Яков Гегузин - Капля

Фотография одного и того же места поверхности кристалла. Справа — до декорирования, слева — после декорирования водяными каплями

Декорирование поверхности монокристалла поваренной соли твердыми капель­ками золота. Фотография получена в электронном микроскопе при увеличении в 40 000 раз

«Метод росы» — великолепная находка естествоиспы­тателя. Беда только, что роса быстро испаряется и кар­тина декорирования деталей структуры поверхности ис­чезает. Появилась мысль осаждать на поверхность кри­сталла росу не водяную, а из другого вещества, которое испаряется медленнее. А можно поступить иначе: оса­ждать росинки из вещества, которое закристаллизуется, и детали рельефа будут декорированы не жидкими, а твердыми, застывшими капельками. Вещество было найдено — хлористый аммоний. «Метод росы» превратил­ся в «метод инея» — надежный способ обнаружения и ис­следования тонкого рельефа поверхности.

А потом, как это часто бывает в истории науки, идея на­чала жизнь, не зависящую от автора. В разных лаборато­риях изыскивали вещества, с помощью которых можно декорировать детали поверхностного рельефа на различ­ных кристаллах. Например, поверхность каменной соли можно декорировать парами золота, другие кристаллы парами висмута, сурьмы, иных веществ. Таким обра­зом научились обнаруживать неоднородности поверх­ности, как принято говорить, «на атомном уровне».

В тот же день Леммлейн сделал еще одно открытие: рассматривая кристаллы карборунда, покрытые капель­ками росы, он заметил, что на некоторых участках поверх­ности росинки располагаются в форме спиралей. Это не случайные структуры — капельные спирали свидетель­ствуют об особом механизме роста кристаллов карборун­да. Теперь этот механизм подробно изучен и получил на­звание механизма слоисто-спирального роста.

Эта засада не преследовала никаких агрессивных целей: ни пленять, ни тем более убивать росу мы не собирались — просто хотели проследить за тем, как на рассвете появля­ются росинки на листьях и паутине и как они исчезают с восходом солнца. Следили и за теми росинками, которые выпадают после дождя, когда воздух влажный и теплый. И вооружение у нас было самое мирное: кинокамера, фо­токамера и лампа со вспышкой. А наши трофеи — отсня­тые пленки и свежие наблюдения из числа тех, которые лишенная эмоций оптика не регистрирует.

Вначале немного сведений о росе, заимствованных из школьного учебника. В окружающем нас воздухе всегда имеется некоторое количество влаги. Есть, однако, пре­дел ее содержанию, и если почему-либо в воздухе влаги оказалось больше этого предельного количества, она начнет выпадать, оседая на различных предметах отдель­ными каплями. Чем выше температура воздуха, тем большее количество влаги может в нем находиться, не выпадая в росу. Если же воздух, содержащий определенное ко­личество влаги, охладить, при некоторой температуре имеющийся в нем запас влаги ста­нет предельным и появится роса. Этот процесс подобен тому, что происходит в стака­не воды с растворенной в ней солью. Охлаждая воду, мы увидим, что при некоторой температуре на дне стакана начнут появляться кристал­лики соли — подобие росы.

Так с восходом солнца исчезает роса на траве

А так — на паутине

Любопытное наблюдение. Когда солнце, согревая воз­дух, начинает высушивать росу на траве, создается впе­чатление, будто росинки ста­новятся крупнее. В какой-то мере это только впечатление, потому что раньше других испаряются мелкие капли, а оставшиеся крупные росинки способствуют впечатле­нию, будто средний размер увеличился. А в какой-то мере увеличение росинок дей­ствительно происходит, во всяком случае может проис­ходить, поскольку избыточ­ная упругость пара вблизи изогнутой поверхности роси­нок ( Δ Р ) и радиус кривизны их поверхности связаны со­отношением Δ Р ≈ 1/ R , то вблизи крупных росинок Δ Р меньше, чем вблизи мелких. И поэтому может происхо­дить перенос влаги от мел­ких росинок к крупным. Именно об этом было под­робно рассказано в очерке «Капля пустоты» на примере реальных капель и на при­мере пор.