© Иллюстрация РИА Новости . А.ПолянинаУпорядоченность частиц пара над нагретой водой
Физики из Тюменского государственного университета исследовали микрочастицы пара, которые образуются над нагретой поверхностью воды, и могут на несколько минут самостоятельно собираться в геометрически правильные структуры. Ученые смогли продлить «жизнь» кластера и исследовать процессы, которые происходят внутри капли. Статья коллектива ведущих специалистов из России, США и Израиля с результатами многолетних исследований опубликована в журнале Scientific Reports.Ученые: половина облаков Земли порождена дыханием планктона в океанах Известно, что вода может образовывать гексагонально-симметричные структуры (снежинки), когда находится в твердом состоянии. В жидком состоянии такого рода упорядоченность становится невозможной. Когда вода превращается в пар, частицы перемещаются еще более хаотично. Это можно наблюдать, на примере дымки над чашкой горячего чая, тумана и водяных облаков. Однако в 2003 году ученые из Тюменского государственного университета обнаружили, что при определенных условиях хаос сменяется порядком, и идеально сферические капельки воды диаметром в сотые доли миллиметра образуют самоорганизующиеся упорядоченные кластеры в виде шестиугольной решетки.
© Фото : ТюмГУКапельный кластер
© Фото : ТюмГУКапельный кластер
Капли левитируют непосредственно над поверхностью воды за счет восходящих потоков воздуха и находятся в стабильном состоянии до нескольких минут. Как только капля увеличивается в размерах за счет конденсации, она становится все более тяжелой, восходящие потоки уже не могут ее держать, капля «падает» в воду и кластер распадается. Все это происходит в тысячные доли секунды и затрагивает миллионы капель одновременно.Глобальное потепление покроет Землю «одеялом смога» Исследователям удалось удержать кластер в стабильном состоянии в течение нескольких часов, облучая кластеры инфракрасным светом. Это позволило подробно изучить микрокапли, их поведение в кластере и процессы, которые происходят внутри капли. По мнению руководителя работ, заведующего лабораторией микрогидродинамических технологий ТюмГУ Александра Федорца, работа имеет значительное прикладное значение. Такой искусственный «плоский туман» открывает принципиально новые возможности изучения физических и химических процессов в микроскопических каплях водных аэрозолей.
«Мы можем поместить в микрокаплю химическое соединение, детально изучить, что с ним происходит. Мы сможем понять, как будут распространяться в атмосфере загрязняющие вещества, — комментирует Александр Федорец. – Точно так же мы можем посмотреть, как будет вести себя какой-нибудь микроорганизм если его поместить в каплю, более детально понять биохимические процессы в клетках».
Полученные результаты смогут быть использованы в решении глобальных задач сельского хозяйства, экологии, биологии и медицине.
Источник:
