大珠小珠落玉盘

左邻

 

 

请在想象中, 艺术地画出你心上人腮边的一滴泪珠。… 画好了吗?一头尖尖,一边圆圆,晶莹的一颗泪珠… 你很棒耶!

再想象 你是"下吧下吧, 我要开花;下吧下吧, 我要发芽"的小苗,小苗眼中特写的雨滴是什么?… 噢, 你把美人的一头尖尖,一边圆圆的泪珠,COPY了许多粒,放到这些平行的斜线上了… 你真的很棒, -----

不过,雨滴应该是完美的球形。推而广之, 所有自由的液滴都应该是完美的球形。


随手举两个例子吧。大家都很熟悉牛奶"王冠"的照片吧,或者常常从电视广告看见,溅起来的是圆圆的奶珠。也看过电影《英雄》吧。雨天,棋馆,盲老人的古筝声中,雨水顺着棋馆青黑的屋檐流淌。无名一剑疾速地刺出,雨水的滴落变成了缓慢的滑行。看见了吧,那些是圆圆的水珠。

液滴为什么呈球形?这学问是大学《物理化学》课程里讲的,叫表面张力。是分子间作用力的一个必然结果。液滴表面的分子受到里面的分子吸引,个个都有向里走的趋势,造成液面任意两部分之间处于一种相互拉扯的"张力"作用,其方向与液面相切,和两部分之间的界线垂直。在这种表面张力作用下,液滴总是要缩到该体
积所能有的最小表面积,故呈球形。

左邻读过书, 知道这个不足为奇。但是二百多年前,一个没跟我们一起上过物化课的英国管子工,也知道雨滴是圆球,就可称奇了。他叫威廉沃特(William Watts), 据说他(一说是他老婆)是在1769年某夜梦中的倾盆大雨里,忽然悟到雨水不似相思泪,点点滴滴皆圆蛋。更奇的是他立刻从这美丽的球形里看见了发财的机会:作散
弹!(散字上边应该有雨,该字意味深长)。

那时候,毛瑟枪还都是前膛装弹的。各种规格的铅质散弹,可是个大生意。沃特把他的三层房加了一番成六层,又在上边再起高高的城楼。外形大概总还有些顾忌城市规划委员会什么的。屋里就热闹了。每层地板都凿开大洞,成了一座通天塔。这 就是脍炙人口的散弹塔。如果你上网查查"shot tower"这个关键词,你会读到许多
有趣的故事和学问。欧洲、北美、澳州都有很多散弹塔, 基本要素包括:(1) 绞车 把铅锭从地面运上来。 (2) 炉子 把铅化成"铁水"(用词不当, 又没更好的词)。 (3) 筛子 铁水从筛子狂泄,网眼决定铅弹直径。 (4) 水池 飞流直下几十尺,大珠小珠落玉池。哈哈!形状完美,大小均匀的优质散弹就此问世了!

而此前,这么重要的军火商品,全为手工翻砂生产。功效低、质量差。要说并不是没人试过,站在大桶上往地下洒"铁水"。不过得到的不是泪珠,就是小孩稀屎巴巴之类的形貌。这里关键是要给液滴一个充分的时间,(1) 让表面张力完成球化,(2)让液体凝固保持球形。沃特相信雨水应该是圆球,他赌上了他的房子,他赢了。


人类走到了廿一世纪。散弹塔的原则并没有被忘记。事实上,沃特本人那个塔一直用到1968年,才因为修高速公路拆掉了。而类似散弹塔的技术,在当代工业中仍在使用。比如制造金属粉末的一大门派,气相雾化系统,简直就是散弹塔的缩微版。顶上有坩埚,或者电弧熔融,或者感应加热,然后"h铁水"倾入喷嘴。 注意这里没
有筛子了,因为粉末是微米量级的。液滴的形成是靠压缩空气或惰性气体喷出来的。 然后表面张力成球,快速凝固保球,与散弹的制造都是一个道理了。在人们津津乐道的纳米粉末领域,虽然分子间作用力在这个尺度有许多其它的效应和现像,但液态材料受表面张力的作用仍然可以观察到。许多纳米颗粒的透射电镜显微照片,还是呈现完整的球形。

大大小小的液体球,体现了自然的和谐与完美。倘若雨滴常见黄瓜形,鸭李形,或者葫芦形, 那这个世界可就有点古怪了。

【完】
2004-02-20


送交者: 左邻 于 February 22, 2004 07:20:49:

关于雨滴形状的一些补充资料,请有兴趣的朋友读读。我的文章主要谈谈表面张力能造成圆球,可用于材料工程。所以对雨滴形状没有深入讨论。加上下边这些东西,要说的意思可能就比较完整了。再次谢谢朋友们的阅读和鼓励。
http://www.islandnet.com/~see/weather/almanac/arc2000/alm00jul.htm
http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap09/raindrop.html
http://www.ems.psu.edu/~fraser/Bad/BadRain.html
http://www.amastro.org/at/w/wrds.html
http://www.engr.colostate.edu/ece/pages/pubs/bringi/pdf/journals/57.pdf

     
 
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