Stuðlaberg

Eitt fegursta fyrirbæri á eldfjallasvæðum er stuðlaberg. Við höfum ótal dæmi um fallegt stuðlaberg á Íslandi, til dæmis Dverghamrar á Síðu, Kirkjugólf á Kirkjubæjarklaustri, Gerðuberg á Snæfellsnesi, Elliðaey á Breiðarfirði og mörg fleiri. Stuðlarnir geta verið ótrúlega reglulegir, og oft í laginu eins og tröllvaxnir krystallar. Langflestir stuðlar eru sexhyrndir og eru hornin á þeim því oft mjög regluleg og um 120 gráður. Í gamla daga var haldið að stuðlaberg væri myndað þegar setlög myndast í sjó, og að stuðlarnir væru risavaxnir kristallar. Fræðimenn á sextándu öld voru svo sannfærðir um þetta að þeir sýndu stuðlana með fallega toppa, á teikningum sínum, alveg eins og sexhyrndir kristallar af kvarsi.  Myndin til hægri er í Eldfjallasafni í Stykkishólmi og er hún úr riti Konrad Gesners frá 1565. Allt fram á miðja nítjándu öldina var deilt um uppruna stuðlabergs, eins og ég hef fjallað um ýtarlega í bók minni Melting the Earth (Oxford University Press 1999). Þeir sem trúðu að stuðlaberg væri myndað sem kristallar í sjó voru kallaðir Neptúnistar, en þeir sem áttuðu sig á því að það væri myndað við storknun á hraunkviku voru nefndir Vulkanistar. Þetta var ein heitasta deilan í jarðfræðinni á fyrri öldum.Stuðlar eru oftast sexhyrningar, en myndun þeirra er tengd kólnun og storknun hrauns eða hraunkviku, annað hvort á yfirborði jarðar eða í innskotum. Þegar kvikan kólnar og storknar þá minnkar rúmmál hennar um 2 til 5% og við það klofnar kvikan í sexhyrnda stuðla. Kvikan, eins og langflest efni, dregst saman eða minnkar rúmmál sitt við storknun og kólnun. Eitt efni gerið þó þveröfugt, og það er vatn. Þegar vatn kólnar og breytist úr fljótandi ástandi í ís, þá eykst rúmmál þess. Þess vegna flýtur ís á vatni, þvert á við nær öll önnur efni. Við könnumst við mörg önnur dæmi um sexhyrninga í náttúrunni. Hér til vinstri er mynd af moldarflagi, sem hefur þornað upp. Við það að þorna, þegar vatnið gufar upp úr moldarflaginu, þá minnkar rúmmálið, moldarflagið springur og tíglar myndast. Þegar stuðlar myndast í hraunkviku, þá vaxa þeir alltaf þvert á kólnunarflötinn, sem er flöturinn þar sem mestur hitinn streymir út úr kvikunni. Í hrauni er kólnunarflöturinn aðvitað yfirborðið og einnig botninn á hrauninu. Af þeim sökum eru stuðlarnir flestir lóðréttir. Í berggöngum, sem eru lóðrétt innskot af kviku og aðal aðfærsluæðar eldfjallanna, er kólnunarflöturinn oftast lóðréttur veggur, og liggja því stuðlarnir lárétt í göngum. Stundum getur kólnunarflöturinn verið mjög óreglulegur, eins og þegar hraun rennur í sjó fram. Þá myndast stuðlar sem geisla í allar áttir og stórir sveipir af stuðlum verða til, eins og í hraunum hjá Arnarstapa og víðar með ströndum umhverfis Snæfellsjökul.En hvers vegna eru horn stuðlanna oftast 120 gráður? Það er tengt yfirborðsspennu efnis. Minnsta yfirborðsspenna verður í efni þegar það er kúlulagað, eins og dropi eða sápubóla.  En ef við röðum mörgum sápubólum saman, þá skerast þær í 120 gráðu hornum og mynda sexhyrnt mynstur. Þetta horn, 120 gráður, er sterkasta hornið í náttúrunni og einnig í arkitektúr. Þeir arkitektarnir Frank Lloyd Wright, Buckminster Fuller og James W. Strutt áttuðu sig snemma á þessu og notuðu sexhyrninginn sem eina höfuð uppistöðu í húsagerð sinni. Þetta vita býflugurnar líka, en býkúpan samanstedur af sexhyndrum einingum, eins og myndin til vinstri sýnir. Já, og ískristallar eru einnig sexhyrndir. Ef til vill er stærsti sexhyrningur í sólkerfinu á norðurpólnum á plánetunni Satúrn. Hér er risastórt ský, og í miðju þss er fallegur sexhyrningur, sem stjarneðlisfræðingar reyna nú að skýra. Þessi sexhyrningur er svo stór, að öll jörðin kæmist fyrir í honum.