Un team di fisici e matematici britannici ha utilizzato un supercomputer per scoprire la verità nascosta di come le gocce d'acqua si fondono e si uniscono.
Se hai mai visto le goccioline d'acqua toccarsi e fondersi, potresti aver immaginato che due palline d'acqua si avvicinassero sempre di più, fino a quando le loro superfici si sovrapponevano e la tensione superficiale riuniva le sfere distinte in un unico, ruvido insieme. Questo è ciò che è visibile ad occhio nudo. Ma una nuova simulazione che utilizza un supercomputer, pubblicata il 13 marzo sulla rivista Physical Review Letters, dipinge un quadro molto più complicato.
La simulazione ha modellato due gocce uguali di acqua pura nello spazio, fino al livello delle singole molecole d'acqua. Man mano che le goccioline si avvicinavano, gli scienziati hanno mostrato che sulla superficie di queste goccioline si sono formate piccole onde ultraveloci. I movimenti casuali delle molecole d'acqua, chiamati "fluttuazioni termiche", fecero saltare le singole molecole e danzarono l'una verso l'altra mentre si avvicinavano.
I ricercatori chiamano questo effetto di increspatura della superficie, che deriva dalle fluttuazioni termiche delle molecole, "onde termiche capillari". Le increspature sono troppo piccole e veloci in questo caso per essere individuate da qualsiasi esperimento naturale. Ma la simulazione ha mostrato che le onde adolescenziali si allungano l'una verso l'altra, formando il bordo principale delle goccioline d'acqua vicine. La tensione superficiale delle goccioline (la forza coesiva che mantiene le goccioline nella loro forma "a gocciolina") sopprime le onde, ma sono ancora presenti e formano ancora il bordo principale delle goccioline quando si avvicinano.
Alla fine, i ricercatori hanno scoperto che le onde si toccano, formando ponti tra le goccioline. E una volta che si è formato un singolo ponte, la tensione superficiale inizia a funzionare, sigillando più increspature insieme "come la cerniera su una giacca", come hanno affermato i ricercatori in una nota.
I ricercatori hanno simulato circa 5 milioni di molecole d'acqua, formando due gocce larghe circa 4 mm. L'intera fusione è finita in pochi nanosecondi su quella scala - troppo veloce per essere catturata da qualsiasi fotocamera umana, hanno scritto.
Sebbene abbiano simulato due goccioline che fluttuano nello spazio, un effetto simile è probabilmente all'opera quando due goccioline si fondono su una superficie piana, hanno scritto. Comprendere questo comportamento è importante, hanno scritto, perché potrebbe aiutare a spiegare il comportamento dell'acqua all'interno delle nuvole e all'interno delle macchine progettate per condensare l'acqua dall'aria.
