“ und würde nicht natürlich vorkommen. Wie ein Steinwurf rückwärts wandern Wellen, die am Rand des Tanks entstehen, zur Mitte, wo sie zusammenlaufen und zwei Tonnen Wasser direkt in die Luft schießen.
Erdbeben – E-Defense-Einrichtung, Japan
Der „Schütteltisch“ in der Anlage von E-Defense („E“ steht für „Erde“) in der Nähe von Kobe, Japan, ist der größte der Welt.
Die 20 m x 15 m große Plattform verbirgt eine Reihe von 24 pneumatischen Kolben, die von Ingenieuren gesteuert werden, um Gebäude in Originalgröße in drei Richtungen mit Erdbebenstärke zu erschüttern.
Als die Ingenieurin der Texas A&M University, Dr. Maria Koliou, im Februar 2019 zu Besuch war, konnte sie durch diese komplett eingerichteten Holzhäuser spazieren und dann zusehen, wie ihre japanischen Kollegen ihre Shake-Programme durchführten – eines davon simulierte das Kobe-Erdbeben der Stärke 6,9, das 150.000 Menschen zerstörte Gebäude im Jahr 1995.
„Es war ziemlich beeindruckend“, sagt Koliou. „Ich hatte noch nie zuvor einen umfassenden Test gesehen.“
Das rechte Gebäude wurde sogar mit Rohren in Erde geerdet, um den realen Bedingungen näher zu kommen.
Die japanischen Wissenschaftler untersuchten die an den Häusern verursachten strukturellen Schäden, um herauszufinden, wie Bauunternehmen die Häuser der Menschen bei Erdbeben besser schützen können.
Wildfires - Wildfire-Simulator, South Carolina
Ein Lauffeuer breitet sich in diesem speziell konstruierten Windkanal in Chester County, South Carolina, aus wie ein Lauffeuer.
Dies ist Teil einer sechsstöckigen Forschungseinrichtung des Versicherungsinstituts für Unternehmens- und Haussicherheit (IBHS).
Der Tunnel wird verwendet, um zu simulieren, was passiert, wenn brennende Glut vom Wind angetrieben wird, um die „Glutstürme“ zu erzeugen, die oft bei Waldbränden zu sehen sind, die für nahe gelegene Gebäude verheerend sein können.
Rechts im Bild wird Glut – hergestellt in mit Mulch und Holz gefüllten Kammern – aus Metallrohren über den Testraum geblasen. Das Gebäude steht auf einer rotierenden Plattform, sodass die Glut aus verschiedenen Richtungen geblasen werden kann.
Forscher untersuchen, wie die Glut durch Lüftungsschlitze in Gebäude gelangt, und untersuchen, wie Terrassendielen und Trümmer die Ausbreitung von Waldbränden unterstützen können.
Auf diesem Bild dienen Pflanzen unter den vorderen Fenstern als Anzünder, während die Holzstufe vor der Haustür zusätzlich Öl ins Feuer gießt.
Tornados – Debris Impact Facility, Texas
Du kannst keine Kugel durch eine Mauer schießen, aber wenn du ein Stück Holz fest genug darauf schießt, hast du vielleicht mehr Glück.
Hier zerbricht der Holzstreifen, aber er bewegt sich nicht schnell genug, um die Ziegel zu durchbrechen. Bei 160 km/h reißt es jedoch direkt durch, wie Forscher der Debris Impact Facility der Texas Tech University demonstriert haben, indem sie ein Stück Holz aus ihrer pneumatischen Kanone abgefeuert haben.
Auch wenn sich eine aus einer Pistole geschossene Kugel schneller bewegt, ist ein Holzstreifen schwerer, sodass die Wirkung größer ist. Dies erklärt, warum Trümmer, die von einem Tornado mit hoher Geschwindigkeit geschleudert werden, so viel Schaden anrichten können.
Die Forscher simulieren mit ihrer Kanone den Aufprall von umherfliegenden Trümmern in Tornados mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 km/h und testen Sturmunterkünfte, Sicherheitsräume, Türen und Fenster bis an ihre Grenzen.
Extreme Temperaturen - Scania Testanlage, Schweden
In dieser ausgeklügelten Klimaanlage in Södertälje, Schweden, können Sie das Wetter kontrollieren.
Entwickelt vom Lkw-Hersteller Scania zu einem Preis von 33 Millionen Pfund, dauerte der Bau drei Jahre und ist für Tests schwerer Fahrzeuge unter härtesten Wetterbedingungen vorgesehen.
Die Schneeverwehungen in diesem Bild wurden von Schneekanonen erzeugt, wie sie in Skigebieten verwendet werden, während ein einzelner 3,75 m hoher Ventilator den Wind für Schneestürme liefert.
An einem anderen Tag könnten die Bedingungen dank eines Temperaturkontrollsystems, das von -35 °C bis zu 50 °C reicht, eher einer Hitzewelle in der Wüste ähneln.
Die Luftfeuchtigkeit kann zwischen 5 und 95 Prozent liegen, und sogar die Tröpfchengröße des simulierten Regens ist einstellbar.
Rollen unter den geparkten Fahrzeugen ermöglichen es den Forschern, Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h nachzuahmen, während sie Variablen wie die Sicht des Fahrers, die Scheibenwischerfunktion und die Reaktion verschiedener Komponenten untersuchen.
Scania hofft, dass seine Anlage dazu beitragen wird, die Kraftstoffeffizienz unter anspruchsvollen Bedingungen zu verbessern und die Fahrzeugemissionen zu senken.
Vulkane - Universität in Buffalo, New York
Wie kocht man vulkanische Lava im Labor? Ein Team der University at Buffalo in New York hat das Rezept aufgeschrieben:45 Liter Basaltgestein nehmen, in einen Ofen stellen, vier Stunden lang backen, bis es 1.316 °C erreicht, dann in eine isolierte Stahlbox gießen. P>
Auf diesem Foto rührt der Vulkanologe Dr. Ingo Sonder die Lava auf.
Seine Experimente untersuchen „die grundlegende Physik dessen, was passiert, wenn Wasser in geschmolzenem Gestein eingeschlossen wird“.
Dies könnte Wissenschaftlern helfen, mehr über Explosionen wie die zu erfahren, die das isländische Aschewolkenereignis im Jahr 2010 auslöste, als Schmelzwasser von einem Gletscher in den ausbrechenden Vulkan Eyjafjallajökull floss und Asche 9 km in die Luft schleuderte, was zur Annullierung fast aller europäischen Flüge für führte fünf Tage.
Durch das Injizieren von Wasser in DIY-Lava hat Sonders Team entdeckt, dass spontane Explosionen eher auftreten, wenn Wasser in einer Tiefe von mehr als 30 cm unter der Oberfläche auf Lava trifft. In geringeren Tiefen kann das Wasser als Dampf entweichen, bevor es zu einer Explosion kommt
Feuer – The National Fire Research Laboratory, Maryland
Obwohl es sich nicht um Naturkatastrophen wie Waldbrände handelt, die Häuser und Gebäude von außen verwüsten, können Brände, die von innen ausgehen, ebenso verheerend sein.
Um zu verstehen, wie wir bessere Gebäude und sicherere Strukturen bauen können, hat das National Fire Research Laboratory eine riesige Anlage mit 3.000 m² Versuchsfläche gebaut, die kontrollierte Brände mit einer Größe von bis zu 20 Megawatt erzeugen kann, viermal größer als ein voll in Flammen stehendes Auto /P>
Mit der Möglichkeit, Echtzeitdaten über die strukturelle Integrität eines neuen Materials während eines Feuers zu sammeln, können Wissenschaftler testen, ob es für den Bau geeignet ist, und können Brände in Gebäuden und Räumen mit bis zu neun Stockwerken nachbilden.
Als ob Sie einen Beweis dafür brauchten, wie wichtig diese Studien sind, sollten Sie den Unterschied zwischen dem, was passiert, wenn sie einen bewässerten Weihnachtsbaum und einen trockenen Weihnachtsbaum entzünden, sehen
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- Dieser Artikel wurde zuerst auf BBC Science Focus veröffentlicht im April 2019, mit zusätzlicher Berichterstattung von Alexander McNamara für sciencefocus.com – hier abonnieren