Физики объяснили, почему у сосулек бывает волнистая или гладкая поверхность
Сосульки — это красиво. Но это и опасно. Особенно для самолетов. Поэтому ученые внимательно исследует структуру замерзания
Физики из Университета Торонто показали, почему некоторые сосульки имеют волнистую поверхность, а у других поверхность ровная и гладкая.
Выращивая сосульки из образцов воды с различными примесями, такими как хлорид натрия (соль), декстроза (сахар) и флуоресцентная краска, исследователи обнаружили, что примеси воды захваченные сосульками по мере их формирования создают волнистые узоры во льду.
«Форма сосульки — это трудный вопрос. Предыдущие теории утверждали, что своего рода рябь на поверхности определяется эффектом поверхностного натяжения в тонкой пленке воды, которая стекает по льду по мере его формирования», — говорит соавтор работы Стивен Моррис, почетный профессор кафедры физики. — «Теперь мы знаем, что образование ряби не зависит от поверхностного натяжения. Оно даже не зависит от внешних условий замерзания. Внешняя форма определяется внутренним распределением примесей».
Ученые ранее обнаружили, что присутствие соли в воде отвечает за волнистую форму сосулек, выращенных в лаборатории. Новые результаты показали, что не тип примеси приводит к появления волн, а просто ее наличие.
«Мы протестировали различные виды примесей, но форма сосулек не изменились, пока концентрации были одинаковы», — говорит соавтор работы Джон Ладан. — «Это говорит о том, что за форму отвечают только физические, а не химические процессы».
Почему так важно понимать, как образуются сосульки
Изучение роста льда имеет важные приложения, включая борьбу с обледенением самолетов, кораблей и линий электропередач. Однако результаты показывают, что существующие инженерные модели обледенения не учитывают всей глубины проблемы.
От формы сосульки зависит в том числе скорость ее таяния, что очень важно и для очищения покрытых льдом поверхностей и для выбора антифриза.
«Теперь мы получили более глубокое понимание сложности природных ледяных образований», — говорит Моррис.
