Красивый и несложный лабораторный эксперимент, прояснивший эффект «мёртвой воды», может быть поставлен и в школьной, и в домашней лаборатории.
Исследовательская группа университета Лиона в составе Ромэн Вассёр
(Romain Vasseur), Матьё Мерсье (Matthieu Mercier) и Тьерри Доксуа
(Thierry Dauxois) провела экспериментальный анализ и воссоздала в
лабораторных условиях эффект, известный как эффект "мёртвой воды" и, в
частности, наблюдавшегося известным полярным путешественником Фритьофом
Нансеном во время путешествия на "Фраме" у архипелага Норденшельд в
Карском море Северного Ледовитого океана.
«Своеобразное явление — эта мертвая вода, - писал известный полярник. -
Для изучения его представился здесь лучший случай, чем мы хотели бы.
Встречается оно, по-видимому, лишь там, где слой пресной или сильно
распресненной воды лежит поверх соленой морской воды. Пресная вода
увлекается судном, и оно скользит по тяжелой соленой воде, как по
твердой подстилке.
Разница в солености этих слоев очень велика; так, например, вода,
взятая с поверхности, вполне годна для питья, а вода, поступавшая через
кингстон, настолько солона, что не годилась даже для котла. Мертвая
вода образует более или менее крупные волны, идущие непрерывно поперек
кильватера, одна позади другой; иногда длина их такова, что они доходят
до середины корпуса судна.
Что мы ни делали, чтобы выбраться из мертвой воды,— круто поворачивали
судно, лавировали, описывали полный круг и пр.,— все напрасно. Лишь
только машина переставала работать, судно тотчас же останавливалось,
точно схваченное чем-то за корму».
Французским ученым удалось экспериментально, в лабораторных условиях продемонстрировать эффект «Мёртвой воды»
и показать, что при определенных условиях корабль при движении в
стратифицированной водной поверхности генерирует сверхдлинные волны,
приводящие к торможению и даже остановке корабля, несмотря на
работающие двигатели.
Эффект исследовался и ранее, однако лишь в частном случае двух слоев жидкости с разной плотностью.
Экспериментальная
установка, позволившая продемонстрировать эффект "мёртвой воды".
Кораблик движется влево, слои жидкости различной плотности подкрашены
для удобства наблюдения различными красителями. Видно развитие
явственно различимых волн на границах раздела сред. При этом
поверхностная волна за кормой кораблика не образуется вообще
Ученые использовали для опытов плексигласовый резервуар 300х41х10,4 см,
наполнявшийся послойно жидкостями с различными плотностями. Для
удобства они подкрашивались различными красителями.
На поверхности плавал игрушечный кораблик, приводившийся в движение
микролебедкой с помощью нити. Наблюдение осуществлялось с помощью
видеокамеры. Было показано, что при движении модели на поверхности
водоема на границе раздела жидкостей формируется четко различимая
волна, в то время как поверхностная волна за кормой отсутствует.
Волна на границе раздела жидкостей, увеличивая свою амплитуда, намертво
«приклеивается» к кораблику, приводя в отдельных случаях к его полной
остановке, несмотря на продолжение работы «движителя» - микролебедки.
Энергия движителя уходит не на движение кораблика, но на генерирование
невидимой на поверхности волны на границе раздела жидкостей.
С замедлением и остановкой кораблика волна угасает, кораблик
возобновляет движение – и развивается новая волна, а эффект «мёртвой
воды» повторяется.
Подробная информация о странных эффектах, наблюдающихся порой во внешне
простых, хорошо знакомых и очевидных ситуациях, и о воспроизведении их
в домашних условиях будет представлена на портале Исследования и разработки – R&D.CNews.
