¿Explicando científicamente los ríos cuesta arriba?

Dado que la pregunta se refiere específicamente a los mapas, debo mencionar que es bastante normal que parezca que los ríos corren hacia terrenos más altos, como colinas o montañas, en un mapa que muestra solo los detalles a gran escala. Esto sucede porque no puede ver el terreno real por el que fluye el río, que puede ser mucho más bajo que las características a gran escala que puede ver en el mapa. El río puede erosionarse a sí mismo en un cañón bastante profundo y angosto con el tiempo.

Dos posibilidades son obvias:

1. El nivel del agua solía ser mucho más alto debido a una presa de hielo o algo similar y esto obligó al agua a fluir a través del terreno elevado y erosionar un cañón.
2. El terreno solía ser más bajo y ha crecido más lentamente de lo que el río puede erosionar su cauce. Esto puede deberse a la tectónica de placas o a la glaciación pasada.

Si bien esto no responde del todo a la pregunta formulada, creo que tiene algún valor abordar directamente la motivación declarada para la pregunta.

El agua puede fluir cuesta arriba en una formación conocida como salto hidráulico . Estos fenómenos son más visibles en dos tipos de lugares:

1. En algunos rápidos, la velocidad de un río disminuye drásticamente cuando el agua en rápido movimiento se descarga en una región lenta del río. Si la velocidad del agua es superior a un cierto umbral (consulte el artículo vinculado anterior para el cálculo de esta velocidad), la fuerza que ejerce el agua rápida a medida que disminuye la velocidad puede obligar a que el agua siguiente suba ligeramente.

2. Algunos aliviaderos de presas utilizan un salto hidráulico diseñado para reducir la velocidad del agua que sale del aliviadero. Estos representan el mejor de los casos: el aliviadero es una superficie lisa y de baja fricción, y generalmente es una caída larga y empinada con el salto directamente en la parte inferior (sin distancia horizontal para perder energía). Sin embargo, incluso en condiciones ideales, el salto será pequeño en comparación con la caída inicial. Incluso un aliviadero tipo "salto de esquí", donde el agua se lanza al aire, alcanza muy poca altura.

Finalmente, como aludió Serban en un comentario (ahora eliminado), si la velocidad del agua es lo suficientemente alta como para forzarla cuesta arriba en una distancia significativa, tenderá a erosionar el obstáculo con el tiempo, o empujará fuera del lecho del río y fluirá. alrededor del obstáculo. (Consulte las respuestas a esta pregunta para conocer algunos de los problemas asociados con el intento de restringir naturalmente el agua a alta presión).

Aquí hay un río que intenta fluir verticalmente cuesta abajo y falla.

Todo lo que necesita es una buena brisa fuerte (en términos de Skye) o tal vez un vendaval completo en lenguaje normal, y puede inducir que el agua fluya cuesta arriba, al menos a escala local.

Notarás que la forma de la playa es bastante parecida a la curva de una pala de turbina, para acelerar los vientos terrestres en dirección ascendente. No es tan evidente la forma en que la curva de la bahía ayuda a concentrar el viento en ese lugar.

(Ubicación: Bahía Talisker, Isla de Skye. Velocidad del viento: moderada, probablemente 40 mph o menos)

Con la ciencia cubierta, pensé en mencionar dos ejemplos en la Tierra de que esto ocurre durante tiempos y distancias relativamente más largos.

El primero es el Tonle Sap en Camboya, que es un afluente del Mekong. Invierte las direcciones dos veces al año en respuesta a los cambios estacionales de lluvia. En la temporada de lluvias, el río Mekong más grande comienza a inundarse. Estas aguas de inundación luego empujan hacia arriba el Tonle Sap. Esencialmente, el flujo regular cuesta abajo es superado por el flujo cuesta arriba causado por el gran aumento en el volumen de agua.

Un segundo ejemplo, que es un poco engañoso, son los ríos subglaciales de la Antártida. Aquí la gravedad es menos dominante para determinar la dirección del flujo, ya que la presión del hielo se hace cargo. Todavía no he podido encontrar una referencia para las distancias que pueden estar involucradas aquí, y parece ser un área activa de investigación.

Como dice el usuario 3453518, esto podría suceder en una corta distancia por inercia. Te aconsejo que leas su respuesta; hay algunos puntos muy buenos bien hechos. Le agregaré algo de ciencia.

La fórmula de la energía potencial gravitatoria es

dónde$m$es la masa del objeto en cuestión,$g$es la constante gravitacional, y$h$es su altura sobre el punto de inflexión. En la tierra,$g = 9.81\text{ Nkg}^{-1}$.

Así que digamos que tenemos 1 metro cúbico de agua pura, con un peso de 1000 kg. Está comenzando a descender por una colina de 50 m de altura vertical (supondremos que esta colina está hecha de algún modo de material súper hidrofóbico para descartar fácilmente la fricción). Tiene:

En la parte inferior de esta pendiente, dado que la energía se conserva y estamos descontando la fricción, también tendrá 490,5 kJ. Viajará a una velocidad que podemos determinar usando la fórmula de la energía cinética:

Usando esto, podemos mostrar qué tan alto podría llegar si se proyecta directamente hacia arriba sin pérdida de energía cinética:

estamos buscando$s$, el desplazamiento desde la posición original.$a$es la desaceleración debida a la gravedad, entonces solo −9.81,$v_f$es la velocidad final (0) y$v_i$la velocidad inicial que acabamos de encontrar.

Eso está cerca de la altura original de 50 m (no es exacto debido a mi redondeo), pero aquí está la parte crucial: no lo ha superado . A menos que pueda manipular la gravedad específicamente para el agua sin afectar nada más en el planeta, es física y científicamente imposible superar el valor de la altura original. Además, en estos cálculos he excluido varias consideraciones importantes como la fricción y la resistencia del aire. En realidad, nunca se acercará a este valor.

Para un lapso muy corto, esto puede explicarse por la inercia. Pero, esto significa que el río podría ascender por una pendiente no mayor que la que descendió.

IE.: El río bajaba con una fuerte bajada de 10 m, seguido de un llano muy corto (para evitar perder velocidad por fricción) seguido de, digamos, una subida de 3 m.

Pero, si mide el lugar donde comenzó el agua versus donde termina el agua, el nivel inicial DEBE ser más alto que el nivel final, porque toda la energía cinética del agua proviene de la energía potencial gravitatoria. Cualquier otra cosa desafiaría las leyes de la física. La gravedad es una ley fundamental del universo y una en la que esto no se cumpla daría lugar a un universo totalmente diferente. Si la gravedad pudiera desafiarse de esa manera, muy bien podría tener un río que no sigue un lecho de río. El agua puede salir directamente del mar, ascender a la estratosfera y huir del planeta, etc. Eliminar la gravedad como limitación significa eliminarla como limitación en todas partes.

Para agregar a las otras respuestas, también existe la posibilidad de que el agua parezca correr cuesta arriba debido a una ilusión óptica.

No conozco ningún río en el que esto sea así, pero dado que sucede con las carreteras , no veo ninguna razón por la que no pueda suceder también con los ríos.

Para una topología particularmente extrema, una posible explicación podría ser la desviación vertical debido a anomalías gravitacionales. Básicamente, la gravedad local en un punto de la superficie de un planeta puede no apuntar directamente hacia el centro de masa del planeta, de forma similar a como lo hace la luna. El agua sigue fluyendo hacia abajo; la diferencia es que eso podría no ser lo mismo que disminuir la elevación.

Sin embargo, este efecto es muy pequeño: la desviación vertical más grande que se encuentra en la Tierra (en algunas partes del Himalaya) es de unos míseros 100 segundos de arco, o alrededor de 5 pulgadas por mil pies (o 48 cm por km). Entonces, suponiendo que tiene una montaña súper masiva junto a una llanura súper plana, es posible que tenga un río que fluya en una dirección de elevación creciente continuamente en un área pequeña, durante algunas décadas hasta que erosionó la tierra lo suficiente como para cambiar la dirección de nuevo.

Acabo de leer las otras respuestas, pero creo que todas pierden el punto de que el agua fluye cuesta arriba en una distancia prolongada. ¡En realidad esto es posible! Hay un camino (IIRC) "camino del diablo" en el norte de África. Este camino sube una colina solitaria en un terreno plano. Si pones una pelota en este camino, comenzará a rodar cuesta arriba lentamente. La gente pensó que los demonios estarían haciendo eso, de ahí el nombre.

De hecho, la colina es solo el pico de una formación de piedra masiva, que debido a su mayor densidad "dobla" un poco el campo gravitatorio de la tierra. El efecto es suficiente para compensar en exceso la pendiente de la colina, haciendo que las bolas y, potencialmente, también el agua corra cuesta arriba. Un péndulo apuntaría ligeramente hacia los lados en comparación con el terreno plano. Así que es más una cuestión visual: si define "abajo" perpendicular a la mayor parte del terreno que puede ver, esto es lo que está buscando. Sin embargo, si "abajo" se define por un péndulo, el agua sigue fluyendo cuesta abajo por esa colina.

Extendiéndose sobre eso, un río poco profundo podría parecer que corre cuesta arriba, si hay una masa extremadamente grande y densa debajo de la colina, que a su vez está rodeada por un terreno plano y menos denso, por ejemplo, suelo estéril. Es importante definir hacia dónde corre el río. Me imagino un pequeño lago del que el agua se evapora lo suficientemente rápido como para dejar espacio para que corra más agua cuesta arriba.

Lo anterior hace que la corriente sea poco profunda y lenta en condiciones extremas. Puede ir un poco más grande, si agrega la idea del viento: el viento constante desde una dirección hará que los árboles crezcan en esa dirección, en lugar de crecer hacia arriba. Esto se sumará al efecto visual del paisaje y agregará más empuje al agua que corre cuesta arriba. La ladera puede ser o al menos parecer más empinada. Sin embargo, si más agua termina en el lago de la colina, ¿adónde va? Recomendaría un pequeño sifón que drene el lago a través de un río subterráneo. La presión del lago regula la velocidad del río subterráneo para que el lago no se desborde fácilmente. Podrías tener historias sobre personas que desaparecen cuando se bañan en el lago de la colina, porque podrían ser absorbidas por el río subterráneo.

En realidad, acabo de notar que ya hay una respuesta de celtschk que menciona exactamente el mismo efecto. Es extraño que mis dos párrafos fueran muy pocos, pero sus dos líneas son buenas. Tal vez alguien pueda fusionarlos en una sola respuesta y luego eliminar la mía, porque a celtschk se le ocurrió primero.

Entonces, trabajando con la respuesta de @NoAnswer, podría tener un poco de formaciones ultra densas (digamos, material de estrella de neutrones) escondidas en la cima de la colina, que tiene una gravedad tan extrema que todo fluye hacia arriba. No lo suficiente como para causar un agujero negro, pero lo suficiente como para superar la gravedad del resto del planeta. Y este material tendría que estar asentado sobre una base muy sólida para resistir hundirse hasta el centro del planeta.

ALTERNATIVAMENTE, podría tener un poco de algas o peces que desovan una sustancia viscosa que se secreta estacionalmente en el río y convierte esa sección del río en algo así como óxido de polietileno ("el líquido que se vierte").

Funcionaría así: el río corre paralelo al área elevada con una caída pronunciada, luego cuesta abajo. El desove de los peces cambia temporalmente la viscosidad del río, que luego tiende a acumularse en lugares del área elevada. Eventualmente, una piscina llega al borde del área elevada y se derrama, lo que empuja la parte del río río abajo hacia arriba.

No sé.

La compresión glacial puede hacer que el agua fluya cuesta arriba ya que la presión del hielo obliga al agua a viajar hacia arriba; esto se puede ver en áreas de los Peninos y puede viajar unos cientos de metros con facilidad.