Физики-экспериментаторы, выращивающие сосульки в Университете Торонто, приблизились к пониманию того, почему некоторые формы имеют рябь вверх и вниз по внешней стороне, а другие имеют гладкую, гладкую и ровную поверхность.
Как описано в исследовании, опубликованном в Физический обзор Eвыращивая сосульки из образцов воды с различными загрязнителями, такими как хлорид натрия (соль), декстроза (сахар) и флуоресцентная краска, исследователи обнаружили, что примеси воды захватываются сосульками по мере их формирования и впоследствии создают шевронные узоры, которые способствуют волнообразному эффекту вокруг. их окружности.
«Предыдущие теории утверждали, что рябь является результатом эффектов поверхностного натяжения в тонкой пленке воды, которая стекает по льду по мере его формирования», — говорит Стивен Моррис, почетный профессор кафедры физики факультета искусств и наук Университета Искусств и науки. Университет Торонто и соавтор исследования, описывающего это явление. «Теперь мы видим, что образование ряби не зависит от поверхностного натяжения. Оно даже не зависит только от особенностей, внешних по отношению ко льду, а скорее связано с узорами примесей внутри льда».
«Внешняя форма и внутренние узоры — это разные аспекты одной и той же — до сих пор не объясненной — проблемы».
Выводы основаны на более раннем открытии Морриса и его исследовательской группы, которое обнаружило, что присутствие соли в воде отвечает за неправильную волнистую форму сосулек, выращенных в лаборатории. Новые результаты показывают, что не тип примеси приводит к ряби, а просто тот факт, что в воде есть что-то постороннее.
«Мы протестировали различные виды примесей, и явления не изменились, пока их концентрации одинаковы», — говорит Джон Ладан, аспирант, работающий с Моррисом и ведущий автор исследования. «Это согласуется с идеей о том, что участвуют только физические, а не химические процессы».
В то время как их мотивом для раскрытия секрета ряби является чистое любопытство к естественным закономерностям, изучение роста льда имеет серьезные применения, включая накопление льда на самолетах, кораблях и линиях электропередач. Однако, например, результаты показывают, что существующие инженерные модели обледенения линий электропередач не учитывают всей проблемы. Исследователи отмечают, что результаты не раскрывают механизм ряби, а просто добавляют новые аспекты к явлениям, которые необходимо объяснить.
«Мы получаем более глубокое понимание сложности природных ледяных образований», — говорит Моррис.
Источник истории:
Материалы предоставлено Университет Торонто. Оригинал написан Шоном Беттамом. Примечание. Содержимое может быть изменено по стилю и длине.
