استخدم فريق من الفيزيائيين والرياضيين البريطانيين حاسوبًا فائقًا للكشف عن الحقيقة الخفية حول كيفية اندماج قطرات الماء وتماسكها معًا.
إذا كنت قد شاهدت قطرات الماء تتلامس وتندمج ، فربما تكون قد تخيلت كرتين صغيرتين من الماء تقتربان من بعضهما البعض ، حتى تتداخل أسطحهما ويشد التوتر السطحي الكرات المميزة معًا في وحدة واحدة خشنة. هذا ما يمكن رؤيته بالعين المجردة. لكن محاكاة جديدة باستخدام حاسوب عملاق ، نُشرت في 13 مارس في مجلة Physical Review Letters ، ترسم صورة أكثر تعقيدًا.
شكلت المحاكاة نمطا قطرتين متساوية الحجم من الماء النقي في الفضاء ، وصولا إلى مستوى جزيئات الماء الفردية. مع اقتراب القطرات من بعضها البعض ، أظهر العلماء موجات صغيرة فائقة السرعة تشكلت على أسطح هذه القطرات. الحركات العشوائية لجزيئات الماء ، المسماة "التقلبات الحرارية" ، جعلت الجزيئات الفردية تقفز وترقص تجاه بعضها البعض عند اقترابها.
يطلق الباحثون على هذا التأثير المتموج السطحي ، والذي ينتج عن التقلبات الحرارية للجزيئات ، "الموجات الشعرية الحرارية". إن التموجات صغيرة جدًا وسريعة في هذه الحالة بحيث لا يمكن لأي تجربة طبيعية اكتشافها. لكن المحاكاة أظهرت أن الموجات الكثيفة تصل إلى بعضها البعض ، وتشكل الحافة الرائدة لقطرات الماء القريبة. إن التوتر السطحي للقطرات (القوة المتماسكة التي تحافظ على القطرات في شكل "القطرات") يقمع الموجات ، لكنها لا تزال موجودة ، ولا تزال تشكل الحافة الأمامية للقطرات عندما تقترب من بعضها البعض.
ووجد الباحثون في النهاية أن الأمواج تلامس وتشكل جسورًا بين القطرات. وبمجرد تشكيل جسر واحد ، يبدأ التوتر السطحي في العمل ، ويغلق المزيد من التموجات معًا "مثل الضغط على سترة" ، كما قال الباحثون في بيان.
قام الباحثون بمحاكاة حوالي 5 ملايين من جزيئات الماء ، لتشكيل قطرتين بعرض 0.16 بوصة (4 ملم). وكتبوا أن الدمج بأكمله قد انتهى في بضع نانو ثانية على هذا النطاق - وهو سريع للغاية بحيث لا تتمكن أي كاميرا بشرية من التقاطه.
على الرغم من أنهم قاموا بمحاكاة قطرتين تطفو في الفضاء ، إلا أنه من المحتمل أن يكون هناك تأثير مماثل عندما تندمج قطرتان على سطح مستو. وكتبوا أن فهم هذا السلوك مهم لأنه يمكن أن يساعد في تفسير سلوك الماء داخل الغيوم وداخل الآلات المصممة لتكثيف المياه خارج الهواء.
