Открыт ранее неизвестный механизм формирования льда

Физики из Японии обнаружили, что процесс формирования льда может запускаться не только при появлении очагов кристаллизации в толще замерзающей воды, но и на её поверхности, что ведёт к формированию редкой формы льда, которая обычно образуется в переохлаждённой воде.

Исследователи совершили это открытие при помощи разработанной ими компьютерной модели капли воды, позволяющей всесторонне изучать то, как протекает процесс роста микроскопических кристаллов льда, способствующих превращению жидкой влаги в твёрдый лёд. До настоящего времени физики не были уверены, протекает ли этот процесс исключительно в толще воды или же он может запускаться и в приповерхностных её слоях.

Для получения ответа на этот вопрос исследователи из Японии просчитали то, как ведут себя и взаимодействуют друг с другом молекулы воды в очень тонкой прослойке воды, чья длина, ширина и высота составляют всего несколько нанометров. При проведении этих расчётов учёные учитывали то, как формируются связи между молекулами и как на эти процессы влияют внешние факторы, в том числе температура, давление и наличие силы поверхностного натяжения на границе между водой и воздухом.

Анализ результатов этих расчётов указал на существование ранее неизвестного механизма формирования льда, который был связан с образованием кольцеобразных структур из пяти, шести или семи молекул воды на поверхности капли при стабильно низкой и не меняющейся температуре окружающей среды. По своим свойствам эти нанокристаллы были очень похожи на так называемый лёд−0, особую нестабильную форму льда, которая возникает внутри воды, охлаждённой до температуры в десятки градусов ниже нуля.

Ключевую роль в образовании этих структур, как обнаружили физики, играли небольшие разреженные области, которые возникали в приповерхностных слоях воды в результате действия сил поверхностного натяжения. Схожие процессы, по мнению исследователей, должны активно влиять на конденсацию влаги и формирование кристаллов льда в облаках, что говорит об их серьёзном влиянии на климат Земли, подытожили исследователи.

Компании, производства — последние новости

Япония — последние эко-новости