Раскрыта тайна дзен-камней

Французская исследовательская группа раскрыла секрет физического процесса, лежащего в основе природного явления: дзен-камней.

Термин "дзен-камни" используется не только для описания поставленной друг на друга гальки в японских садах. Это название относится и к природному явлению, которое встречается на льду озера Байкал. Французская исследовательская группа выяснила физические условия, при которых создается впечатление, что камни могут парить.

Например, российский фотограф Ольга Зима запечатлела на озере Байкал такой камень, стоящий на крошечной ледяной подставке (она называет его ножкой). Фотография даже получила награду в конкурсе "Лучшее из России" в 2016 году. В природе такие объекты создаются без влияния человека: для этого нужно, чтобы поверхность воды замерзла.

Физики Николя Таберле и Николя Плихон из Национального исследовательского центра Франции и Университета Клода Бернара в городе Лион изучили в лабораторных условиях, что скрывается за этим явлением. В своей публикации в PNAS они показали, что эту подставку помогает создать отбрасываемая камнем тень. Во время опыта металлический диск играл роль камня, а вакуумная камера обеспечивала эффект покадровой съемки.

Оказалось, что виновником этого является сублимация. В физике это - особое изменение агрегатного состояния: переход льда из твердой фазы сразу же в газообразную, без превращения в жидкость. Это возможно при определенных условиях давления и температуры, которые используются, например, в относительно щадящем процессе сушки вымораживанием продуктов питания.

Сублимация также происходит естественным путем, в том числе, по-видимому, в довольно редких дзен-камнях и их ледяном основании. Тень под камнем ограничивает переход льда в водяной пар, который вызывается солнечными лучами при температуре ниже 0 °С. В результате остается все более сужающийся столбик льда, который поддерживает камень.

Но есть еще одна поразительная особенность дзэн-камней: их ледяная ножка всегда окружена небольшой впадиной во льду. «Во всех наблюдаемых случаях это углубление немного больше диаметра камня, но его форма повторяет форму камня», - сообщают исследователи. По их мнению, это доказывает, что сублимация в непосредственной близости от камня должна быть даже немного выше, чем на свободной поверхности льда.

«Дополнительную энергию, которая усиливает эту локальную сублимацию, можно проследить до излучения черного тела от самого камня», - пишут Таберле и Плион. Он испускает низкий уровень излучения в дальнем инфракрасном диапазоне даже при температуре минус 20 градусов. Хотя это излучение в 100 раз меньше, чем освещенность рассеянным дневным светом, оно все же влияет на сублимацию поверхности льда.

Источник: derstandard.at