阿姆斯特丹大学 信用:Unsplash/CC0公共领域 当一滴咖啡碰到杯子里的液体表面时，一个典型的咖啡塔会在很短的时间内形成，有时甚至会有一滴新的咖啡滴在上面
在今天发表在《物理评论流体》上的一篇论文中，来自阿姆斯特丹、代尔夫特和巴黎的一组研究人员对这种复杂的效应给出了新的解释
射流形成的效果并不局限于咖啡:同样的效果也可以在例如一滴雨水打在池塘上时看到
当一滴牛奶滴在咖啡表面而不是咖啡上时，观察到另一个有趣的效果:液体塔将大部分是白色的
也就是说，向上飞溅的不是咖啡，而是反弹回来的牛奶
" 不仅仅是重力 新出版物的主要作者塞斯·范·瑞恩说:“对喷射形成效应的粗略解释已经知道很久了
当液滴撞击液体表面时，液体表面会形成一个暂时的“撞击坑”
“一旦液体流回这个陨石坑的中心，它除了向上就无处可去，这就是喷射流的形成方式
" 然而，尽管进行了一个多世纪的研究，这个过程的确切细节仍然不清楚
特别是，理解喷流向上运动的变化速度有点像谜
当研究人员使用激光和快速照相机研究不同的液体时，他们发现在形成后，射流的速度以令人难以置信的速度减慢
范·瑞因:“人们可能会认为，射流减速的主要原因是重力将液体向下拉
然而，我们观察到，就在形成之后，减速可能比仅用重力所能解释的强五到二十倍
" 构建模型 研究人员推测，导致这种极度减速的主要因素是液体的表面张力——与允许肥皂泡形成的张力类型相同
塔上外层液体的作用类似于这种气泡，其曲率迫使射流减速并最终收缩——比仅基于重力的预期要快得多
范·瑞恩补充道:“当喷射刚刚形成时，这种效应最强
当液体到达最高点时，情况基本上恢复正常:液体下落时的加速度至多是重力加速度的两倍，当再次到达地面时，液体失去了最后一点额外的加速度
整个复杂的过程大约在十分之一秒内发生
" 考虑到这个解释，物理学家开始创建一个数学模型来描述射流的形成
该模型利用了射流的另一个令人惊讶的特性:它们看起来总是大致相同——射流的高度和宽度随着时间的推移而变化，但除此之外，形状不会改变
这种“自相似”的特性使研究人员能够创建一个非常精确的模型，当与不同液体(如水、乙醇以及水和甘油的混合物)的测量结果进行比较时，可以非常精确地匹配所有的观察结果
进入太空 物理学家已经在考虑他们项目的下一步——事实上，他们正在考虑将实验带到太空
范瑞金:“如果能完全摆脱重力，单独理解表面张力的作用，那就太好了
我们很想在国际空间站做下一组实验，看看在无重力环境下到底会发生什么
"
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