Prírodné zákony niekedy zrežírujú predstavenie s nádychom mystéria. Ale vedci ho napokon vysvetlia.
Ľadová škrupinka, ktorú vytvorilo jablko a mráz. Foto: Andrew Sietsema. Zdroj: Facebook
Andrew Sietsema, obyvateľ Michiganu, pred tromi rokmi orezával jablone, ktoré zasiahol mrznúci dážď. Pritom na nich našiel visieť duté jablká z ľadu, ktoré odfotil a zábery zverejnil na Facebooku. Médiá to okamžite zaujalo. Začali ho spovedať z jeho dojmov a zároveň hľadať vysvetlenie tohto javu.
Podľa spravodajského portálu TODAY nazval Sietsema nezvyčajné ľadové ozdoby duchmi jabĺk a neskôr dodal, že mu pripadali ako svetielka na vianočnom stromčeku.
Kam zmizli jablká?
Susan Brownová, profesorka poľnohospodárstva a biologických vied na Cornellovej univerzite, vysvetlila pre portál TODAY Food, čo sa stalo. Dužina niektorých jabĺk, najmä tých, ktoré zostanú na stromoch dlho po sezóne zberu, môže zmäknúť až natoľko, že konzistenciou pripomína jablkovú šťavu. „Šupka ju drží ako balón naplnený vodou,” povedala a doplnila, že jav spôsobila kombinácia mrznúceho dažďa a dlhotrvajúcich teplôt pod bodom mrazu. Ľad spočiatku obalil celé ovocie, no potom zo spodnej časti ľadovej gule vytiekla zhnitá jablková kaša a zanechala ľadovú škrupinu v tvare jablka.
Vlnky spôsobujú nečistoty
Experimentálni fyzici z Torontskej univerzity nedávno skúmali, prečo sú niektoré cencúle na povrchu pokryté vlnkami, ktoré smerujú nahor alebo nadol, zatiaľ čo povrch iných zostane hladký.
Z výsledkov ich štúdie, ktorú publikovali vo vedeckom magazíne Physical Review E 5. decembra 2022, vyplýva, že za vlnky môžu nečistoty vo vode, z ktorej cencúle vznikajú. Vedci ich skúšali znečistiť chloridom sodným (soľou), dextrózou (cukrom) aj fluorescenčným farbivom. Každá z týchto zložiek vytvárala vzory v tvare V, ktoré prispievajú k efektu zvlnenia po obvode cencúľov.
Ilustračné foto. Zdroj: iStockphoto.com
Predchádzajúce teórie boli neúplné
„Predchádzajúce teórie tvrdili, že vlnenie je výsledkom účinkov povrchového napätia v tenkom filme vody, ktorý tečie po ľade pri jeho tvorbe,“ hovorí Stephen Morris, emeritný profesor na Katedre fyziky Filozofickej a vedeckej fakulty Univerzity v Toronte a spoluautor štúdie popisujúcej tento fenomén. „Teraz vidíme, že tvorba zvlnenia nezávisí od povrchového napätia. Dokonca nezávisí len od vonkajších prvkov ľadu, ale skôr súvisí so vzormi nečistôt vnútri ľadu. Vonkajší tvar a vnútorné vzory sú rôzne aspekty toho istého doteraz nevysvetleného problému.“
Zistenia stavajú na skoršom objave Morrisa a jeho výskumného tímu, ktorý prišiel na to, že prítomnosť soli vo vode bola zodpovedná za nepravidelné, vlnité tvary cencúľov vytvorených v laboratóriu.
Nové výsledky ukazujú, že vlnenie nespôsobuje druh nečistôt, ale samotná skutočnosť, že vo vode je niečo cudzorodé.
Nezáleží na druhu nečistoty, ale na jej koncentrácii
„Testovali sme rôzne druhy nečistôt. Pokiaľ sú ich koncentrácie podobné, jav sa nemení,“ hovorí John Ladan, doktorand pracujúci s Morrisom a vedúci autor štúdie.
„To je v súlade s myšlienkou, že ide na rozdiel od chemických iba o fyzikálne procesy.“
Zatiaľ čo vedcov k odhaleniu tajomstva vlniek na cencúľoch motivuje čistá zvedavosť, štúdium rastu ľadu má aj seriózne využitie vrátane akumulácie ľadu na lietadlách, lodiach a elektrických vedeniach.
Problém treba doriešiť
Ich výsledky však nie sú márne. Ukazujú napríklad, že existujúce inžinierske modely námrazy na elektrických vedeniach nezohľadňujú celý problém.
Výskumníci poznamenávajú, že zistenia neriešia mechanizmus vlnenia, ale skôr len pridávajú nové aspekty k javom, ktoré treba vysvetliť. „Mám rešpekt voči zložitosti prírodných ľadových útvarov,“ hovorí Morris.
Zdroje: TODAY, TODAY Food, Physical Review E, DOI: 10.1103/PhysRevE.106.054211
