תופעת החיכוך קיימת כמעט בכל פעולה שאנו עושים בחיי היומיום - כשאנו מעבירים את ידינו על גבי שולחן, פותחים דלת שציריה חורקים, כשאנו בולמים את הרכב וכאשר אנו מפעילים מנועים. מעל הכל, תופעת החיכוך רלוונטית במיוחד להסבר התרחשותן של רעידות אדמה.
למרות מרכזיות התופעה בחיינו, העקרונות הבסיסיים של תהליכי החיכוך היו עד כה בגדר תעלומה. מחקר חדש שנערך על-ידי פיזיקאים באוניברסיטה העברית ושהתפרסם לאחרונה בכתב העת Nature, מציע הסבר חדש על תהליך החיכוך ולו השלכות על הבנה בסיסית של רעידות אדמה ואף על האפשרות לחזות אותן בעתיד. דיון על המחקר אף התפרסם החודש בכתב העת Physics Nature.
המחקר בוצע על-ידי פרופ' ג'יי פינברג ותלמידי המחקר עודד בן-דוד ושמואל רובינשטיין ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית.
החוקרים מצאו כי החיכוך מתחיל במעין גל החולף על-פני המשטח שמפריד בין שני הגופים המתחככים. "יצרנו במעבדה מעין רעידות אדמה מזעריות אשר אפשרו לנו להבין את התהליך", מסביר פרופ' פינברג.
רעידות אדמה מתרחשות כתוצאה מתנועת חיכוך בין הלוחות הטקטוניים המהווים את קליפת כדור הארץ. הרעידה מתרחשת כאשר הכוחות המניעים את הלוחות מתגברים על כוחות החיכוך המקבעים את הלוחות זה לזה. המחקר הראה ששחרור כוחות החיכוך מתחיל בגל הנע במהירות הקול המשנה את פני השטח בכל נקודה שבה עבר.
בעקבות מעבר הגל, האנרגיה העצומה שנבלמה על-ידי כוחות החיכוך מתחילה להשתחרר. תנועת האדמה הנגרמת משחרור זה הינה רעידות האדמה שאנו מרגישים. נוסף לכך, המחקר תאר לראשונה איך כל נקודת מגע מרפה את "אחיזתה" בסדרה מורכבת של אירועים בעקבות מעבר הגל. התהליך מאופיין על-ידי ארבעה שלבים: שלב הינתקות הקשר, שלב הקרע האלים, שלב חידוש הקשר ושלב חיזוקו מחדש.
"למרות שתנועת החיכוך נתפסת לרוב כתנועה על פני משטח חלק, בפועל תמיד קיים חספוס מיקרוסקופי במשטח המגע, ונקודות המגע האמיתיות מעטות מאוד. אופי התנהגותן של נקודות אלו הוא האחראי על תנועת החיכוך", מסביר פרופ' פינברג. במחקרם מצאו החוקרים כי לנקודות מגע אלו יש "חיים משל עצמן" המכתיבים את התפתחותו של תהליך החיכוך.
המחקר עשוי לתרום להבנת תחום רחב של תופעות חיכוך מעשה ידי אדם ושל תופעות טבע כמו רעידות אדמה. "למרות שהחיכוך משחק תפקיד חשוב במגוון תחומים בחיינו, מפתיע שתהליכים מרכזיים הקשורים לתנועת החיכוך לא פוענחו עד כה", אומר פרופ' פינברג. "המחקר הנוכחי מהווה צעד חשוב להבנת הנושא. בטבע, רעידות אדמה מתחילות את חייהן בעומק הנע בין 10 ל-100 ק"מ מתחת לפני השטח. במחקר התאפשר לנו לראשונה לצפות בתהליכים המולידים רעידת אדמה בזמן שהם מתרחשים במסגרת הניסוי במעבדה. כולי תקווה כי הבנה בסיסית של תהליכים אלו, תאפשר לנו בעתיד לחזות רעידות אדמה ואולי אף למנוע חלקית את הנזק הרב שהן מחוללות".