困扰达芬奇的奇怪水现象，500年后终于有了新发现解释！
在16世纪，莱昂纳多达芬奇首次描述了一种涉及水的迷人现象，后来被称为水跃。五个世纪之后，科学家们终于解释了为什么会发生这种情况。
○ 达·芬奇手稿中对水流的研究
这种跳跃并不是一些只有科学家才能看到的模糊属性。你真的只需走进你的厨房或跳进淋浴就可以看到它。
○ 水池中的环形水跃现象
如果你打开水龙头，注意当水碰到水槽表面时会发生什么。它形成了一个非常薄的，快速流动的圆形水层，周围是一层较厚的同心圆状的湍流水环。水跃指的是水上升并形成较厚层的点。
这种停驻的冲击波也出现在堰、瀑布的底部、潮涌等等……几乎任何不同速度的流体相遇的地方。
○ 潮汐与瀑布中的的平面水跃现象
从1819年意大利数学家Giorgio Bidone开始，许多研究人员试图解释导致水以这种方式跳跃的原因。
但英国剑桥大学化学工程和生物技术系的博士生，该研究的主要作者Rajesh K. Bhagat表示，迄今为止所有的解释和方程式都依赖于重力。
然而，Bhagat和他的团队最近发现重力几乎与这些水跃无关。相反，他们今年发表在《流体力学杂志》网络版上的研究报告中说，它们的主要推动力是表面张力和粘度。
为了排除重力的影响，Bhagat和他的团队进行了一项简单的实验。他们用一股水冲击一个平坦的水平表面，形成一个简单的水跃 - 就像你在厨房的水槽上打开水一样。
然后，他们以各种方式倾斜这个表面：垂直的，45度角的和水平方向的 - 所以最后，水射流将会撞到一个成为天花板的表面。为了捕获最初的跳跃，他们用高速摄像机记录下了发生的一切。
（1）向垂直平面发射水注（2）向水平面上发射水注（3）从水平面的下方向上发射水注。
在任何情况下，水跃都发生在同一点上。换句话说，无论平面位于哪个方向，快速移动的薄内层的大小都是一样的。如果是重力引起了跳跃，那么除了水平面外，任何平面上的水都会"扭曲"，Bhagat说。"这个简单的实验证明它绝不是引力。"
○ 水膜边缘的平面水跃现象放大图
新理论与重力无关
为了研究其他可能起作用的力，研究人员改变了水流的粘度 - 一种测量它能抵抗多少流量的方法 - 通过将其与甘油混合来改变，一种表面张力类似于水的醇，但粘度比水的粘度高1,000倍。
他们还加入了一种叫做十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的洗涤剂中的常见成分，从而保持了粘度不变，并降低了表面张力-液体分子在表面聚集在一起的吸引力。最后，他们通过混合水和丙醇，另一种醇，来改变粘度和表面张力，使得溶液的粘度比纯水高25%，但表面张力弱三倍。
这使得研究人员能够分离出每一种作用力的影响，资深作者，剑桥大学的软固体和表面教授Ian Wilson告诉Live Science。
Wilson说，关键在于"能够预测薄膜和厚薄膜之间的过渡从何开始"。 之前的很多理论都无法做到这一点，因为一旦厚层碰到某种边缘，如水槽的边缘，水跃的位置就会发生变化。
知道这种跳跃最先发生的地方可能会在工业上有应用。在跳跃之前形成的薄层比较厚的层承载更多的力，因此薄层在传热方面效率更高。
Bhagat说，高速喷射的水被用于工业应用，例如牛奶加工中的清洁和飞机涡轮叶片或硅半导体的冷却。Wilson说，通常在这些应用中，间歇性喷水更有效。他说，为了提高这些间歇喷射的效率，你需要能够预测最初的水跃发生的位置。
看完这篇文章你理否对水跃现象印象深刻？小黑不得而知，不过想来达·芬奇大概非常乐意看到更多关于水流奇特形状的新发现。
来源：黑科技每日推送