Водомерка удерживается на воде благодаря силе поверхностного натяжения и гидрофобным свойствам лапок. Молекулы на поверхности воды связаны друг с другом сильнее, чем внутри объема, образуя своего рода упругую «пленку». Лапки насекомого покрыты воскоподобным веществом и мириадами волосков, которые не дают воде смачивать их. Вес водомерки настолько мал, что он лишь слегка прогибает поверхность, не разрывая межмолекулярные связи воды.
Посмотрите сейчас на тихую гладь пруда в жаркий полдень. Найдёте не сразу - нужно замереть. Вот они. Крошечные, длинноногие существа, которые скользят по воде стремительно, рывками, точно конькобежцы на льду. Водомерки. Они не плавают. Они именно ходят по воде. Степенно и торжественно.
Многие полагают, что они просто очень легкие. Или что у них есть секретные воздушные мешочки. Яков Перельман, впрочем, называл водомерку «живым уроком по силам сцепления». Перед нами не магия, а торжество поверхностного натяжения. Вода для этого насекомого - не жидкость, а тугой батут.
Остановитесь на полминуты. Не листайте. Посмотрите на лапки водомерки в месте контакта с водой. Видите эти крошечные ямки? Вода прогибается, но не пускает гостью внутрь. Почему?
Кто натянул «кожу» воды?
Представьте, что молекулы воды - это люди, которые крепко держатся за руки. Внутри толпы Вас тянут во все стороны. Но на границе, на самом краю, Вас тянут только внутрь и вбок.
В итоге на поверхности воды образуется слой, где молекулы сцеплены с невероятной силой. Невидимая упругая пленка. Перельман в своё время писал, что вода обладает «кожей», которую мы просто не замечаем из-за своих масштабов. Но для существа весом в доли грамма эта кожа - надежная опора.
Секрет «сухих ног»
Но одной пленки мало. Если Вы намочите лапку, она проткнет поверхность и потянет насекомое на дно. Водомерка - мастер гидрофобии. Её лапки покрыты густым лесом микроскопических волосков, между которыми заперт воздух.
Вода не может «ухватиться» за такую поверхность. Она отталкивается. В итоге насекомое не просто стоит на воде, оно на ней левитирует, опираясь на воздушную подушку и поверхностное натяжение. Чистая механика отталкивания. Допущение грубоватое, но для понимания сути - в самый раз.
«А вы знали?»: Смертельная опасность мыла
Для водомерки обычная капля мыла - страшнее урагана. Мыло снижает поверхностное натяжение воды в несколько раз. Пленка мгновенно лопается. Как только в пруд попадает моющее средство, «батут» под водомеркой исчезает, и она мгновенно тонет. Это трагедия микромира, о которой Перельман предупреждал, объясняя важность чистоты природных вод для их обитателей.
Что далее
Мы перейдем от природы к домашним фокусам. Я покажу Вам, как перевернуть стакан с водой вверх дном так, чтобы из него не пролилось ни капли. Нам не понадобится ничего, кроме обычного листка бумаги. Физика атмосферного давления против гравитации!
Подпишись. Чтобы знать правила игры Вселенной. А Вы пробовали в детстве заставить иголку плавать на воде? Получалось? Напишите свою историю в комментариях.
Читайте также:
Канал «А вы знали?» - задачи, фокусы и наука. Каждый день - повод удивиться.