Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Физики раскрыли странные формы, которые принимает лед при таянии при разных температурах
02.02.2022

Физики раскрыли странные формы, которые принимает лед при таянии при разных температурах

Оценка: 5.0    368 0 Наука и Технологии
09:54

Тающий лед может принимать различные формы в зависимости от температуры воды вокруг него, показало новое исследование, дав нам новое представление о сложной физике, лежащей в основе этого обманчиво сложного перехода.

Команда исследователей создала для своих экспериментов сверхчистый "прозрачный" лед, без пузырьков и примесей, а затем наблюдала за таянием льда, когда его опускали в резервуары с пресной водой в специально созданной "холодной комнате".

Для детальной регистрации изменений формы льда использовалась замедленная съемка, а для подтверждения основных процессов, изменяющих форму льда при взаимодействии с окружающей водой, применялись математические модели.

Формы и узоры льда являются чувствительными индикаторами условий окружающей среды, при которых он таял, позволяя нам "читать" форму, чтобы сделать вывод о таких факторах, как температура окружающей воды", - говорит физик-экспериментатор Лейф Ристроф из Нью-Йоркского университета (NYU).

"Мы сосредоточились на холодных температурах - от 0 до 10 градусов Цельсия [от 32 до 50 градусов по Фаренгейту], при которых обычно тает лед в природных водах, и обнаружили удивительное разнообразие образующихся форм".

При очень низких температурах (менее 5 градусов Цельсия или 41 градуса по Фаренгейту) кусочки льда приобретали форму направленного вниз шипа. При более высоких температурах (выше 7 градусов Цельсия или 44,6 градусов по Фаренгейту) форма шипа была такой же, только на этот раз он был направлен вверх.

При промежуточных температурах лед становился волнистым и покрывался рябью по мере таяния. Это соответствует так называемым гребешковым узорам, которые иногда встречаются на тающем льду в природе. Различия обусловлены изменениями в потоке воды, который контролируется температурой, которая, в свою очередь, изменяется по мере того, как холодный лед просачивается в воду.

По мере таяния льда, объясняют исследователи, температура воды вокруг него становится слоистой, а это означает переменную плотность жидкости. Поскольку более тяжелая жидкость опускается, а более легкая поднимается под действием силы тяжести, таяние происходит с разной скоростью в разных местах льда, что и приводит к изменению формы.

Выше: Различные формы растаявшего льда при разных температурах окружающей воды.

Нисходящие шипы соответствуют восходящим потокам воды, а восходящие шипы - нисходящим потокам воды. Волнистые узоры возникают, когда восходящие и нисходящие потоки взаимодействуют друг с другом.

"Странность физики заключается в том, что жидкая вода имеет весьма необычную зависимость плотности от температуры, в частности, максимум плотности наблюдается при температуре около 4 градусов Цельсия", - говорит прикладной математик Скотт Уиди из Нью-Йоркского университета. "Эта "аномалия плотности" делает воду уникальной по сравнению с другими жидкостями".

Технически то, что мы здесь наблюдаем, похоже на неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, вызванную движением жидкостей с разными скоростями друг против друга. Она наблюдается во многих других сценариях в мире природы (например, облака на Земле и некоторых других планетах).

Все это означает, что ученые лучше знают, как таяние создает модели потоков, и как эти модели потоков влияют на дальнейшее таяние - представьте себе, например, айсберг посреди океана.

Возможно, в будущем мы сможем понять, как тает лед, просто взглянув на его форму. Поскольку запасы льда на Земле исчезают с постоянной скоростью, знание факторов, влияющих на этот процесс, становится все более важным.

"Наши результаты помогают объяснить некоторые характерные формы льда, наблюдаемые в природе, в частности, так называемую морфологию вершин айсбергов, состоящую из острых шипов или шпилей, и так называемые гребешки, состоящие из волнистых узоров ям", - говорит Ристроф.

"Более широкий контекст этой работы связан с изменением климата Земли и увеличением скорости таяния льда на нашей планете. Важно лучше понять детальную физику и математику таяния в малых масштабах, поскольку они являются ключевыми компонентами более масштабных климатических моделей".

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.


 
Источник:  https://earth-chronicles.ru/

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

ТОП Новостей
Материалов за сегодня нет.
Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Физики выдвинули альтернативную теорию гравитации
Твердь, жидкость, газ...
Теперь ещё - плотности пустоты, по которым волны от тел висячих и ра (от renmilk11)

Все, что нужно знать об обезьяньей оспе, и почему это не повод для страха
ну если через повнохность, то всем вакцинмрованным обезъянним аденовирусом пизда xofmann12)
Физики выдвинули альтернативную теорию гравитации
Ответ прост найти аномальную энергию которая не зависит от галактики по ней и мерить все. Не вся эне (от TheGray)