«تأثير كرة الثلج».. هكذا تتجمد فقاعات الصابون

عندما تتجمد فقاعات الصابون، تنمو في البداية بلورات ثلجية متفرقة على سطحها. تكبر هذه البلورات بشكل متزايد، إلى أن تتجمد الفقاعة كاملة. رغم أن "تأثير كرة الثلج" هذا، يبدو من ناحية جميل جدا، إلا أنه غير معتاد أيضا، حيث إن القطرات وبدايات الوحل، على سبيل المثال، تتجمد عادة من ناحية. نشر باحثون، اليوم الثلاثاء، نتائج دراسة عن تجمد فقاعات الصابون، في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" المتخصصة.
وضع الباحثون فقاعة صابون في مجمد مكشوف في وجود درجة حرارة 18 تحت الصفر، وموضوع على أرضية باردة أيضا.
سجل الباحثون عملية التجمد باستخدام كاميرا قادرة على تصوير الحدث السريع والقصير.
وتبين من خلال التصوير أن سائل الصابون يتدفق، وبمجرد لمسه الأرضية الباردة، إلى أعلى، على سطح الفقاعة. وبعد نحو ثانية تظهر بلورات ثلجية دقيقة، وتنجرف بفعل السائل المتصاعد.
ثم تطايرت مئات من هذه البلورات بشكل عشوائي على سطح فقاعة الصابون، وهو ما يسميه الباحثون ب تأثير كرة الثلج.
وبعد بضعة ثوان اختفت الأبخرة، وأصبحت البلورات أكبر، حيث تترابط هذه البلورات إلى أن تتجمد الفقاعة الكاملة بعد نحو عشر ثوان.
ولكن كيف تنشأ الأبخرة المتصاعدة، المسؤولة في النهاية عن تأثير كرة الثلج؟ حسب الباحثين فإن ما يعرف بتأثير مارانجوني (نسبة إلى اسم الفيزيائي الإيطالي، كارلو مارانجوني)، هو السبب، والذي يحدث بفعل ما يعرف بحرارة التجمد، حيث إن هذه الحرارة تطلق عندما تبدأ فقاعة الصابون في التجمد على الأرضية الباردة.
ينشأ تأثير مارانجوني، أيضا، في وجود سوائل ذات درجات حرارة متفاوتة، وهو الشيء نفسه الذي يحدث مع فقاعة الصابون، لأن حرارة التجمد تجعل الجزء الأسفل من الفقاعة أكثر حرارة.
تعني درجة الحرارة الأعلى وجود توتر سطحي منخفض.
يتدفق السائل من أسفل، المنطقة الأكثر دفئا ذات التوتر السطحي الأقل، إلى أعلى، للمنطقة الأكثر برودة، ذات التوتر السطحي الأعلى.
كما اكتشف الباحثون شيئا آخر، حيث إن بلورات الثلج لا تنشأ ببساطة على سطح الفقاعة، بل تتكون على سطح التلامس بين الأرضية الباردة وفقاعة الصابون، وتنجذب من هناك، عندما لا تزال صغيرة جدا، بفعل تأثير مارانجوني.
يصف الباحثون تجمد فقاعات الصابون بأنه مختلف من أساسه عما يحدث مع السوائل ذات الأحجام.