小現象，大原理——科學家對水滴濺起提出了新理論

圖片來源：bogitw/pixabay

水滴濺起的現象看似簡單，但其背後卻隱藏著複雜的科學原理。不過，現在科學家覺得一切變得更加明朗了，他們更理解水滴濺起時微觀層面上所發生的變化。

一個新的數學模型表示，這層稀薄得讓人難以置信的空氣能夠引起小水滴從比它大數倍的水滴中向上濺起；而氣壓和黏度也會影響水滴濺射的幾率。

據來自英國華威大學的數學家James Sprittles所說，事實上這些空氣層極為稀薄，它們相當於1厘米厚、阻擋海嘯波擊打海岸的空氣層。

這個模型表明，微觀空氣層僅有1微米度——這比人們頭髮的寬度要小50倍——但這足以收攏1毫米的水滴並使水滴集中濺起，而不是均勻地在表面鋪開。

「這層空氣的寬度是很窄的，因此它和空氣分子在衝擊中穿越的距離是相似的。所以傳統模型是不準確的，我們需要一個微觀的理論，」Sprittles解釋說。

該動畫展示了水滴運動的模型。圖片來源：University of Warwick

雖然人們之前也提出過空氣層影響水濺起的說法，但這個新模型能夠更為細緻地解釋：在不同情況下，氣體和液體互相作用所引發的最小層面的現象。

類似的情況就是山頂氣壓低，水濺起的可能性就會降低。因為空氣很容易就在液體中逃離出去。

然而，這類型的研究所帶來的好處遠不止於幫助登山者預知他們倒出去的飲料會不會濺回來。

對於水為何濺起、水如何濺起這兩個話題的理解對研究人員很有幫助。從分析犯罪現場的血跡飛濺，到明確向植物噴洒肥料的速度、以防止肥料反濺回來，這些理解都很有用。

「最具有前景的是，這個新理論可以應用於廣泛的相關現象中，比如氣候科學，」Sprittles說，「這可以幫助人們了解雲形成時水滴是如何碰撞的，或者幫助人們估計因降雨而被拉入海洋中的氣體的數量。」

正如先前的研究所展示那樣，就連水的溫度也能改變它向四周濺起的方式。Sprittles表示，把他提出的新假設和現有的模型結合起來應該不會很難。

下一步是要在這個基本框架之上建立更複雜的模型，然後我們將能更好地預測在不同類型的環境下會發生什麼類型的潑濺。

「一個日常生活中看似簡單的小事件背後竟隱藏著如此複雜的原理，這是你所意想不到的，」Sprittles說。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 李二寶，轉載須授權

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