Материалы

Частицы, загрязняющие воду, могут двигаться вверх по течению

Все согласны с тем, что любые предметы, оказавшись в реке, движутся вниз по течению? Но вот однажды ночью Себастьян Бьянчини (Sebastian Bianchini), студент Гаванского университета (Куба), готовил себе мате и с удивлением обнаружил, что часть листьев, находившихся сначала только в стакане, почему-то оказалась в чайнике с кипятком — поднявшись вверх по струе воды, что слегка противоречит вышеприведённой прописной истине.

Не так давно его научный руководитель Эрнесто Альтшулер (Ernesto Altshuler) попробовал воспроизвести этот эксперимент на научной основе. Две ёмкости с водой были установлены рядом, с разностью высот в 1 см. Буквально через секунду после добавления мела и листьев мате в нижнюю ёмкость частицы из неё начали карабкаться в верхнюю по слою воды — «вверх по течению».

Частицы мате могут подниматься из кружки в чайник без нарушения закона всемирного тяготения (Иллюстрация S. Bianchini et al. / Proc. Royal Soc. A 2013.)

Как это происходит, исследователям понятно. Поверхностное натяжение воды позволяет атомам водорода в её молекулах образовать между собой связи, формирующие эластичную трамплиноподобную поверхность. Маленькие частицы нарушают эту сеть связей. Когда же водородные связи разрываются, частицы получают импульс и начинают смещаться в направлении более чистой воды, с меньшим количеством примесей, где поверхностное натяжение выше.

Теоретический механизм явлений такого рода известен давно, но он считался слишком слабым, чтобы влиять на поведение масс частиц в обычных жидкостях.

Словом, эксперимент показал, что, к примеру, вещества, загрязняющие обычную воду, способны мигрировать вверх по течению в медленно движущейся реке. И даже, вероятно, их можно будет подвергнуть обратной фильтрации через ряд систем очистки. Ну а в лабораторных условиях частицы могут проникать в концы пипеток — если последние повторно используются. Понятно, что это, увы, существенно загрязняет лабораторные образцы.