Физики рассказали о природе висячих водяных мостиков

Иранские ученые примирили две гипотезы о природе образования под действием электричества висячих водяных мостиков между сосудами с жидкостью. По словам авторов, их стабильность почти одинаково зависит и от поверхностного натяжения, и от действия электрического поля в диэлектрике. Аргументы ученых опубликованы в журнале Physical Review E (препринт работы выложен в архиве Корнельского университета), кратко об исследовании пишет ScienceNow.

В ходе исследования ученые проводили опыт с образованием водяных мостиков и снимали этот процесс на видеокамеры с разных углов. Затем на основе этих записей составлялась трехмерная гидродинамическая модель процесса.

Анализ показал, что ни одну из двух сил, которые ранее рассматривались в качестве единственных ответственных за формирование мостиков, нельзя считать основной. Доля вклада каждой из них различалась в зависимости от диаметра водяного мостика (чем он больше, тем меньше вклад поверхностного натяжения), однако ни в одном случае какой-то одной силой нельзя было пренебречь.

Водяные мостики образуются между двух емкостей с деионизированной водой (иногда и другими жидкостями) когда к ним приложен постоянный ток напряжением более 10 тысяч вольт. Мостики достигают длины приблизительно в два сантиметра и могут быть стабильны на протяжении суток, пока между сосудами идет ток.

Необычный феномен был впервые описан в 1893 году, однако до сих пор ученые спорят о его причинах. По одной из гипотез, выдвинутой в 2009 году, бороться с гравитацией мостикам помогают электрические силы натяжения между диполями воды. По другой версии, опубликованной в 2011 году, эти силы вообще не вносят вклад в гидродинамику процесса, а главным явлением, ответственным за формирование водяных нитей является поверхностное натяжение. Гипотеза о том, что вода в мостике приобретает анизотропическую структуру была проверена в 2012 году на синхротронном источнике и не подтвердилась.