ruua

Как замерзает мыльный пузырь, превращаясь в снежный шар


203
203 points

Жительница Виннипега, Канада, сняла завораживающее видео, на котором мыльный пузырь замерзает и превращается в хрупкий снежный шар. Как же это происходит с научной точки зрения?

Потрясающие кадры были сняты Хизер Хинам, канадской натуралисткой, художницей, фотографом и педагогом

Она поделилась видео в Twitter, отметив, что «холодные ясные дни с очень небольшим ветром отлично подходят для замораживания пузырей».

«Сегодня утром -28 градусов по Цельсию заставили меня выйти на задний двор с хорошей камерой, мыльным раствором и штативом, — написала Хинам. — Вот вам застывший момент дзен».

В видео Хинам использует прозрачную трубку, смоченную в мыле, чтобы надуть пузырь на заснеженной поверхности. По мере того как пузырь мягко покачивается взад и вперед, мыльная пленка начинает покрываться радужными пятнами кристаллов льда. Каждое ледяное пятно содержит ослепительные текстуры, похожие на снежинку, и по мере того, как пятна становятся больше, они в конечном итоге сливаются друг с другом и образуют законченную сферу.

Эффект поразительный — но как он происходит? Когда-то это явление озадачивало ученых, но в 2019 году группа физиков изучила его и опубликовала свои выводы в журнале Nature Communications.

Самая большая загадка заключалась в том, что на мыльных пузырях образуется несколько ледяных участков, а не один, который расширяется, чтобы покрыть всю сферу. Обычно, когда замерзает небольшое количество жидкости, процесс замораживания начинается в одной точке. Эта одна замороженная область затем охлаждает жидкость, прилегающую к ней, и так до тех пор, пока вся жидкость не остынет и не замерзнет. Этот процесс определяет, например, формирование кубика льда в морозильной камере.

Как выяснили авторы статьи 2019 года, мыльные пузыри сначала следуют этому правилу, но быстро отклоняются от него.

В условиях замерзания первой начинает замерзать одна единственная точка пузыря — как и в случае с кубиком льда. Когда это происходит, молекулы жидкой воды перестраиваются и эта перегруппировка высвобождает небольшое количество энергии в виде тепла.

Но поскольку пузырь представляет собой полую сферу, это тепло рассеивается в оставшейся жидкой воде и заставляет ее течь к вершине пузыря. Чем больше замерзает пузырь, тем больше тепла выделяется, и поток воды усиливается. Это заставляет кристаллы льда откалываться от замороженной части пузыря и плыть по его поверхности. Каждый из этих кристаллов образует свою собственную ледяную колонию, которая увеличивается в размерах, создавая увлекательный эффект «снежного шара».


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

203
203 points
Василий Вдовиченко
Южная научно-исследовательская лаборатория