Különös alakzatokban olvad a jég

A New York Egyetem (NYU) anyagkutató és matematikus kutatói egy kísérletsorozatban vizsgálták meg a víz alatt lévő jég olvadását, és arra jutottak, hogy a víz hőmérsékletétől függően más és más alakzatokat vesz fel az olvadó jég. Ez azt jelenti, hogy pusztán a jég formája alapján meg lehet állapítani azokat a hőmérsékleti körülményeket, amelyek közepette az adott forma kialakult.

A víz rendkívül érdekes tulajdonságokkal rendelkező anyag, hisz például 4 Celsius-fokon a legnagyobb a sűrűsége, s ahogy hűl, nem zsugorodik, mint más anyagok, hanem tágul – ennek köszönhető, hogy a jég lebeg a víz felszínén. Ez a tulajdonsága régóta jól ismert, ám eddig senki se vizsgálta, milyen hatása van a jég olvadására.

A vizsgálatokban, amelyekről a Physical Review Letters-ben számoltak be, egy henger alakú jégtömböt merítettek be 0-10 Celsius-fok közötti hőmérsékletű vízbe, és videón rögzítették az olvadását, ez a hőmérsékleti tartomány az, amellyel a természetben is találkozik a jég az olvadása során. A folyamat során a jéghenger közelében hagyták a vizet a jég miatt lehűlni, ám tőle távolabb fenntartották az eredeti, kissé magasabb hőmérsékletét. Ez kb. hasonló ahhoz, mint egy gleccser tengerbe nyúló vége alá beáramló tengervíz viselkedése, ahol mindig van melegebb utánpótlása a jég mellett lehűlt víztömegnek). Az eltérő környezeti hőmérsékletű víz más és más módon áramlik, épp ezért a kutatók sejtették, hogy az olvadással kialakuló formák is eltérőek lesznek majd.

A kísérletek valóban változatos alakzatokat hoztak létre az olvadás során! A 4 Celsius-fok körüli vízben jégcsapszerűen lógó, szabályos alakú tüske jött létre. Az 5,6 Celsius-fok hőmérsékletű vízben, annak köszönhetően hogy itt a jég olvadása miatt turbulens áramlások uralkodtak, s ezért hullámvonalakkal határolt alakzat született. Ez úgy születhetett meg, hogy a jég közelében 4 fokosnál hidegebbre hűlt a víz, amely így könnyebbként felfelé áramlott, míg a melegebb víz lefelé – a két áramlat találkozásakor kialakult kis örvények faragták a „jégszobrot”. A 7 Celsius-foknál melegebb vízben ismét szabályos jégtüske jött létre, ám az álló cseppkövekhez hasonló elhelyezkedésben. Ezekhez hasonlatos mintázatot jéghegyek alján, vagy más, vízbe nyúló jégtömbökön is láthatunk, vagyis a kísérletek segítenek jobban átlátni azokat a folyamatokat, amelyek a természetes olvadásban szerepet játszanak. A kísérletek alapján azonban precíz modellek készülhetnek, amelyekkel a természetes olvadást is jobban ki lehet számítani, pontosítani lehet az előrejelzéseket.