Как физики с пузырями игрались

Что только не становилось объектом исследований науки за все годы её развития. Гигантские планеты, галактики, мелкие вирусы и совсем крошечные атомы. А недавно физики завершили исследования обычных мыльных пузырей. Тех самых, которые пускают ради развлечения или в процессе принятия ванны. И дело не в том, что учёным просто стало скучно – на самом деле, даже самый простой, знакомый нам процесс, зачастую очень трудно объяснить в понятных терминах.

Представьте себе, что вы находитесь высоко в горах в холодный и ясный день. Вы выдули мыльный пузырь, который после непродолжительного полёта упал на снег и стал замерзать. По всему объёму пузыря начнут распространяться красивые структуры из кристаллов, такие же, как узоры на окнах в зимний январский день. В течении нескольких секунд пузырь замёрзнет или, если внутри воздух будет достаточно тёплым, разрушится. Во всяком случае, красивое зрелище физика точно обеспечит. А заодно вы станете свидетелем «эффекта снежного шара», впервые открытого учёным Винсентом Шефером. Удивительно, но долгие годы было не до конца понятно, какие эффекты заставляют пузырь замерзать именно таким способом.

В лаборатории физики занялись изготовлением пузырей и детально исследовали их замерзание при нескольких условиях. Если пузырь с остывшим воздухом внутри падал на холодную поверхность, то кристаллы начинали формироваться в точке соприкосновения, а затем потоки жидкости поднимали их вверх, словно в причудливом танце. Пузырь в таком состоянии был похож на сувенирный снежный шар, который встряхнули. Процесс завершался через минуту. При этом кристаллы поднимались за счёт потоков тепла, выделявшегося от замерзания в точке соприкосновения с поверхностью. Этот эффект называется эффектом Марангони.

Во втором случае, когда внутри пузыря был тёплый воздух, замерзание шло сначала от основания к середине, но потом быстро останавливалось – поднятые потоками жидкости кристаллики плавились. Затем температура внутри объекта выравнивалась, но стенки пузыря уже начинали истончаться под действием гравитации. Пузырь лопался.

Кстати, физики установили и предельную температуру поверхности, выше которой пузыри не успеют замёрзнуть – минус 6,5 градуса

Данный текст является ознакомительным фрагментом.