कुछ सबसे आश्चर्यजनक संरचनात्मक करतब वास्तुकारों द्वारा या कलाकारों द्वारा गढ़े गए नहीं हैं। ब्रायस कैनियन से लेकर मध्य यूरोप के एल्बे सैंडस्टोन पर्वत तक, दुनिया भर के बलुआ पत्थर के मेहराब, अल्कॉव्स और स्तंभ मानव निर्मित वास्तुकला में समान विशेषताओं के समान दिखते हैं। तो, प्रकृति यह कैसे करती है?
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नेचर जियोसाइंसेस में कल प्रकाशित एक अध्ययन बताता है कि इन प्राकृतिक चमत्कारों के पीछे तनाव और क्षरण का एक प्रतिक्रिया चक्र हो सकता है।
चेक गणराज्य के शोधकर्ताओं की एक टीम के अनुसार, कटाव धीरे-धीरे रेत के दानों को हटा देता है, बाकी के अनाज पर चट्टान का वजन रखकर उन्हें और अधिक कसकर गूंथने का कारण बनता है। जैसे-जैसे अनाज को चट्टान से निकाला जाता है, वजन असमान रूप से बदल जाता है, और उन क्षेत्रों में अनाज जो अधिक वजन या गुरुत्वाकर्षण तनाव को सहन करते हैं, वे मानव पर्यटकों की प्रशंसा करने के लिए मेहराब, एल्कोव्स और स्तंभों को पीछे छोड़ते हैं।
वैज्ञानिकों ने पहली बार 150 साल से अधिक समय पहले इन प्राकृतिक वास्तुकला विशेषताओं का वर्णन और वर्गीकरण करना शुरू किया था, लेकिन यहां तक कि आधुनिक वैज्ञानिकों के सिद्धांत भी कि कैसे सैंडस्टोन मेहराब और खंभे बहुत भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ भूवैज्ञानिकों ने कोलोराडो पठार पर चट्टान के आधार को रेखांकित करने के लिए मेहराब की विशेषता बताई, जबकि अन्य सोचते हैं कि चट्टान में फ्रैक्चर ने उन्हें उत्पन्न किया।
इसी तरह, कुछ वैज्ञानिकों का तर्क है कि वेनेजुएला की गुफाओं में धारा के कटाव से खंभे की दरारें उखड़ जाती हैं, जबकि अन्य सब कुछ मिटाने के लिए कटाव की ओर इशारा करते हैं, लेकिन अनाज जो नरम चट्टानों में रिसने वाले तरल पदार्थ की उंगलियों में भिगोने के बाद एक साथ सीमेंट करते हैं। अधिकांश स्पष्टीकरण माइक्रोस्कोप के तहत क्षेत्र के अवलोकन और रॉक नमूनों के अध्ययन पर आधारित हैं, और सिद्धांत एक स्थान से दूसरे स्थान पर भिन्न होते हैं। कोई भी एक अंतर्निहित तंत्र के साथ नहीं आया था जो आम तौर पर प्रत्येक परिदृश्य में फिट होता है।
नाजुक आर्क को सूर्यास्त के बाद, आर्चेस नेशनल पार्क, यूटा, यूएसए में देखा गया। (फोटो: माइकल आत्मान) 
डेविल्स गार्डन, आर्चेस नेशनल पार्क, यूटा, यूएसए में तूफान से पहले डबल ओ आर्क। (फोटो: माइकल आत्मान) 
Pravcicka Brana Arch, बोहेमियन स्विट्जरलैंड नेशनल पार्क, चेक गणराज्य में बलुआ पत्थर की वास्तुकला का एक प्रतिष्ठित उदाहरण है। (फोटो: वेक्लाव सोजका) 
नाजुक आर्क, आर्चेस नेशनल पार्क, यूटा, यूएसए। (फोटो: जारोस्लाव सोकुप) 
वेनेजुएला में चार्ल्स ब्रेवर गुफा प्रणाली के क्यूवा कोलिब्री में गुफा स्तंभ। (फोटो: लिबोर लानिक) चेक टीम एक अलग दृष्टिकोण लेना चाहती थी। बोहेमियन क्रेटेशियस बेसिन में स्ट्रेलेक खदान में फील्डवर्क करते समय, उन्होंने देखा कि छोटे मेहराब और खंभे - केवल 2 फीट ऊँचे स्तर पर - केवल बड़े या बड़े भूगर्भीय वास्तुकला से जुड़े सहस्राब्दी समय के पैमानों के बजाय, महज महीनों या वर्षों में बलुआ पत्थर से बनते हैं। ।
"यह स्पष्ट था कि उनके लिए जिम्मेदार प्रक्रियाएं वर्तमान समय में खदान में चल रही थीं और इस प्रकार प्रक्रियाओं को संभावित रूप से अलग और समझाया जा सकता है, " प्राग में चार्ल्स विश्वविद्यालय के भूविज्ञानी और अध्ययन पर एक सह-लेखक, जिरी ब्रूटन कहते हैं।
लैब में इन लैंडफॉर्म को बनाने की कोशिश क्यों नहीं की गई? ब्रूटन और उनके सहयोगियों ने यह देखकर शुरू किया कि बलुआ पत्थर तनाव के तहत कैसे व्यवहार करता है। उन्होंने स्ट्रेलेक खदान से बलुआ पत्थर के क्यूब्स को काट दिया, उन्हें पानी में डूबा दिया, और घन के शीर्ष पर ऊर्ध्वाधर बल लगाया ताकि तनाव का अनुकरण किया जा सके कि पत्थर में रेत के दाने उनके ऊपर चट्टानों से महसूस होते हैं।
कोई ऊर्ध्वाधर तनाव के साथ, क्यूब्स धीरे-धीरे व्यक्तिगत अनाज में विघटित हो गए। इसके विपरीत, ऊर्ध्वाधर तनाव में वृद्धि के तहत, घन एक गिलास के आकार के खंभे से उत्तरोत्तर व्यर्थ हो जाता है। लेखकों द्वारा उनके पेपर को पूरक बनाने के लिए बनाए गए वीडियो में खुद देखें:
गंभीर रूप से, स्ट्रेलेक के बलुआ पत्थर में सीमेंट खनिज नहीं होते हैं जो रेत के कणों को एक साथ बांधने में मदद करते हैं। इसके बजाय, लेखकों ने पाया कि बलुआ पत्थर पर लगाए गए तनाव के कारण खनिज आपस में टकराते हैं और चट्टान को पकड़ते हैं।
चेक टीम खंभे के गठन को समझाने के लिए एक तंत्र के साथ आई, और संख्यात्मक मॉडलिंग ने उनके संदेह की पुष्टि की। मूल रूप से, बलुआ पत्थर ब्लॉक के भीतर भार असमान रूप से ले जाया जाता है, जिसमें कुछ बलुआ पत्थर के अनाज दूसरों की तुलना में अधिक वजन ले जाते हैं। पानी आसानी से चट्टान के छिद्रों में जा सकता है - अनाज के बीच की जगह - और रेत के बिट्स को मिटा देता है, लेकिन अधिक भार उठाने वाले अनाज को खींचना मुश्किल होता है।
इसे एक सूखी ईंट की दीवार की तरह समझें। ब्रूटन कहते हैं, "दीवार के ऊपर से ईंट को खींचना आसान है, लेकिन नीचे से ईंट को खींचना मुश्किल है।" चूंकि पानी रेत के दानों को खींचता है, कम और कम अनाज अधिक भार उठाते हैं, और अनाज के बीच तनाव बढ़ता है, उन्हें अधिक कसकर एक साथ बांधना और उन्हें कटाव के लिए अधिक प्रतिरोधी बनाता है।
कुछ बलुआ पत्थर में सीमेंट एजेंट होते हैं, हालांकि। इसलिए, शोधकर्ताओं ने चेक गणराज्य, वेनेजुएला और संयुक्त राज्य अमेरिका से सीमेंटेड बलुआ पत्थर का नमूना लिया। नमक और ठंढ अपक्षय के लिए इन सीमेंटेड क्यूबों को एक्सपोज करने से वजन होने पर घंटो के खंभे भी बनते हैं और अनलोड किए गए क्यूब्स चार गुना तेजी से विघटित हो जाते हैं। सीमेंटिंग सामग्री कटाव के साथ भंग हो जाती है, और इस तरह सीमेंटेड क्यूब्स एक ही तनाव बलों के अधीन होते हैं जो कि अप्रकाशित क्यूब्स में खेलते हैं।
जाहिर है, कटाव विभिन्न रूपों में भी आ सकता है। इसलिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में बारिश और बहने वाले पानी का अनुकरण किया, यह देखने के लिए कि क्या इसका एक अलग प्रभाव हो सकता है। सभी मामलों में, लोड किए गए क्यूब्स अनलोड किए गए क्यूब्स की तुलना में क्षरण के लिए अधिक प्रतिरोधी थे, यह दर्शाता है कि तनाव प्रमुख कारक था।
शोधकर्ताओं ने एक "आर्क-जैसी रॉक विंडो" बनाई, सैंडस्टोन को एक प्लास्टिक सिलेंडर के साथ बांधकर और कृत्रिम "फ्रैक्चर" को चट्टान में काटकर बनाया। पानी में विसर्जन से अपेक्षाकृत स्थिर रिंग आकार में त्वरित आकार मिलता है। (तस्वीरें: मिशाल फिल्पी) स्तंभों से परे, शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में मेहराब और अल्कोव बनाने की भी कोशिश की। उन्होंने पाया कि चट्टान के आकार बलुआ पत्थर के प्रारंभिक उजागर हंक की ज्यामिति पर निर्भर करता है। छोटे, केंद्रीय क्षैतिज दरारें के साथ क्यूब्स ने मेहराब का उत्पादन किया। आंशिक रूप से क्षैतिज कटौती क्यूब्स में उत्पादित एल्कोवस। और ऊर्ध्वाधर दरारें ऊर्ध्वाधर स्तंभ या स्तंभ बनाने में मदद करती हैं। इसके अलावा, विभिन्न क्षरण प्रक्रियाएं एक ही आकार का उत्पादन कर सकती हैं, अगर वे समान चट्टानों से शुरू होती हैं।
आधार के पास एक छोटे से उद्घाटन के साथ बलुआ पत्थर के लोड किए गए ब्लॉक के आंशिक विसर्जन द्वारा लैब में एक फ्रीस्टैंडिंग आर्क बनाया गया था। समय के साथ, उद्घाटन व्यापक हो गया और बलुआ पत्थर के ब्लॉक में प्रवेश किया, एक मेहराब का निर्माण किया। (फोटो: मरे जनक, वेस्मिर.कॉ।) इसे देखते हुए, लेखक सैंडस्टोन में मेहराब और खंभे कैसे बनाते हैं, इसके लिए अधिक बारीक व्याख्या करते हैं। "हमें यह नहीं कहना चाहिए कि कटाव या अपक्षय ने रूपों को उकेरा है, क्योंकि यह तनाव क्षेत्र था जो रूपों को आकार देता है। कटाव प्रक्रियाएं तनाव द्वारा नियंत्रित उपकरण मात्र हैं, ”ब्रूटन बताते हैं।
इस तरह का एक सरल तंत्र ऐसी सुंदर संरचनाओं का निर्माण कर सकता है जो सौंदर्य या मनभावन कला या वास्तुकला में हमारे मानवीय दृष्टिकोण के विपरीत हैं। "सही आकार बनाने के लिए आपको खुफिया या योजना की आवश्यकता नहीं है, " ब्रूटन कहते हैं। वास्तव में, “प्रकृति के लिए विपरीत सत्य है। ज्यादातर सही चीजें सरल तंत्र द्वारा बनाई जाती हैं। ”
