Суперкомпьютеры разгадывают тайну, скрытую внутри при слиянии капель воды.
Команда британских физиков и математиков использовала суперкомпьютер, чтобы раскрыть загадку о том, как капли воды сливаются и склеиваются.
Все мы видели, как капли воды соприкасаются и сливаются. Два маленьких шарика воды становятся все ближе и ближе друг к другу, пока их поверхности не перекрываются и поверхностное натяжение не стягивает отдельные шарики вместе в одно целое. Вот что видно невооруженным глазом. Новое моделирование с использованием суперкомпьютера рисует гораздо более сложную картину.
Моделирование использовало две капли чистой воды одинакового размера в пространстве, вплоть до уровня отдельных молекул воды. По мере того, как капли сближались, ученые показали, что на поверхности этих капель образуются крошечные сверхбыстрые волны.
Случайные движения молекул воды, называемые тепловыми флуктуациями, заставляли отдельные молекулы подпрыгивать и танцевать навстречу друг другу.
Исследователи называют этот поверхностный эффект ряби, который возникает в результате тепловых флуктуаций молекул, тепловыми капиллярными волнами. В данном случае рябь слишком мала и быстра, чтобы ее мог заметить любой естественный эксперимент. Но моделирование показало, что крошечные волны тянутся друг к другу, образуя передний край приближающихся капель воды. Поверхностное натяжение капель подавляет волны, но они все еще присутствуют и по-прежнему образуют передний край капель, когда они находятся рядом друг с другом.
Исследователи обнаружили, что волны соприкасаются, образуя мосты между каплями. И как только один мост сформирован, поверхностное натяжение начинает работать, герметизируя больше плотность ряби. По словам специалистов, это как молния на куртке.
Исследователи смоделировали около 5 миллионов молекул воды, образуя две капли шириной около 4 миллиметров. Все слияние завершается за несколько наносекунд.
Хотя они моделировали две капли, плавающие в пространстве, подобный эффект, вероятно, работает, когда две капли сливаются на плоской поверхности. Понимание этого поведения важно, по мнению ученых, потому что оно может помочь объяснить поведение воды внутри облаков и внутри машин, предназначенных для конденсации воды из воздуха.
