Пузырьки воздуха, поднимаясь из воды, зачастую движутся не по прямой, и физики только сейчас выяснили, почему так происходит.
Если вы когда-нибудь наблюдали, как пузырьки воздуха поднимаются сквозь воду, вы, возможно, задумывались над тем же, что и Леонардо Да Винчи: почему все они не поднимаются строго вертикально? Если это так, то вы опоздали более чем на 500 лет и, вероятно, недостаточно известны, чтобы люди обратили внимание на ваш вопрос, но хорошая новость в том, что вы живете в то время, когда ученые нашли на него ответ.
Загадка пузырьков воды
Самое любопытное в наблюдении Леонардо заключается в том, что только большие пузырьки зигзагообразно или по спирали поднимаются на поверхность, а не маленькие, хотя на каждый из них действуют одни и те же физические силы.
В новом исследовании профессор Мигель Херрада из Университета Севильи и профессор Йенс Эггерс из Университета Бристоля дают ответ на эту загадку, который, как они надеются, приведет к новым достижениям в понимании границ раздела жидкость / газ. Херрада и Эггерс отметили, что движение пузырьков не только никогда не объяснялось, но и не было описано математически.
Авторы наблюдают ряд аспектов движения пузырьков, которые затрудняют их моделирование, несмотря на то, что явление широко распространено. Самое главное, что они пишут: “Пузырь деформируется в ответ на силы, действующие на жидкость, и, в свою очередь, форма пузырька изменяет характер потока”. Эксперименты имеют свои собственные проблемы, поскольку даже незначительное загрязнение поверхностно-активными веществами, такими как мыло, может повлиять на поведение пузырьков.
Они обнаружили, что поднимающиеся пузырьки подвергаются периодическому наклону, который изменяет их форму. Сторона, направленная вверх, имеет большую кривизну, что делает поверхность более скользкой, поэтому вода движется по ней быстрее. Это снижает давление с этой стороны, возвращая пузырь в исходную форму, прежде чем цикл начнется снова.
Моделирование предсказывает, что этот процесс должен привести к колебанию пузырьков с радиусом более 0,926 миллиметра, отклоняющихся от прямой траектории. Критический размер находится в пределах 2 процентов от значения, полученного в ультрачистой воде.