„არაფერი არის ისეთი რბილი და სუსტი, როგორც წყალი, ამასთან არაფერი არის მასზე უკეთესი რათა შევუტიოთ მაგარ და ძლიერ საგნებს.“

უძველესმა ჩინელმა ბრძენმა ლაო ცუმ ეს გამონათქვამი თავის „ტაო ტე ჩინგ“-ის ტექსტში ჩამოაყალიბა.

წყალი ძლიერ ნაცნობია ჩვენთვის, რადგან ის შეადგენს ადამიანის სხეულის ორი მესამედს დსა ფარავს დედამიწის ზედაპირის სამ მეოთხედს, ამავდროულად ის არის უკიდურესად ამოუცნობი. მართალია ჩვენ მას ძალიან კარგად ვიცნობთ, მაგრამ ზოგიერთი მისი თვისება სრულად გვაოცებს. ძოგიერთი თვისება კი ჯერ კიდევ ამოუხსნელია მეცნიერთათვის.

ცხელი თუ ცივი

ლოგიკურად ადამიანი იფიქრებს, რომ ცხელ წყალს მეტი დრო დასჭირდება რათა მისი ტემპერატურა დაეცეს ნულ გრადუს ცელსიუსამდე და გაიყინოს ვიდრე ცივ წყალს. მაგრამ, რაც არ უნდა გასაოცარი იყოს, ეს ყოველთვის ასე არ არის. როგორც ეს 1963 წელს პირველად ტანზანიელმა სტუდენტმა ერასტო მპემბამ აღმოაჩინა, ცხელი წყალი რეალურად უფრო მალე იყინება ვიდრე ცივი თუ მათ ერთნაირ ნულზე დაბალი ტემპერატურის მქონე გარემო პირობებში მოვათავსებთ.

და არავინ უწყის რატომ.

ერთი შესაძლო ახსნა არის, რომ მპემბას ეფექტი არის შედეგი სითბოს ცირკულაციისა, ე.წ. კონვენქციისა. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ კონვენქცია რაღაცნაირად აჩქარებს გაციების პროცესს და ამით ცხელი წყალი უფრო სწრაფად იყინება, რადგან იქ კონვექცია უფრო ძლიერია.

 

სრიალა ნივთიერება

საუკუნენახევარია მეცნიერები ვერ ადგენენ, რატომ იწვევს ყინული ჩვენს წაქცევას. მეცნიერები თანხმდებიან, რომ მყარი ყინულის ზედაპირზე თხელი თხევადი ფენა იწვევს მის სრიალს. მაგრამ ისნი ვერ ასაბუთებენ თუ რატომ აქვს ყინულს, განსხვავებით უმეტესი მყარი სხეულებისგან,  თხევადი თხელი ფენა.

 

დუღილის ბუშტი

დედამიწაზე მდუღარე წყალი წარმოშობს ათასობით ორთქლის ბუშტს. კოსმოსში ის წარმოშობს ერთ გიგანტურ მერხევ ბუშტს. ჰიდროდინამიკა ინდენად რთულია, რომ ფიზიკოსებმა არ იცოდნენ თუ როგორი იქნებოდა დუღლის პროცესი ნულოვანი გრავიტაციის დროს, მანამ სანამ 1992 წელს ექსპერიმენტი არ ჩაატარეს შატლზე. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ კოსმოსში მდუღარე წყლის ასეთი საქციელი გამოწვეულია იმით, რომ გრავიტაციის არ არსებობის გამო ადგილი არ აქვს ცონვექციასა და ტივტივობას, რაც დედამიწის პირობებში იწვევს ორთქლის ბუშტების დანაწევრებას.

 

მონავარდე სითხე

როცა წყლის წვეთი ეცემა ზედაპირზე, რომლის ტემპერატურა გაცილებით მეტია წყლის დუღილის ტემპერატურაზე, ის გაცილებით მეთხანს დარბის ზედაპირზე ვიდრე ამას თქვენ მოელით.  ლეიდენფროსტის ეფექტის მიხედვით, როცა წვეთი ეცემა ზედაპრს მისი შემხები ზედაპირიდან ორთქლდება მოლკულები და რადგან მათ წასასვლელი არსად აქვთ, ისინი უკეთებენ იზოლირებას დარჩენილ წვეთს ცხელი ზედაპირიდან, რითაც იცავენ მას აორთქლებისგან. ამიტომ წვეთი რამდენიმე წამის განმავლობაში ძლებს აორთქლების გარეშე.

 

უცნაური აპკი

ხანდისხან გვეჩვენება, რომ წყალი გამოწვევას უგზავნის ფიზიკის კანონებს. მას ზედაპირზე შეუძლია შეაკავოს მძიმე საგნები მიუხედავად მისი სიმკვრივისა.

ეს ეფექტი გამოწვეულია წყლის ზედაპირული დაჭიმულობით. იმის გამო რომ წყლის ზედაპირის მოლეკულები განიცდიან ანიზოტროპულ მიზიდულობას წლის შიგნით ისინი ქმნიან აპკის მაგვარ ზედაპირს, რომელიც ეწინააღმდეგება მასზე მოთავსებულ საგანს გაარღვიოს ეს აპკი. სწორედ ეს ეფექტი იმაგრებს სურათზე ფურცლების სამაგრს წყლის ზედაპირზე.

 

მდუღარე თოვლი

როცა გარემოს ჰაერისა და წყლის ტემპერატურებს შორის არის დიდი გრადიენტი, მაგალითად თუ ჭურჭელში წყლის ტემპერატურა არის 100C ხოლო ჰაერის ტემპერატურა არის -34 C და ეს წყალი გაიფრქვა ჰაერში ადგილი აქვს საოცარ ეფექტს. მდუღაე წყალი უცებ გადაიქცევა თოვლად და გაიფანტება.

ახსნა ასეთია: უკიდურესად ცივი ჰაერი არის ძალიან მკვრივი, მოლეკულები იმდენად ახლოს არის, რომ ადგილი არ რჩება წყლის ორთქლის გასავლელად. მეორეს მხრივ მდუღარე წყალი ინტენსიურად უშვებს ორთქლს. როცა წყალი გაიფრქვევა ჰაერში ის იყოფა მცირე წვეთებათ, რომელთაც კიდევ უფრო დიდი ზედაპირი აქვთ ორთქლის ამოსაშვებად. ეს წარმოშობს პრობლემას. უფრო მეტი ორთქლი წარმოიქმნება ვიდრე ჰაერის მოკელულებს შეუძლია შეაკავოს. ამიტომ ორთქლს გარს ერტყმის მიკრონაწილაკები, როგორებიცაა სოდა და კალციუმი და წარმოიქმნება კრისტალი. ეს ზუსტად ის პროცესია რასაც ადგილი აქვს ფიფქის წარმოშობისას.

 

ჩვენ გვიცავს ჩვენი ყინული

მიუხედავად იმისა, რომ უმეტესი ნივთიერებები მყარ მდგომარეობაში უფრო მკვრივები არიან ვიდრე თხევადში, რადგან მყარ მდგომარეობაში ატომები უფრო კომპაქტურად თავსდებიან ერთმანეთთან, ეს სამართლიანი არ არის წყლისთვის. როცა წყალი იყინება იგი დაახლოებით 8 პროცენტით მატულობს მოცულობაში. წყლის ეს უცნაური თვისება იწვევს იმას, რომ წყლის ზედაპირზე ცურავენ ყინულის კუბები და უზარმაზარი აისბეგებიც კი.

როცა წყალი ცივდება მისი გაყინვის ტემპერატურამდე, მისი მოლეკულების რხევის ენერგია კლებულობს და მეზობელ მოლეკულებთან მოლეკულები ქმნიან უფრო მდგრად ბმებს. ამით ნელნელა ხდება მოლეკულების ჩაკეტვა ერთ პოზიციაში. ეს პროცესი ანალოგიურია, როგორც ხდება ნებისმიერი თხევადი ნივთიერების გამყარება. ყინულშიც ისევე, როგორც სხვა მყარ სხეულებში მოლეკულები უფრო ძლიერ არიან ბმაში მეზობელ მოლეკულებთან და უფრო ნაკლებია მათ შორის მანძილი ვიდრე თხევად წყალში. სხვაობა ის არის, რომ ყინულის კრისტალის ჰექსაგონური სტრუქტურა დიდ ცარიელ ადგილს ტოვებს კრისტალებს შორის, რაც იწვევს იმას, რომ ყინული იკავებს უფრო დიდ მოცულობას ვიდრე წყალი.

წყლის ამ თვისებას უნდა ვუმადლოდეთ, რომ დედამიწაზე არის სიცოცხლე. იმის გამო, რომ ყინული წყალსაცავს ზევიდან ექცევა და იგი არის კარგი თბოიზოლატორი, ეს იცავს მის ქვემოთ მყოფ წყალს სრულად გაყინვისგან და ამდენად იცავს წყალში მყოფ ცოცხალ ორგანიზმებს.

 

ფიფქის პიროვნება

არსებობს გამონათქვამი „ორი ფიფქი ერთმანეთს არ ჰგავს“. უფრო მეტიც, ფიფქების მთელი ისტორიის განმავლობაში, არცერთი ფიფქი ზუსტად ერთნაირი არ ყოფილა. ამი მიზეზი შემდეგია: ყოველი ფიფქი იწყებს წარმოქმნას მარტივი ჰექსაგონური პრიზმის ფორმით. მაგრამ რადგან ფიფქი თან ვარდება, იგი შეიჭრება უნიკალურ ფორმისმცვლელ პირობებში, რომელიც მოიცავს განსხვავებულ ტემპერატურას, ტენიანობას და წნევას. ეს საკმარისი ცვლადებია, რათა უზრუნველყოს ის, რომ ფიფქის ფორმა არასოდეს განმეორდეს. მიუხედავად ამისა კარგია, რომ ფიფქის ექვსივე შტო იზრდება აბსოლუტურად სინქრონულად და აჩვენებს უჩვეულო სილამაზეს, რადგან ექვსივე შტო იზრდება ერთნაირ გარემოში.

 

სიდან ხარ წარმოშობით?

წყლის წარმოშობა, რომელიც ფარავს ჩვენი დედამიჭის თითქმის 70 პროცენტს კვლავ ამოუცნობია მეცნიერთათვის.  ისინი ეჭვობენ, რომ წყალი, რომელიც საწყოის ეტაპზე 4.5 მილიარდი წლის წინ იქნებოდა დედამიწაზე, სრულად აორთქლდებოდა ახალგაზრდა ცხელი მზის გავლენით. ეს იმას ნიშნავს, რომ წყალი, რომელიც ახლა ჩვენ გვაქვს უნდა მოსულიყო დედამიწაზე მოგვიანებით.

როგორ? კარგით, 4 მილიარდი წლის წინ ე.წ გვიანი მძიმე დაბომბვის პერიოდში დედამიწა და მზის შიდა პლანეტები დაბომბილი იქნა მზის სისტემის გარედან შემოსული მასიური ობიექტების მიერ. შესაძლებელია, რომ ეს ობიექტები სავსე იყო წყლით და მათთან შეჟახებამ მოიტანა დედამიჭაზე წყალი.

კომეტები, ქვისა და ყინულის ნამსხვრევები, როგორც გავს უნდა იყოს ის ობიექტები, რომლებმაც მოგვიტანეს წყალი. მაგრამ პრობლემა ის არის, რომ მათგან აორთქლებული წყლის ორთქლის შემადგენლობის დისტანციური შესწავლა აჩვენებს, რომ მათი ყინული შედგება ჩვენგან განსხვავებული H20-თი (ის შეიცავს წყალბადის უფრო მძიმე იზოტოპს). ეს იმაზე მიუთიტებს, რომ ეს კომეტები ვერ იქნებოდა ჩვენი საოცარი წყლის წყარო.

 

წყარო: http://www.livescience.com/33505-water-strange-physics.html