Як олія «втихомирює» морські хвилі
Моряцька хитрість, яка випередила науку.
Старі моряки, які виливали за борт олію під час шторму, — це не забобон, а дієва фізика, завдяки якій, схоже, вперше в історії вдалося виміряти розмір молекули.
У 1757 році Бенджамін Франклін помітив у морі, що за двома суднами вода була дивно гладкою. З’ясувалося, що коки щойно вилили за борт жирну воду після миття посуду. Франклін вхопився за цю деталь і в 1773 році провів дослід на ставку в Клепемі поблизу Лондона: чайна ложка олії, вилита з навітряного берега, — і брижі зникли на площі майже в пів акра, а вода стала гладкою, як скло. Звіт він опублікував у 1774 році у Philosophical Transactions під назвою про «втихомирення хвиль олією».
Механіка така. Вітер розгойдує великі хвилі не безпосередньо, а спочатку чіпляється за дрібні брижі — капілярні хвилі сантиметрового масштабу. Саме вони роблять гребені крутими та змушують їх обвалюватися. Олія розтікається поверхнею плівкою завтовшки в одну молекулу, і така плівка чинить опір розтягуванню та стисканню поверхні — це ефект Марангоні, — гасячи саме ці дрібні хвилі. Велику бриж вона не усуває, але гребені перестають ламатися. А корабель у штормовому морі вбиває не довга хвиля, а гребінь, що обвалюється. Звідси й «штормова олія» та мішки з нею, які вивішували за борт: у багатьох посібниках із морської практики це було офіційною рекомендацією аж до XX століття. У прибійній зоні на мілководді це, до речі, марно.
А далі — краса. Франклін не знав, навіщо йому це, але він поділив об’єм олії на площу плями — й отримав товщину плівки. Через століття, використовуючи ті самі обчислення, Релей та Агнес Покельс, яка починала з корита на власній кухні, отримали величину близько двох нанометрів — тобто буквально розмір молекули.
Сьогодні це працює навпаки: радарні супутники виявляють розливи нафти саме за темними плямами. Плівка гасить ті самі сантиметрові брижі, від яких відбивається радіолокаційний сигнал, тому гладка вода на знімку здається чорною.
