Et team av britiske fysikere og matematikere brukte en superdatamaskin for å avdekke den skjulte sannheten om hvordan vanndråper smelter sammen og fester seg sammen.
Hvis du noen gang har sett vanndråper berøre og smelte sammen, kan du ha forestilt deg at to små vannkuler kommer nærmere og nærmere hverandre, til overflatene deres overlappet og overflatespenningen trakk de forskjellige kulene sammen til en enkel, grov helhet. Det er det som er synlig for det blotte øye. Men en ny simulering ved bruk av en superdatamaskin, publisert 13. mars i tidsskriftet Physical Review Letters, maler et mye mer komplisert bilde.
Simuleringen modellerte to like store dråper rent vann i rommet, ned til nivået av individuelle vannmolekyler. Når dråpene kom nærmere hverandre, viste forskerne, små, ultrahurtige bølger dannet på overflatene til disse dråpene. De tilfeldige bevegelsene til vannmolekylene, kalt "termiske svingninger", fikk de enkelte molekylene til å hoppe og danse mot hverandre mens de nærmet seg.
Forskere kaller denne overflatevippende effekten, som er resultatet av de termiske svingningene i molekylene, "termiske kapillærbølger." Krusningene er for små og raske i dette tilfellet for at ethvert naturlig eksperiment kan få øye på. Men simuleringen viste at teensy bølger når ut til hverandre, og danner forkanten av de nærliggende vanndråpene. Overflatespenningen til dråpene (den sammenhengende kraften som holder dråpene i sin "dråpeform") undertrykker bølgene, men de er fremdeles til stede, og utgjør fremdeles dråpens forkant når de nær hverandre.
Etter hvert fant forskerne at bølgene berører og danner broer mellom dråpene. Og når en eneste bro har dannet seg, vil overflatespenningen virke, og tette flere krusninger sammen "som glidelåsen på en jakke", som forskerne sa i en uttalelse.
Forskerne simulerte rundt 5 millioner vannmolekyler, og dannet to dråper omtrent 0,16 tommer (4 millimeter). Hele sammenslåingen er over i noen få nanosekunder i den skalaen - for fort for at ethvert menneskelig kamera kan fange, skrev de.
Selv om de simulerte to dråper som flyter i verdensrommet, er det sannsynlig at en lignende effekt virker når to dråper smelter sammen på en flat overflate, skrev de. Å forstå denne oppførselen er viktig, skrev de, fordi det kan bidra til å forklare oppførselen til vann inne i skyer og inne i maskiner designet for å kondensere vann ut av luften.
