一组物理学家勇敢地在实验室里装满了酒,为了科学最终揭开了为什么这种令人愉快的酒精饮料在摇晃后会沿着玻璃杯流下“腿”。该研究发表在《流体力学物理评论》期刊上,发现这种被葡萄酒鉴赏家所喜爱的效果是由于冲击波打断了附着在玻璃上的液体光环,使其破裂并沿着线条流下。
如果你在餐厅里拼命想让自己看起来对葡萄酒有所了解,试着轻轻摇晃你的酒杯,观察液体如何沿着玻璃杯流下。在好的葡萄酒中,“腿”或“泪”会以直线状的液体沿着玻璃杯流下。有些人认为腿的存在与否表明了葡萄酒的酒精含量和质量,但实际上这比那要复杂一些。
当你摇晃一杯葡萄酒时,一层薄薄的液体仍然留在玻璃杯的壁上。这是因为葡萄酒中的水比酒精蒸发得快得多,表面张力的变化使饮料在你摇晃时向上移动。经过足够的摇晃后,葡萄酒的环会完整地保持在更高的位置,但之前并不清楚为什么这会以分段(腿)的形式流回。
加州大学洛杉矶分校的Hangjie Ji和她的同事们决定最终弄清楚这种现象的原因。UCLA团队进行了一项理论分析,考虑了以前研究中已经建立的重力效应,这些效应解释了为什么葡萄酒的薄膜如此容易地在玻璃杯中爬升。他们确定葡萄酒的向上流动是由一种爬升波特征的,这种波从均匀的稠度开始,但一旦摇晃停止,厚度在尾部突然下降。这种沿着玻璃杯内侧的分段下降是由冲击波打断附着在玻璃上的液体环造成的。
他们的模型表明,由于前面提到的表面张力差异导致的液体沿玻璃杯侧面的流动与重力的向下力相结合,形成了一个冲击波。他们观察到的波被称为欠压缩冲击波,这是一种不稳定的冲击波类型,导致葡萄酒滴聚集并最终像泪一样流下玻璃杯。他们在实验室里摇晃葡萄酒杯,观察到冲击波可以被视为尾部边缘的脊。同样的效果也可能解释了为什么受风影响的液体薄膜以类似的方式流下,就像在飞机机翼或汽车窗户上看到的那样。
任何在雨天坐在乘客座位上忧郁地看着窗外假装自己在音乐视频中的人都会熟悉这个结果。
“葡萄酒泪已经被研究了一个多世纪,令人惊讶的是,这是第一次将它们与欠压缩冲击波的不稳定性联系起来,”麻省理工学院的Anette Hosoi在向《新科学家》发表的声明中说。“这项研究是一个在熟悉的环境中出现这种冲击波的美丽例子。”