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泡沫的形状

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  泡沫的形状

  水下的泡沫虽然比肥皂泡更难观察,但有更多的特性可以探索。两者最明显的区别在于它们的形状。

  水下极少会出现完美的球形泡沫,绝大多数水下泡沫的形状是由多种无形的力塑造的。这些力处于竞争关系,每一种都试图压过其他的,所以泡沫表面会因此不断变换形状。

  最简单的泡沫呈球状,是因为只有两种力相互作用,此时的泡沫能保持良好的平衡:泡沫内部的气体压力向外推动的同时,表面张力(水的表面表现得像弹性薄膜一样的力)向内挤压表面,以缩小表面积。随着泡沫内部的气体受到挤压,体积变小,内部压力因此增加,直到内外两种力达到平衡状态,就会形成一个完美的球形泡沫。

  但只有在零重力的条件下,才能出现这种完美的球形泡沫。在地球上,重力将水向下拉,迫使气泡上升。于是出现了第三个参与者,那就是泡沫周围与泡沫表面接触的液体。

  在上升的过程中,较大的泡沫会被压成“球冠”状,而且泡沫越大,就越像伞。湍急的水流中有许多漩涡和微小的水流,它们可以将泡沫拉伸或挤压成许多奇怪的形状,甚至将它们一分为二。这些来自液体的压力不断与泡沫的表面张力和内部压力相互作用,改变着泡沫的外形。

  几乎所有的泡沫形状都是一个“正常”的球形泡沫的变形。但也有例外,大自然中就有一位艺术家,可以制造出“非正常”形状的泡沫,那就是海豚。 企鹅科普(第一辑)

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