Навіть як фізики використовують великі, дорогі експерименти, щоб розкрити величезні гравітаційні хвилі та крихітні адрони, вони все ще можуть відповісти на запитання про цілком мирські. Наприклад - Чому краплі холодного молока відскакують на поверхні гарячої кави перед тим, як зануритись? Чому під час дощу підліткові сфери води перекидаються по поверхні басейну?
Команда дослідників Массачусетського технологічного інституту (MIT) вперше спостерігала та описала сили, які змушують краплі рідини левітації над поверхнею більших водойм.
Ось як це працює.
Коли крапля дощу врізається на поверхню калюжі, дослідники виявили, що двійкові двигуни запускаються. Зіткнення спричиняє крихітні струми, що обертаються всередині краплі, а також під поверхнею калюжі. Якби ви могли зазирнути в краплинку, ви побачили б, як вода пливе вниз по краях всередині краплі, а потім піднімається назад до центру, показали нові дослідження.
Цей обертовий рух всередині крапельки, невидимий за більшості обставин, створює достатню силу, щоб тягнути повітря, що оточує крапельку. Повітря утворюється в тонкий, швидкий потік вітру, який тече під краплею, тримаючи його на ширині волосся над поверхнею, згідно з новими висновками.
Однак дослідники виявили, що ці двигуни - всередині крапельки і під поверхнею рідини - не обертаються самостійно. Перепади теплоти між краплею і рідиною, на яку вона впливає, призводять до обертання та левітації. Як тільки крапля дощу нагріється або охолоне до температури калюжі - процес, який протікають ті крутячі двигуни, які можуть зайняти десь від мілісекунд до секунд - він провалиться через свій чарівний килим повітря і зникне в калюжі, показало дослідження.
Дослідники MIT придумали, як обчислити мінімальну різницю тепла, щоб левітація виникала в будь-якій рідини. Якщо різниця більша за мінімум, вони виявили, що крапелька левітує довше. Будь-яке коротше, і крапля взагалі не буде левітувати.
Завдяки розумним експериментальним налаштуванням та за допомогою високошвидкісних камер, дослідники змогли зробити кілька прекрасних відеороликів двигунів левітації в дії. Вчені змішали кілька блискучих пластівців діоксиду титану в олії, а потім шприцом прикололи краплю цієї олії до поверхні більшого басейну. Вони підсвічували краплю яскравим світлодіодом, і діоксид титану загорівся, коли він кружляв у струмах, що рухаються, йдучи по шляху двигунів.
Автори опублікували документ, що описує це відкриття 8 листопада у «Журналі механіки рідин».
