[ Pobierz całość w formacie PDF ]
pęcherzyków, krople z poprzedniego pęcherzyka mają mało cza-
87
i
su na ustąpienie z drogi innym kroplom, pochodzącym z kolejnych pęcherzyków. Jeśli wieje
słaby wietrzyk nad powierzchnią wody (a zwykle tak właśnie jest), krople szczytowe z
kolejnych pęcherzyków będą niesione powietrzem jedna za drugą. Rozstawione są tak
regularnie i tak blisko siebie, że wyglądają jak paciorki w naszyjniku. Ponieważ ich portem
przeznaczenia jest powierzchnia wody, i opadają po upływie takiego samego czasu, cały
naszyjnik" zwisa w dół. Jakiś niewielki wir lub zaburzenie w powietrzu spowoduje
falowanie rzędu kropelek i całość przyjmie wygląd flagi powiewa-
Rys. 16. Efekt flagi powstaje wtedy, gdy poziomo wieje wietrzyk w kierunku pionowej linii
kropel wody. Dowodzi to w dobitny sposób, że jeśli wszystkie pękające pęcherzyki są tej
samej wielkości, wyrzucane z nich krople wznoszą się zawsze na tę samą wysokość
jącej na wietrze (rys. 16). Efekt flagi pogłębiony jest jeszcze przez to, że niżej suną inne trzy
lub cztery rzędy kropelek.
Jest rzeczą godną uwagi tak idealne ułożenie kropelek w rzędach; wydaje się, że każda kropla
w danym rzędzie .powstała w tym samym punkcie przestrzeni. Jest to jaskrawy pokaz
właściwości pęcherzyków o tej samej wielkości: wyrzucają one krople w taki sposób, że
jeden pęcherzyk naśladuje drugi. Czy spróbujecie odgadnąć, jak one to robią?
Fontanna pęcherzykowa
Efekt naszyjnika z kropelek zaprowadził nas do dziwnego zjawiska, które nazwiemy
pęcherzykową fontanną. Prześledzmy krótko historię fontanny, gdyż jest ona znakomitym
przykładem tego, że jedno badanie pociąga za sobą inne, i że badacze z jednej dziedziny
nauki często odkrywają coś, co pózniej okaże się czymś niesłychanie przydatnym dla zupełnie
innej dziedziny.
W 1927 r. C. W. Foulk z Ohio State University zajmował się zagadnieniami powstawania
pary i piany w kotłach. Starając się wyjaśnić pochodzenie drobniutkich kropelek, które
obserwuje się w powietrzu nad wodą w kotłach, zbadał dokładnie, co się dzieje w momencie
pękania pęcherzyka. Stwierdził, że w powietrze ulatuje wiele kropel; przypuszczał też, że
pochodzą one z dna wnętrza kurczącego się pęcherzyka. Minęło kilka lat. W 1932 r. Otto
Stuhlman, biofizyk z uniwersytetu w Północnej Karolinie, powrócił do tego przypuszczenia,
ale poszedł krok dalej. Orzekł, że krople najprawdopodobniej odrywają się od kolumienki
wody, która wznosi się, jak sobie wyobrażał, z dna pękającego pęcherzyka i nawiązał do
słupków, które powstają z wgłębienia powstającego przy rozprysku
wielkiej kropli wody. Możecie je zobaczyć gołym okiem. Wezcie zakraplacz do oczu i
wpuście kilka kropel z wysokości paru metrów do wiadra z wodą. Obserwujcie powstające
słupki. Jeszcze lepiej, jeśli to doświadczenie wykona dla was natura. Gdy tylko zacznie padać
deszcz, wyjdzcie i obserwujcie uważnie wielkie krople rozpryskujące się w kałuży.
Zrozumiecie wówczas, co Stuhlman miał na myśli.
Ani Foulk, ani Stuhlman nie interesowali siÄ™ jednak (w publikacjach) zachowaniem
pęcherzyków w świecie innym niż kotły i pracownie. Tym, który uświadomił sobie doniosłe
znaczenie morskich pęcherzyków, był Woodrow Jacobs, pracujący obecnie w National
Geographic Data Center. W 1937 r. Jacobs wykonywał pomiary zasolenia powietrza nad
morzem i szukał wyjaśnienia, skąd się bierze sól w powietrzu. Przestudiowawszy pracę
Stuhlmana pomyślał, że kolumienki pęcherzyków mogą dostarczyć odpowiedzi. Zresztą nie
było wątpliwości co do tego, że grzywiaste fale wytwarzają mnóstwo pęcherzyków o
rozmaitej wielkości. Jeżeli Stuhlman miał rację utrzymując, że słupek powstaje w wyniku
wybuchu pęcherzyka, i że im większy pęcherzyk, tym większy słupek i tym większą kroplę
wysyła w powietrze, to myślał Jacobs jest jasne, dlaczego rozmaitej wielkości cząstki
soli morskiej muszą znajdować się nad morzem.
W parę lat pózniej świat pogrążył się w wojnie i dopiero około 1950 r. znowu zaczęto badać
pęcherzyki w morzu i słupki pęcherzyków. Mniej więcej wtedy właśnie Alfred Woodcock (z
którym zawarliście znajomość w rozdziale 3) z namiętnością tropił cząstki morskiej soli. Z
kolei on zapoznał się z hipotezą Jacobsa. Koncepcja kolumienki pęcherzyka wydawała się
zupełnie prawdopodobna, ale czy była prawdziwa?
%
9«
W pracowni w Woods Hole spędziliśmy niejedną godzinę na oglądaniu pod mikroskopem
pękających pęcherzyków. Doszliśmy do jednego wniosku: jeżeli krople pochodzą ze słupków,
to słupek powstaje i kurczy się stanowczo zbyt szybko, by można go było zobaczyć gołym
okiem. Było to zadanie dla kamery filmowej o ogromnej szybkości działania, z jej reputacją
widzenia rzeczy niewidzialnych. W 1953 r. weszliśmy w posiadanie takiej kamery i Charles
Kientzler spędził fascynujące lato, filmując pękające pęcherzyki. Nie było to łatwe. Przede
wszystkim musieliśmy nauczyć się robienia czubków kapilary wytwarzających pęcherzyki.
Potem, metodą prób i błędów, uczyliśmy się mozolnie, jak oświetlać pęcherzyki podczas
pękania; filmowanie z ogromną prędkością wymaga silnego oświetlenia. Wreszcie
musieliśmy opanować technikę uruchamiania kamery bezpośrednio przed pęknięciem
pęcherzyka. Był to bardzo istotny punkt, gdyż kamera wykonywała ok. 3000 zdjęć na
sekundę, czyli 200 razy więcej niż zwykła kamera filmowa, dlatego też w ciągu paru sekund
nasza kamera zużywała prawie cały zapas filmu. Kientzler pokonał te wszystkie trudności i
wykonał wiele zdjęć pękających pęcherzyków. Oprócz szybkodziałającej kamery używał też
aparatu fotograficznego ze stroboskopową lampą błyskową.
Pod koniec lata zdjęcia wykonane przez Kientzlera usunęły wszelkie wątpliwości co do
istnienia słupka pęcherzyka. Foulk i Stuhlman mieli rację. Gdy pękający pęcherzyk jest w
trakcie kurczenia siÄ™, z jego dna wznosi siÄ™ szybko pionowa kolumienka wody szersza przy
podstawie niż na szczycie, i chyba całemu światu kojarząca się z maleńką Wieżą Eiffla.
Narodziny słupka można zobaczyć na fot. VII. Zdjęcia wykonano szybkodZiałającą kamerą
przez boczną ściankę szklanego zbiornika. Pa-
91
Fot. VII. Narodziny fontanny pęcherzykowej, przedstawione w czterech fazach (od góry do
dołu). Zrednica pęcherzyka wynosi 1,7 mm; cały proces trwał 0,0023 sekundy
Fot. VIII. Trzy fazy (od góry do dołu) życia fontanny pęcherzykowej. U góry widoczne
trzy wystrzelone krople ponad całkowicie uformowaną fontanną pęcherzykową. W środku
kurczący się słupek. U dołu słupek skurczył się niemal całkowicie; wciąż widoczna jedna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]